膜蒸餾去除水中砷的研究
摘 要：采用新型膜蒸餾技術對水中As(III)與As(Ⅴ)的去除展開了研究。實驗結果表明,膜蒸餾對水中As (III)及 As (Ⅴ)具有較高的去除能力:當產水中砷含量超過10μg/L時,原水中As (III)與As (Ⅴ)的濃度可分別高達40 mg/L和 2 000 mg/L。局部潤濕現象的存在導致As (III)及As (Ⅴ)跨膜至產水側, PVDF微孔膜在溶液中的負電性以及As ( III)與 As (Ⅴ)在溶液中存在形式的不同導致膜蒸餾對兩者去除能力的差異。360 h連續運行過程中產水通量及電導率穩定,且 整個過程中As (III)均低于檢測限,說明PVDF微孔膜具有良好的疏水性和穩定的除砷性能。
關鍵詞：膜蒸餾 砷 地下水
砷(As)是一種劇毒物質,廣泛存在于空氣、土 壤和水環境中。天然水體中,As主要以砷酸鹽(As (V))和亞砷酸鹽(As(III))的形式存在]。世界衛 生組織(WHO)規定飲用水中砷含量不得超過 10μg/L,長期飲用砷含量超標的水容易引起黑變 病、角化癥,甚至誘發癌變。因此,如何解決地下 水砷污染問題成為亟待解決的問題。
傳統的除砷方法主要有絮凝沉淀、離子交換和 吸附等方法。上述方法對As(V)有較好的去除效 果,但對As(III)的去除能力較差,在水處理過程中 大多通過將As(III)預氧化為As(V)得以去除;離 子交換樹脂、吸附劑的除砷能力有限,而且再生過程 容易引起二次污染。隨著膜技術的不斷發展,納 濾、反滲透等壓力驅動分離膜過程已逐步 應用于水中砷的去除。國內外研究結果表明,反滲 透、納濾操作簡便,對As(V)的去除效率均高于 90%;但對As(III)的去除效率,反滲透低于70%, 納濾則低于30%,且去除效率受溶液性質和操作條 件的影響較大。
膜蒸餾(membrane distillation, MD)是一種利 用疏水性微孔膜兩側蒸氣壓力差為驅動力的新型膜 分離過程,在非揮發溶質的水溶液膜蒸餾過程中,只 有水蒸氣能透過膜形成純水。膜蒸餾過程在常壓下 進行,操作簡單,且去除效率不受鹽濃度的影響,其 在純水制備、化學物質的濃縮及水處理領域均有廣 闊的發展前景[10]。基于膜蒸餾的技術優勢及傳質 特點,作者將其應用到含砷水的處理以解決As(III) 去除效率低的難題。以模擬含砷水為研究對象,對 直接接觸式膜蒸餾(direct contactmembrane distil- lation, DCMD)去除水中As(III)和As(V)展開了初 步研究,為利用膜蒸餾技術治理水體砷污染提供必 要的科學依據。
