利用UV-vis方法表征Ca2+和天然有机物作用形成膜污染机理

来源 :深圳大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyan2006
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天然水体或处理废水中天然有机物(NOM)的直接健康风险尚不清楚,这些物质通常被认为是有害消毒副产物(DBPs)的前体物。因此,为了尽量减少NOM的不利影响,例如混凝、絮凝处理,活性炭过滤,磁性离子交换树脂工艺,预氧化处理和膜过滤等技术都已经开展和应用。由于超滤膜用于过滤胶体物质和悬浮颗粒效果显著,故目前超滤(UF)是从水中去除NOM的有效手段之一。然而,NOM在水中的存在可能导致严重的膜污染,因此分析NOM在水中对超滤膜的污染机理变得十分重要。由于NOM由许多脂肪族和芳香族族烃结构组成,现有的各种表征方法可用来初步了解NOM的污染行为。例如,尺寸排阻色谱(SEC)和具有在线有机碳检测(LC-OCD)的液相色谱法有望用于分析特定NOM样品的分子量分布。核磁共振(NMR)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱学能够表征NOM的功能和结构特征。然而,通过上述技术对NOM的分析是耗时的或需要复杂的样品处理。相比之下,紫外和可见(UV-vis)吸收光谱和荧光光谱法的分光光度分析能够以较简单或无样品制备来监测NOM。此外,分光光度分析能够实现NOM的量和污染趋势的原位测量。但是荧光光谱法的分光光度分析也存在一定的制约。因此,紫外和可见(UV-vis)吸收光谱法对于NOM的检测和分析变得尤为重要。本研究的目的是探讨紫外-可见光谱分析在不同化学溶液(即Ca2+和pH)下由腐殖酸(HA)引起的潜在膜污染。在Ca2+存在下,包括DSlope325-375(325-375 nm的对数转换吸收光谱的斜率),S275-295(吸收系数在257-295 nm以上的斜率)和各种HA溶液的SR(S275-295与S350-400的比例)与分子聚集和膜污染趋势相关。然而,相对于较低pH环境(即pH=6.50),在碱性条件(即pH=8.25)时,观察到增加的DSlope325-375和降低的S275-295和SR的HA与Ca2+相互作用,表明光谱参数能够在不同的pH条件下预测HA与Ca2+的相互作用。从超滤实验获得的光谱参数和统一膜污染指数(UMFI)之间的强相关性进一步证实了光谱参数能够预测膜污染势。此外,还发现光谱参数很好地揭示了HA在添加了不同钙浓度的膜污染程度,这意味着光谱分析也可用于指示实际的NOM污染。此外,渗透液溶液中S275-295和SR的测量表明,UF过程中滤出液中小分子HA的比例越来越大。这项研究不仅扩大了我们对NOM-Ca2+络合物的了解以及它们在膜污染行为中的作用,而且还为膜性能的原位表征提供了一种方法。
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