空间位阻效应对纳滤分离水中微污染物PPCPs的影响(2)
1.3.1 纳滤膜的孔径大小对分离性能的影响4
1.3.2 膜厚与孔隙率对分离性能的影响4
1.3.3 分子质量分布对纳滤膜分离性能的影响•5
1.3.4 原水中天然有机物对纳滤膜分离效果的影响•5
1.3.5 膜面形状和结构的影响5
1.3.6 浓差极化6
1.3.7 离子浓度6
1.3.8 膜内电荷对纳滤膜分离性能的影响•6
2 实验材料和方法7
2.1 实验主要试剂和仪器设备7
2.2 季铵化壳聚糖HTCC的制备•7
2.2.1 制备原理7
2.2.2 实验步骤8
2.3 纳滤膜制备与应用•8
2.3.1 制备原理8
2.3.2 实验步骤8
2.4 纳滤膜的应用•9
2.4.1 纳滤过滤装置•9
2.4.2 实验操作•9
2.4.3 截留分子及测试浓度•10
2.4.4 分析方法11
3 实验结果分析•12
3.1 不同分子质量分子的截留效率12
3.2 分子大小尺寸对截留的影响13
3.3 分子极性对截留的影响•15
3.4 电荷效应•16
3.5 荷正电纳滤膜对PPCPs的分离•16
结论•19
致谢20
参考文献21
1 引言
PPCPs的概念最早是在1999年由Christian G. Daughton和Thomas A. Ternes提出，它包括各种各样的化学物质，例如各类处方药和非处方药（如抗生素、类固醇、消炎药、镇静剂、抗癫痫药、显影剂、止痛药、降压药、催眠药、减肥药等）、香料、化妆品、遮光剂、染发剂、发胶、香皂、洗发水等[1-2]。作为人类生活的必需品，PPCPs的生产和消费量十分巨大。我国抗生素生产量和出口量位居世界第一，2009年抗生素产量合计14.7万吨，其中包括了全世界75%的青霉素工业盐产、80%的头孢菌素类抗生素以及90%的链霉素类抗生素。巨大的生产消费量，使得环境中残留的PPCPs日益增加，从而所带来的问题也越来越严重。因此，对于PPCPs的研究变得越来越重要。目前去除水中PPCPs的方法主要有臭氧氧化法、高级氧化技术、活性炭吸附工艺和膜分离技术等，其中膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途，甚至会导致一次工业革命的高新技术之一，成为当今世界各国研究的热点。
1.1 膜分离技术概述
膜分离是使用一种半透膜作为中间体，通过膜的选择渗透性，在压力差，浓度差或混合物中不同组分间的化学差情况下进行分离提纯。由于不同的半透膜的膜孔径可允许某些组分通过膜，而其他部分被保留在原混合物中，从而达到一定的分离效果。
1.1.1 膜分离技术特点
膜分离包括最简单的滤纸过滤到高选择性的生物膜分离，与传统的蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等分离技术相比，膜分离具有以下特点：
（1）在常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白等物质的分离与浓缩 ；
（2）无相态变化：保持原有的风；
（3）无化学变化：属于一种物理分离过程，不添加任何化学试剂和添加剂，因此在使用过程中并不会引入新的污染物，而对环境造成二次污染；
（4）选择性好：可用于有机物和无机盐、微生物和微小颗粒物，以及一些特殊溶液体系的分离，例如一些共沸物和近沸物体系的分离，然而常规蒸馏法等往往对这些体系的分离无能为力；
（5）适应性强：处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于实现自动化，从而能有效降低工人的劳动强度，改善工作环境；
（6）能耗低：只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8；