水中天然有机物对PPCPs赋存形态及其纳滤分离的影响(2)
PPCPs主要从个人家庭和集中住院使用过的水、被处理过的医院多余的或过期的药物以及美容产品中进入城市受纳水体。这些药物使用后，其中的医疗物质将会随着尿液和粪便一起排放出来，成为稳定的混合物。地表和污水管网中水的排放是主要的污染来源，而只有后者可能得到适当的处理。随着治疗水平的变化，处理过的医用污水已被证明含有多种PPCPs[3]。
随着处理后的污水排放进受纳水体后，残留的PPCPs会被稀释并且和来自地表水的PPCPs一起进入地下，接着和地下水间接渗漏的PPCPs残差混合。不经过额外处理的PPCPs残留将会持续保留下去并且很容易进入城市水循环系统中。地下水的研究表明，PPCPs如卡马西平和扑米酮，可以在地下水间的流动中完好无损的保存8-10年[4]。
常规的活性炭吸附法[5-6]、臭氧氧化法[7-8]及光化降解法[9-10]仍被大部分水处理厂用作去除饮用水中PPCPs的手段，但这几种方法都存在明显的效率不高、经济性差的问题。而新兴的纳滤(Nanofiltration,NF)技术，在去除PPCPs方面有着自己独特的作用，逐渐成为去除PPCPs的热门研究方向。
1.2 纳滤膜
NF技术被广泛应用于饮用水的生产和污水处理中。在获取高质量的水质或预处理水过程中，NF被认为是最有前景的深度水处理技术[11]。
NF技术是一种新型的膜分离技术，其主要的分离动力来自于膜表面的压力。随着人们对水质要求的提高，NF技术发展相当迅速。NF膜对于水中痕量的有害物质去除效果很好，处理过的水安全卫生，对人体没有害处。大部分PPCPs的相对分子质量都在纳滤膜截留效果较好的区域[12]，因此纳滤膜常被用于去除水中PPCPs。
NF膜具有以下特点[13]：①对相对分子质量在100-1000之间的有机物有较好的去除效果，这部分有机物的相对分子质量较低②所需操作压力(渗透压力)较低，一般的NF膜实验中所采用的压力都在1.5 Mpa以下。③对不同的离子能够选择性分离，大部分NF膜都是荷电的，利用NF膜与离子间的静电作用来达到这一效果。因此在研究NF膜技术时，通常要考虑以上因素对膜的影响。
1.3 纳滤过程的影响因素
1.3.1 膜与有机物分子的物理结构
截留分子量、脱盐率、膜表面孔径是NF膜的重要物理结构参数。而对于有机物分子而言，其分子大小，内部物理结构也是非常重要的结构参数。但相对于NF膜的截留分子量而言，纳滤膜表面孔径大小、有机物分子的大小以及有机物分子内部的物理构型，通常能够更好的表现出纳滤膜对有机物分子的去除效果。Berg[14]等认为，对于不带电的有机物而言，在推断NF膜对其截留效果是，分子内部物理结构是最为重要的参数之一。他还研究发现，对于不带电的有机物而言，NF膜的去除率与有机物所带的甲基基团的多少有很大的关系，甲基数目越多，截留率越高。
1.3.2 有机物与纳滤膜表面的荷电性
多数情况下，NF膜表面都是荷电的，而待截留的溶液中也有一定强度的离子。在研究带电物质的截留率时，膜表面与溶液中离子的静电作用、溶液中带电物质间的静电作用是主要的考虑因素。在研究改变膜表面的带电性时[15]，可以通过调节水体的pH来实现这一目的。水体的碱性越强，膜表面的负电性表现的越明显，水体的酸性越强，膜表面的正电性就越强。但当水体的pH超过PPCPs的酸性电离常数时，这时的PPCPs往往会出现往负电方向发展的倾向，这时PPCPs与膜表面的静电作用更加明显，对于PPCPs的截留效果影响也更加明显。
1.3.3 纳滤膜表面与PPCPs的吸附作用
纳滤膜对疏水性微污染物的吸附作用是影响NF膜对有机物去除率的重要因素。多数纳滤膜表面都表现出疏水性，而纳滤膜表面与液相间的夹角(接触角)是疏水性的重要参数。国外通过研究发现[16]，NF膜表面与液相的接触角越大，则单位面积的膜表面对于疏水性的PPCPs的吸附作用越强，这种情况下的截留率往往要比接触角较小的情况的截留率高。他们还发现，虽然吸附作用对于NF膜截留PPCPs的截留率的提高作用明显，但这种提高的效果只是针对在截留初期；当截留到一定阶段时，吸附在膜表面的PPCPs达到饱和，吸附作用不足以让现有的吸附在膜表面的PPCPs都保留在膜的表面，部分吸附在膜表面的PPCPs会脱离膜表面，和未吸附在膜表面的PPCPs一起渗透过膜孔，因此这一阶段的截留率比截流初期有明显的下降。
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