聚乙烯微孔过滤膜处理纯水的性能研究(4)
图1.2 CO2超临界处理对聚偏氟乙烯中空纤文膜的孔结构的影响
研究，发现了影响最终膜孔结构形态的两个基本因素：CO2对聚合物材料增塑作用的大小和CO2在聚合物材料中向外扩散的速度。几乎所有的影响因素都可以用这两个基本因素加以解释。同时指出，胞腔状(cell)孔结构是由于成核生长过程形成的，气体从膜中向外扩散的速度增大会抑制这一过程，最大孔隙率不是由成核的难易程度决定，而是由CO2从膜中向外扩散的速度决定的。正是这一原因，任何聚合物都有一个发泡温度，高于这一温度后，由于扩散速度太快，将难以得到孔结构。
欧洲的一些研究机构已经进行CO2超临界技术制作多孔分离膜的中试研究. 中科院化学所的汪勇等在国内率先开展了这方面的研究工作。他们系统地探讨了各种CO2超临界条件对聚偏氟乙烯中空纤文膜的孔结构的影响。图1.2是他们提供的部分结果，CO2超临界处理可以获得双层的孔结构。[4]
1.4本文研究的方向，重点与意义
1.4.1研究的方向微污染水源水的处理
随着水资源的日益短缺和水污染日益加剧，污水回用技术越来越广泛地应用在工业、农业、市政绿化及冲车业等领域。而膜技术应用于污水回用过程中以其分离装置简单、操作容易、易自控和文修、处理污水效果好等特点，成为主要的处理单元。[9]
由于膜技术既可解决传统工艺所难于解决的诸多问题，如去除水中的微污染物和消毒副产物(DBP)，又具有基建费用低、运行管理简单等优点，所以已被大规模用于处理饮用水，使用MF及UF技术处理的饮用水总量达2×106m3/d。在我国，将膜技术广泛地应用于工程实践的条件还不成熟，尚处于尝试阶段，主要问题是国产膜的性能指标不过关。但膜技术对微污染水体中有机物去除的试验研究已取得很大进展。有关学者曾采用纳滤膜对某市自来水(以污染严重的淮河水为原水)进行深度处理试验，研究了纳滤循环制水试验工艺的效果。结果表明，循环试验工艺与单级纳滤工艺相比，在同样较低的压力下，出水率较高，并且能耗降低，减少了浓水排放。即使在回收率较高(80％)的情况下，膜出水中的总有机碳(TOC)仍比自来水低50％。有研究表明，微滤膜可以直接应用在以除浊为主要目的的水处理工艺中，经膜过滤后的出水浊度小于1 NTU且不受进水浊度变化的影响。微滤膜可去除部分有机物，对OC去除率为20％左右，运行稳定后对UV254去除率大于40％。[1]
1.4.2饮用水应用过滤膜程序
净水厂常规处理程序为凝聚、沉淀、过滤，膜分离水厂在原水符合过滤膜处理条件下，处理程序简单，只需过滤膜装置处理即可(在原水水质恶化时，尚需增加常规处理或增加微筛网处理)。 在能量消耗上，使用过滤膜全量过滤方式，由于通过过滤膜使压力提高，原水泵尚需在增强压力上考虑。[18]
1.3.3饮用水使用过滤膜处理的优点
(1)在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，即集浓缩与透析为一体；[1]
(2)操作压力低，因为无机盐能通过纳滤膜而透析，使得微滤的渗透压远比反渗透为低。这样，在保证一定的膜通量的前提下，微滤过程所需的外压 就比反渗透低得多，可节约动力；[1]
(3)不需混凝剂。从过去使用膜的经验看，饮用水使用的原水(河水、水库水和富营养的湖泊水)，用不加混凝剂的MF膜处理， 和用混凝剂的凝聚、沉淀、过滤的常规处理相比，前者与后者所处理后水的水质相当或超过。[1]
(4)自动化操纵简单，易于无人管理。采用膜分离技术只为供应原水提供必要的操作压力，并只需要运行一个较长时间才冲洗滤膜，别无其他工序。当前凝聚、沉淀、过滤净水处理工序繁多，在投药上尚不能设定投加率。在这种情况下操纵膜装置很容易使其自动化，做到无人管理，而常规处理做到自动化则不容易。