反渗透浓水中有机物的分析及去除研究

摘要

反渗透（RO）工艺广泛应用于海水淡化及污水深度处理等领域，在提供相当于进水50％~75%优质出水的同时，会产生相当于进水25%~50%的反渗透浓水（ROC），ROC包含数倍于其进水的有机物，其中可能含有新型及优先污染物。目前，对ROC中新型及优先污染物的分析及污染状况研究相对较少，传统活性炭处理工艺处理ROC面临活性炭消耗量大的难题。
　　通过液液萃取（LLE）预处理及气相色谱-质谱（GC-MS）分析了ROC中新型及优先污染物的存在状况。表明氯代有机物类、多环芳烃类（PAHs）、邻苯二甲酸酯类（PAEs）、药物及个人护肤品类（PPCPs）、除草剂及阻燃剂类等存在于ROC中。探讨了LLE-GC-MS分析方法的质量保证质量控制（QA/QC），表明分析方法对于大多数目标物达到了定量分析对准确度及精确度的要求。ROC中绝大多数目标新型及优先污染物的浓度较低，普遍为几十或几百ng/L，但是某些物质的浓度相对较高，达到几μg/L级别，如双-（2-氯乙基）醚、咖啡因和邻苯二甲酸丁基苯基酯的浓度分别达到了1.42μg/L、3.73μg/L和4.90μg/L。
　　采用PAC-MF工艺探讨了ROC中痕量级别（约10μg/L）目标新型及优先污染物、COD和DOC的去除。对于目标新型及优先污染物，双-（2-氯乙基）醚、阿特拉津、西玛津、咖啡因、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯相对其他物质来说较难去除。在吸附时间为0.5 h，PAC投量为640 mg/L时，所有的目标新型及优先污染物的去除率都能达到90%以上，而PAC的投量增至0.9 g/L时，COD和DOC的去除率分别为65.8%和64.8%。目标新型及优先污染物的去除难易程度可通过其辛醇-水分配系数（log Kow）进行粗略判断，但是其关系并非绝对正确，应用时应特别注意。探讨了痕量级别污染物的去除率与其初始浓度的关系，表明在ROC中其去除率与其初始浓度无关。
　　研究了PAC逆流四级吸附-MF组合工艺处理ROC，结果表明，该工艺能有效去除ROC中的有机污染物。相对于逆流二级吸附，逆流四级吸附能进一步减少PAC的消耗量，且能显著减缓膜的污染。在工艺的设计中，循环中子循环数（n）的增加，会导致水力停留时间（HRT）的增大和膜污染的严重。推导并验证了有机物去除率与PAC投量关系的计算公式，结果表明，计算公式能较准确的关联去除率及PAC投量。

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第一章 绪论

1.1新型及优先污染物

1.2反渗透及反渗透浓水

1.3研究内容和目的

第二章 ROC中新型及优先污染物的污染状况分析

2.1材料与方法

2.2结果与讨论

2.3本章小结

第三章 有机物的定量分析及分析方法评价

3.1消毒副产物的检测

3.2目标污染物的筛选

3.3目标污染物的定量分析

3.4石化企业污水处理站对新型及优先污染物的去除

3.5本章小结

第四章 PAC-MF工艺去除目标有机污染物的研究

4.1试验材料与分析方法

4.2空白试验

4.3 PAC对目标有机物的去除

4.4目标有机物去除率与其初始浓度的关系

4.5 COD和DOC的去除

4.6本章小结

第五章 PAC逆流四级吸附-MF组合工艺处理石化ROC

5.1单级吸附与多级逆流吸附

5.2材料与方法

5.3结果与讨论

5.4研究的不足之处

5.5本章小结

第六章 PAC逆流四级吸附-MF组合工艺的改进研究

6.1材料与方法

6.2结果与讨论

6.3本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

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