反滲透和納濾膜工藝去除飲用水中有機物及放射性活度的試驗

更新時間：2009-08-25 15:58 來源：作者: 閱讀：1486

水是人類和一切生物賴以生存的物質基礎，水可以通過自身循環和人為處理而更新。但隨著工業化和城市化的快速發展，對自然資源的開發強度日益加大，污染物排放量急劇增長，全國七大水系中近一半河段受到污染，湖泊、水庫富營養化程度加重，致使自來水管網尚未普及地區的安全飲水問題難以解決。傳統的混凝、沉淀、過濾、消毒水處理工藝已不能確保人們飲用安全、健康的高質量水。
　　
膜分離技術處理飲用水是當代重大技術突破，本文以某地自備水井水為研究對象，采用反滲透ACM1和兩種型號的納濾膜（TS40、TS80）設備，檢驗對水中致癌、致畸、致突變物質以及總α、總β放射性活度的去除效果，為生產安全、優質飲水提供依據。

2 研究方法

2.1 試驗對象及流程
　　
以某地自備井井水為研究對象，為增加三種膜的可比性，采用同一流程進行預處理，流程如下：
　　
原水→10μm保安過濾器→AC過濾→5μm保安過濾器→ACM1→出水
　　
原水→10μm保安過濾器→AC過濾→5μm保安過濾器→TS80→出水
　　
原水→10μm保安過濾器→AC過濾→5μm保安過濾器→TS40→出水

2.2 測試方法
　　
（1）致癌、致畸、致突變性的測定：采用Ames試驗，以TA98和TA100為測試菌株，其中前用于測定移碼型突變物，后者用于測定堿基置換型突變物，并以二甲基亞砜（DMSO，AR）作為陰性對照物（100μl/皿），陽性對照物為滅滴靈飽和液（TA98，100μl/皿）及疊氮化鈉（TA100，1.5μl/皿）。
　　
（2）TOC的測定：采用日本島津TOC-5000測定儀。
　　
（3）總α放射性活度的測定：低本底αβ測量儀，根據GB5750-85：生活飲用水標準檢驗法，采用直接測量法進行測定。
　　
（4）總β放射性活度的測定：低本底αβ測量儀，根據GB5750-85：生活飲用水標準測量法，采用薄樣法進行測定。

3 試驗結果及討論

3.1 三種膜對水中TOC的去除
　　
分別取原水、活性炭出水、反滲透ACM1、納濾TS40、納濾TS80三種型號膜出水水樣，進行TOC的測定，結果見表1。

從測定結果可知，活性炭可去除部分TOC，去除率在66%左右； ACM1膜對TOC的去除率最高，接近100%，其次依次為TS40膜能有效去除TOC值，去除率達90%以上，TS80膜次之。

3.2 對水中致癌、致畸、致突變物的去除
　　
分別原水、活性炭出水、反滲透ACM1出水及兩種型號TS40、TS80型納濾膜出水水樣各100L經吸附、洗脫、濃縮等程序做Ames試驗，結果見表2及圖1。

表2：Ames試驗結果的比較

采樣點劑量(L/皿) TA98 TA100 性狀
MR MR
原水 4.0 4.07 5.58 強陽性
2.0 1.72 3.63
1.0 1.63 2.86
0.5 1.31 2.13
活性炭出水 4.0 1.17 1.73 陰性
2.0 1.07 1.42
1.0 0.29 1.36
0.5 0.69 1.07
TS80膜產水 4.0 1.29 0.63 陰性
2.0 0.69 0.96
1.0 0.98 0.92
0.5 0.76 1.08
TS40膜產水 4.0 0.88 0.93 陰性
2.0 0.86 1.17
1.0 0.84 0.95
0.5 0.96 0.86
ACM1產水 4.0 1.87 1.12 陰性
2.0 0.77 1.04
1.0 0.92 1.14
0.5 0.57 0.93
（MR為誘發回變率，為受試樣品平皿的回變菌落數與陰性對照平皿的自發回變菌落數之比，若MR≥2，并能做出劑量-反應曲線，可確認該水樣致突變活性為陽性。）

Ames試驗結果表明：原水Ames致突變活性為陽性，經過活性炭吸附柱后轉為陰性。三種膜使水的致突活性進一步降低，且TS40膜產水的Ames結果致突比MR趨于穩定。

3.3 對放射性的去除
　　
反滲透膜對放射性物質的去除已有報導，但納濾膜尚未見報導。為了考察納濾膜對放射性物質的去除，本研究考察了納濾與反滲透膜對總α和總β放射性物質指標的去除情況，由表中數據可以看出，對總α放射性去除率最好的是納濾TS80膜，對總β放射性去除率較好的是反滲透和納濾TS40膜，去除效果在80%以上。因此，用納濾膜去除飲用水中可能存在的放射性污染是有效、可行的。具體結果見表3。

表3：膜對放射性活度的去除（Bq/L）

項目反滲透膜納濾膜TS80 納濾膜TS40（NF-2）
膜
進水膜
出水去除率（%）膜
進水膜
出水去除率（%）膜
進水膜
出水去除率
（%）
總α 0.23 0.08 65.2 0.34 0.05 85.3 0.51 0.0065 98.7
總β 0.2 0.03 85.0 0.23 0.07 69.6 0.12 0.035 70.8

4 結論

（1）由試驗結論可知，原水經10μm保安過濾器、活性炭、5μm保安過濾器進入膜組件的工藝流程是合理、可靠的；
　　
（2）活性炭可去除部分TOC，但效果不理想，對TOC去除效果順序依次為反滲透ACM1型膜、納濾TS40型膜、納濾TS80型膜；
　　
（3）活性炭、反滲透ACM1、納濾TS40、納濾TS80都可使Ames試驗結果為陰性，但效果較好的是TS40型納濾膜；
　　
（4）三種膜對放射性活度均有去除率，對總α放射性去除率最好的是納濾TS80膜，對總β放射性去除率較好的是反滲透和納濾TS40膜；
　　
（5）建議使用TS40型納濾膜進行飲用水處理，以獲取安全優質的飲水。

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