CN104977267B - 一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法 - Google Patents
一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104977267B CN104977267B CN201510366629.2A CN201510366629A CN104977267B CN 104977267 B CN104977267 B CN 104977267B CN 201510366629 A CN201510366629 A CN 201510366629A CN 104977267 B CN104977267 B CN 104977267B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flocculant
- water sample
- slope
- flocculation
- spectrum parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 claims description 22
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical group Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 7
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 4
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 claims description 3
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 claims description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 2
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体公开了一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法。具体步骤为：S1.测量得到经过絮凝处理水样的紫外—可见吸收光谱；S2.根据所得的紫外—可见吸收光谱，计算得到光谱参数DSlope 325‑375，S 275‑295和S R；S3.将絮凝后的水样进行超滤处理，所得终点J/J 0用于表示膜污染程度；S4.将得到的光谱参数和终点J/J 0联系起来，分析超滤膜的污染情况，并且获得优化的絮凝剂用量。本发明能够较快地分析絮凝处理对于超滤膜性能的影响，并通过观察光谱参数与膜污染程度的关系，获得优化的絮凝剂投加量。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，更具体地，涉及一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法。
背景技术
水体中的溶解性有机物能够在紫外—可见(UV-vis)波长范围强烈地吸收能量。由此，紫外—可见吸收分光光度法常用于确定水体中的溶解性有机物的浓度和成分。通过对紫外—可见吸收光谱进行对数变换处理和差值法处理，可以获得指示溶解性有机物与金属离子结合程度的光谱参数——DSlope325-375。溶解性有机物与金属离子的结合情况，将直接影响分子量的大小。此外，研究认为，经过对数变换后，波长范围在275到295纳米之间的吸收系数回归曲线的斜率值——S275-295，以及S275-295与350到400纳米之间吸收系数回归曲线的斜率(S350-400)的比值——SR，可用于指示溶解性有机物的分子量。
近年来，由于性能的上升和成本的下降，超滤膜技术在水处理领域获得越来越广泛的应用。但是，膜的污染问题始终制约着这项技术的发展。为了减轻膜的污染，保持其性能，延长使用寿命，人们引入了各种预处理技术。一般认为，预处理技术应该能够有效地改善进水的质量，从而达到保护超滤膜的目的。主要的预处理技术包括絮凝、吸附、氧化和预过滤。絮凝技术是目前最为成功的预处理技术。研究认为，絮凝可以有效地减轻细微颗粒引起的膜污染，并且提高超滤膜去除颗粒污染物的能力。值得注意的是，不同的絮凝剂种类和剂量，将对污染物粒子的表面电荷和尺寸产生不同的影响。而污染物粒子性质的改变与超滤膜的性能变化直接相关。目前，仍然缺乏简便有效的方法研究絮凝粒子对于超滤膜的作用情况，以及如何优化絮凝剂的投加量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：
一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法，包括如下步骤：
S1.将一定浓度梯度的絮凝剂与含溶解性有机物的水样充分反应，待水样絮凝稳定后，提取上层液体检测紫外—可见吸收光谱；
S2.使用S1所得紫外—可见吸收光谱，计算得出光谱参数值DSlope325-375、S275-295、SR；
S3.将絮凝后的水样进行超滤处理，获得表示膜污染程度的参数终点J/J0；
S4.将光谱参数DSlope325-375、S275-295、SR与终点J/J0联系起来，通过光谱参数来表征膜污染的程度，通过观察光谱参数的变化情况，确定优化的絮凝剂投加量。
