纳滤去除水中痕量环境荷尔蒙污染物质的影响因素研究

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环境荷尔蒙物质的污染是关系到饮用水安全的重大问题,已成为国内外研究者广泛关注的焦点之一。目前的研究主要集中在对此类物质的环境调查、毒理学研究及评价方法学的建立等方面,而对其在环境及饮用水中的控制与去除方面的研究仍然较少。常规给水处理方法主要是以去除水中的浊度、部分大分子有机物和细菌为目的,对环境荷尔蒙污染物等环境持久性有机污染物并不能有效去除。膜技术是近四十年来发展起来的一项高新技术,膜分离技术的高效性使得膜技术在水处理中的应用日益广泛。在膜分离技术中,纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种新型压力驱动膜分离技术。纳滤膜能截留分子量在数百至一千以下的物质,而环境荷尔蒙物质多为分子量数百的低分子有机化合物,因此纳滤膜的诞生为水体中环境荷尔蒙污染控制增添了新的希望。本研究选取了邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸异辛酯(DEHP)、邻苯二甲酸环己酯(DCHP)、双酚A、4-壬基酚、五氯酚、2,4-二氯苯酚、雌二醇、雌三醇、17α-乙炔基雌二醇以及雌酮等12种优先控制的环境荷尔蒙污染物为目标化合物,运用纳滤处理水中微量环境荷尔蒙物质。试验结果表明纳滤是一种去除水中微量环境荷尔蒙污染物的有效方法,纳滤膜对所选环境荷尔蒙污染物的截留率基本都在85%以上。此外,为了获得最佳分离效果,本研究考察了操作压力、原水中环境荷尔蒙污染物的浓度、pH值、离子强度这四种因素对纳滤分离性能的影响,分析了纳滤膜的分离特性。试验结果表明:(1)操作压力对膜通量的影响比较显著,加大操作压力,膜通量将增大;离子强度对膜通量也有影响,离子强度越高,膜通量越小;本试验中,由于溶液浓度比较低,溶液浓度的改变对膜通量基本没什么影响;调节pH值时,膜通量在中性点附近最大,酸性和碱性条件下膜通量较小。(2)pH值和离子强度两因素对截留率的影响最显著,纳滤对环境荷尔蒙污染物的截留率在中性点附近是最低的,在酸性和碱性条件下,纳滤对环境荷尔蒙污染物的截留率较高;纳滤对环境荷尔蒙污染物的截留率随着离子强度的增大而升高;提高溶液浓度和操作压力,纳滤对环境荷尔蒙污染物的截留率都略有升高。(3)从试验结果分析得出:纳滤对环境荷尔蒙污染物质的截留率与其相对分子质量和特性参数有半定量的关系,另外分子形状对截留率也有一定的影响。在本研究中,对于酚类环境荷尔蒙污染物而言,苯环上取代基的种类对截留率的影响较大;对于邻苯二甲酸酯类物质和醇类环境荷尔蒙物质而言,其截留率与分子质量呈递增关系。一般来说,分子量大、支链多、带苯环、易电离、憎水性的环境荷尔蒙类污染物去除率高;相反,分子量小、支链少、不带苯环、不易电离、亲水性的环境荷尔蒙类污染物去除率低。
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