膜技术在水处理中去除消毒副产物的研究取得重要突破
2025-05-22 15:07
来源:中国科学院
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中国科学家团队在《自然水》期刊发表最新研究成果,对纳滤(NF)和反渗透(RO)膜技术在去除消毒副产物(DBP)方面的应用进行了系统性研究。这项研究为全球饮用水安全领域提供了重要的技术参考。纳滤/反渗透对消毒副产物 (DBP) 的截留机制。DBP 的截留效率与其他有机微污染物(例如药品、个人护理产品或内分泌干扰物)类似,主要受以下因素控制:(a) 尺寸效应(也称为尺寸排阻和空间位阻);(b) 静电排斥;以及 (c) 溶质-溶质/膜相互作用,这些相互作用受膜、DBP 和溶液性质的影响

消毒副产物是饮用水消毒过程中产生的有害化学物质,目前已知种类超过6300种。研究团队通过大量实验数据分析发现,DBP的化学结构和性质差异显著影响着膜技术的去除效果。其中,分子量、电荷特性、疏水性等参数是决定去除效率的关键因素。

研究详细比较了不同膜材料对各类DBP的去除性能。结果显示:

纳滤膜对分子量在200-1000Da的中等大小DBP去除效果最佳

反渗透膜对小分子量DBP展现出更好的截留能力

某些特殊结构的DBP需要特定改性膜材料才能有效去除

研究人员特别强调了操作条件优化的重要性。实验数据表明,将pH值控制在6-8范围内、温度维持在20-25℃、跨膜压差保持在适当水平,可以显著提升DBP去除率。同时,研究还发现预处理工艺的选择会直接影响后续膜处理的最终效果。

该研究团队负责人表示:"我们的研究为水处理厂选择最合适的膜技术提供了科学依据。针对不同水源特性,需要采用差异化的膜组合工艺。"

这项研究成果不仅具有重要的理论价值,在实际应用方面也展现出广阔前景。研究建议未来重点发展以下方向:

开发针对特定DBP的高选择性膜材料

优化现有膜系统的运行参数

建立更完善的DBP监测和评估体系

随着全球对饮用水质量要求的不断提高,这项研究为保障用水安全提供了新的技术思路。研究团队计划下一步将成果应用于实际水处理工程,进一步验证其可行性。

更多信息: Lei Wang 等,纳滤和反渗透技术用于去除消毒副产物,《自然水》 (2025)。期刊信息: 《自然水》

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