本发明的分析方法可以适用于含有各种类型的溶解性有机物的水样的分析，优选地，所述有机质为腐殖酸、腐殖酸和血清蛋白的混合物、腐殖酸和葡聚糖的混合物。而且本发明的分析方法可以适用于所有类型的絮凝剂，优选地，所述絮凝剂为氯化铝。
优选地，絮凝剂与含溶解性有机物的水样反应时，先使用较高的转速搅拌水样，使得絮凝剂与溶解性有机物充分接触；然后使用较低的转速搅拌水样，以生成稳定的絮凝物。
更优选地，絮凝剂与含溶解性有机物的水样反应时，先使用150～200rpm转速搅拌水样，使得絮凝剂与溶解性有机物充分接触；然后使用70～80rpm转速搅拌水样，以生成稳定的絮凝物。
优选地，S4中所述将光谱参数DSlope325-375、S275-295、SR与终点J/J0联系起来，通过光谱参数来表征膜污染的程度，通过观察光谱参数的变化情况，确定优化的絮凝剂投加量。其具体的判断标准为：确定使得终点J/J0趋于稳定的光谱参数值所对应的絮凝剂浓度，即为优化的絮凝剂投加量。
一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法，包括如下步骤：
S1.把选取好的絮凝剂浓度梯度上的各个浓度投加到含溶解性有机物水样当中，先使用较高的转速搅拌水样，使得絮凝剂与溶解性有机物充分接触；然后使用较低的转速搅拌水样，以生成稳定的絮凝物，提取所得絮凝水样的上层液体，检测紫外—可见吸收光谱；
S2.使用如下公式计算光谱参数DSlope325-375：
DSlope325-375＝Slope325-375,i-Slope325-375,ref
其中，Slope325-375表示，在325到375纳米的波长范围内，经过对数变换处理的吸光度的线性回归曲线的斜率；Slope325-375,i和Slope325-375,ref分别代表添加絮凝剂与未添加絮凝剂的水样的斜率值；
使用如下计算公式将吸光度转变为吸收系数：
其中，a表示吸收系数，单位是m-1；A表示吸光度；L表示水样测量光程，单位是m，S275-295表示，在275到295纳米的波长范围内，经过对数变换处理的吸收系数的回归曲线的斜率；S350-400表示，在350到400纳米的波长范围内，经过对数变换处理的吸收系数的回归曲线的斜率；SR为S275-295与S350-400的比值；
S3.对经过步骤S1絮凝处理的含溶解性有机物水样进行超滤处理，使用分析天平检测定时收集的滤液质量，以获得终点J/J0来表示膜污染的程度，J/J0表示过滤过程中滤液的流量与过滤开始时滤液的流量的比值；
S4.使用SPSS软件中的皮尔逊相关系数，评估步骤S2所获得的光谱参数DSlope325-375，S275-295，SR与步骤S3所获得的终点J/J0之间的相关程度，由数据分析可知，光谱参数与终点J/J0之间的相关性很强，由此，可以通过光谱参数来表征超滤过程中膜污染的变化情况，再者，通过观察光谱参数的变化情况，可以确定优化的絮凝剂投加量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过使用光谱参数值，快速地表征超滤膜的污染情况，并且获得优化的絮凝剂量。该成果对于絮凝条件的确定以及超滤膜的优化使用有着重要的意义。
说明书附图
图1：终点J/J0与DSlope325-375的关系图。
图2：终点J/J0与S275-295的关系图。
图3：终点J/J0与SR的关系图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
S1.配制三种溶解性有机碳的浓度均为10mg/L(表示为10mg-C/L)的溶解性有机物水样，三种溶解性有机碳分别为：10mg-C/L的腐殖酸；5mg-C/L腐殖酸与5mg-C/L牛血清蛋白的混合物；5mg-C/L腐殖酸与5mg-C/L葡聚糖的混合物。絮凝剂氯化铝的浓度梯度确定为0、10、20、30、40、60、80、100μM。把各个絮凝剂浓度投加到含上述溶解性有机物的水样当中。先使用200rpm的转速搅拌水样1分钟，使得絮凝剂与溶解性有机物充分接触。然后使用70rpm的转速搅拌水样15分钟，以生成稳定的絮凝物。提取所得絮凝水样的上层液体，测量紫外—可见吸收光谱。
S2.根据步骤S1所得紫外—吸收可见光谱，计算得出光谱参数值DSlope325-375，S275-295和SR。
S3.选取较为常用的聚醚砜(PES)平板超滤膜，在恒定操作压力69kPa下，对步骤S1所述的絮凝稳定后的含溶解性有机物水样进行超滤。使用分析天平记录定时收集的滤液质量，通过计算得出归一化的滤液流量比值J/J0，以表征膜的污染情况。采用第20分钟的J/J0作为终点J/J0来表示各个絮凝剂浓度对于膜性能改变的影响。
S4.如图1、图2和图3所示，将光谱参数DSlope325-375、S275-295、SR与表示膜污染程度的终点J/J0作图联系起来。如表1、表2和表3所示，使用皮尔逊相关系数比较DSlope325-375、S275-295、SR与终点J/J0之间的相关性。由表中数据可知光谱参数与终点J/J0之间的相关性很强。由此，可以通过观察光谱参数来确定絮凝处理对于超滤膜性能的影响情况。此外，观察图1、图2和图3可知，受到絮凝剂影响的光谱参数变化到一定程度后，终点J/J0趋于稳定。即使加入更多的絮凝剂，也不能显著地减轻膜的污染程度。由此可知，使得终点J/J0趋于稳定的光谱参数值所对应的絮凝剂浓度，即优化的絮凝剂投加量。实施例中三种类型溶解性有机物水样的优化絮凝剂投加量均为40μM。
表1为水样含有腐殖酸，加入絮凝剂氯化铝后，DSlope325-375、S275-295、SR和终点J/J0之间的皮尔逊相关系数。
**表示在低于0.01的水平上显著相关(双侧检验)。
表2为水样含有腐殖酸和牛血清蛋白，加入絮凝剂氯化铝后，DSlope325-375、S275-295、SR和终点J/J0之间的皮尔逊相关系数。
**表示在低于0.01的水平上显著相关(双侧检验)。
表3为水样含有腐殖酸和葡聚糖，加入絮凝剂氯化铝后，DSlope325-375、S275-295、SR和终点J/J0之间的皮尔逊相关系数。
**表示在低于0.01的水平上显著相关(双侧检验)。
Claims (3)
1.一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将一定浓度梯度的絮凝剂与含溶解性有机物的水样充分反应，待水样絮凝稳定后，提取上层液体检测紫外—可见吸收光谱；
S2.使用S1所得紫外—可见吸收光谱，计算得出光谱参数值DSlope325-375、S275-295、SR；
S3.将絮凝后的水样进行超滤处理，获得表示膜污染程度的参数终点J/J0；
S4.将光谱参数DSlope325-375、S275-295、SR三者与终点J/J0联系起来，通过光谱参数来表征膜污染的程度，通过观察光谱参数的变化情况，确定优化的絮凝剂投加量；
所述溶解性有机物为腐殖酸、腐殖酸和牛血清蛋白的混合物、腐殖酸和葡聚糖的混合物中的任一种；所述絮凝剂为氯化铝；
所述DSlope325-375为指示溶解性有机物与金属离子结合程度的光谱参数，计算公式如下：
DSlope325-375＝Slope325-375,i-Slope325-375,ref
其中，Slope325-375表示，在325到375纳米的波长范围内，经过对数变换处理的吸光度的线性回归曲线的斜率；Slope325-375,i和Slope325-375,ref分别代表添加絮凝剂与未添加絮凝剂的水样的斜率；
所述S275-295表示，在275到295纳米的波长范围内，经过对数变换处理的吸收系数的回归曲线的斜率；
所述SR为S275-295与S350-400的比值；所述S350-400表示，在350到400纳米的波长范围内，经过对数变换处理的吸收系数的回归曲线的斜率；
所述J/J0表示过滤过程中滤液的流量与过滤开始时滤液的流量的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1所述絮凝剂与含溶解性有机物的水样反应时，先使用150～200rpm转速搅拌水样，使得絮凝剂与溶解性有机物充分接触；然后使用70～80rpm转速搅拌水样，以生成稳定的絮凝物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中确定优化的絮凝剂投加量的判断标准为：确定使得终点J/J0趋于稳定的光谱参数值所对应的絮凝剂浓度，即为优化的絮凝剂投加量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510366629.2A CN104977267B (zh) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510366629.2A CN104977267B (zh) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104977267A CN104977267A (zh) | 2015-10-14 |
| CN104977267B true CN104977267B (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=54273984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510366629.2A Active CN104977267B (zh) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104977267B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109520907B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-07-20 | 华南理工大学 | 一种快速估算芬顿-超滤联用中膜污染程度的方法 |
| CN110596033A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-20 | 南京理工大学 | 混凝-微滤/超滤处理微污染水的膜污染情况的分析方法 |
| CN110806392A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-18 | 段毅平 | 一种测定腐殖酸尿素中缩二脲的含量的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH584514A5 (zh) * | 1973-04-16 | 1977-02-15 | Claudel Sa | |
| CN103933865B (zh) * | 2014-03-26 | 2016-08-17 | 南京大学 | 一种快速确定水处理中纳滤膜种类和操作条件的方法 |
| CN104353371B (zh) * | 2014-11-04 | 2017-04-19 | 福建医工设计院有限公司 | 超滤膜改性方法、改性超滤膜及其应用于过滤的方法 |
-
2015
- 2015-06-26 CN CN201510366629.2A patent/CN104977267B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104977267A (zh) | 2015-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liufu et al. | Investigation of PEG adsorption on the surface of zinc oxide nanoparticles | |
| CN104977267B (zh) | 一种分析絮凝—超滤联用的膜污染情况及絮凝剂用量的方法 | |
| Wang et al. | Fouling behaviours of two membranes in a submerged membrane bioreactor for municipal wastewater treatment | |
| Xu et al. | Dynamic molecular size transformation of aquatic colloidal organic matter as a function of pH and cations | |
| EP2828640B1 (en) | PROCESSES for regulation and monitoring of an amount of flocculating agent added to a process stream | |
| Hesami et al. | Arsenic removal by coagulation using ferric chloride and chitosan from water | |
| Yuan et al. | The flocculating properties of chitosan‐graft‐polyacrylamide flocculants (I)—effect of the grafting ratio | |
| CN104406943B (zh) | 激光诱导击穿光谱检测技术中液体样品的前处理方法 | |
| Zhou et al. | Coagulation performance and flocs characteristics of recycling pre-sonicated condensate sludge for low-turbidity surface water treatment | |
| Cheng et al. | Water coagulation using electrostatic patch coagulation (EPC) mechanism | |
| Locsin et al. | Colloidal lead in drinking water: Formation, occurrence, and characterization | |
| CN103341053B (zh) | 一种大川芎口服液的纯化方法 | |
| Yang et al. | Evaluating and improving the reliability of the UV-persulfate method for the determination of TOC/DOC in surface waters | |
| Cai et al. | Renewable energy powered membrane technology: Implications of adhesive interaction between membrane and organic matter on spontaneous osmotic backwash cleaning | |
| CN207396124U (zh) | 一种氨氮在线检测水样预处理装置 | |
| CN117554529A (zh) | 一种用超高效聚合物色谱定量测试乳液类产品中硅油含量的方法 | |
| CN102175787A (zh) | 采用排阻色谱分析水中溶解态有机物相对分子量的方法 | |
| Pi et al. | Optimization of COD decrease from tobacco wastewater by Ca/Mg/Al coagulant using RSM | |
| CN106124283A (zh) | 一种去除采出液中聚合物浓度定氮检测干扰因素的方法 | |
| CN110596033A (zh) | 混凝-微滤/超滤处理微污染水的膜污染情况的分析方法 | |
| Besra et al. | Influence of unadsorbed and weakly adsorbed flocculants on separation properties of kaolin suspensions | |
| CN105115967B (zh) | 加载硅酸锌微球的功能化纤维素膜及用于检测单宁酸的方法 | |
| CN113955867A (zh) | 荧光示踪中药渣功能化碳点缓蚀阻垢剂、制备方法及应用 | |
| CN204536089U (zh) | 一种水质预处理装置 | |
| CN103645153A (zh) | 一种城镇污水处理厂进出水悬浮物浓度快速检测的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |