---

随着水资源的短缺,海水淡化和污（wū）水回用已越（yuè）来（lái）越受（shòu）到（dào）人（rén）们的重视。在海水淡化和污（wū）水回用中（zhōng）,反渗透被认为（wéi）是（shì）一种可行且有效的技术。然而,在反渗透系统的运行过程中（zhōng）,不可（kě）避免地存在膜污染问题,成（chéng）为制（zhì）约其应用的瓶颈。膜污染不仅会降低（dī）产水量和产（chǎn）水（shuǐ）水（shuǐ）质,还增加了操（cāo）作（zuò）压（yā）力,致（zhì）使（shǐ）水处理成（chéng）本增（zēng）加,同时还会对膜本身产生影（yǐng）响（xiǎng）。

有机污染是海水淡化（huà）和污水（shuǐ）回用（yòng）面临的最大也（yě）最（zuì）难解决的问题。L.Weinrich等总结（jié）发现海水淡化（huà）反渗透中40%的产（chǎn）水（shuǐ）下降是由有机物和（hé）微生物污染（rǎn）引（yǐn）起。有机物中的腐殖酸、多糖、蛋白质等均会（huì）导致严重的膜（mó）污染。因此,进行反渗（shèn）透（tòu）膜有（yǒu）机（jī）污染控制研究势在必行。

目前,反渗（shèn）透膜有机（jī）污染控制方法主要有进水预（yù）处理、操作条件（jiàn）优化、添加阻垢剂、膜表面（miàn）改性、清洗（xǐ）等,均（jun1）能在一（yī）定程度上减（jiǎn）缓反渗（shèn）透膜的有（yǒu）机污染。

1进（jìn）水预处理

反渗透膜的性能与进（jìn）水水质息息相关,因此对进水进（jìn）行预处理是十分必（bì）要的（de）。传统的预处理方法包（bāo）括调节pH、混凝、深层过滤、吸附、溶气气浮（fú）和低（dī）压（yā）膜（mó）过滤（lǜ）(超滤和微滤)等,可以（yǐ）对悬浮固体、浊度和有机物等进行有效的（de）去除。

H.Huang等用超滤（lǜ）、磁性离子交换树脂（zhī）-超（chāo）滤和磁性离子交（jiāo）换树脂-混（hún）凝（níng）-超（chāo）滤对反渗透进水进行了预（yù）处理（lǐ）。超滤能够有效（xiào）去除进水中（zhōng）的（de）高分子质量天（tiān）然有机物,在试验时（shí）间内(48h)控制反渗透膜的有（yǒu）机污染。在超滤前加磁（cí）性离子交换树脂处理（lǐ）可以增加（jiā）对相对分子质量大约在700~900的中分子质量天然有（yǒu）机物以及相（xiàng）对分子质量低于200的低相对分子（zǐ）质量天然有机物的（de）去除。而磁性离子交换树脂-混凝-超滤与磁性离子交换树脂-超滤相比（bǐ）,仅仅（jǐn）略微提高了对中相对分子质量以及低（dī）相（xiàng）对分子（zǐ）质（zhì）量组分的（de）去（qù）除。两种组合（hé）工（gōng）艺均能减缓（huǎn）反渗透膜的有机（jī）污染。

S.Jeong等就3种浸没式膜混合系统(SMHSs)作为海水淡（dàn）化的（de）预处理（lǐ）系（xì）统进（jìn）行了研（yán）究。试验结果表明:浸没式膜混凝吸附混合系（xì）统（tǒng）(SMCAHS)效果（guǒ）最好,含（hán）有0.5mg/L的Fe3+和（hé）0.5g/L的（de）粉（fěn）末活性炭就（jiù）能（néng）使超过72%的溶解性有（yǒu）机碳(DOC)得以去除,特别是（shì）除（chú）去了大量的生（shēng）物聚合（hé）物（wù）和腐殖质,明显减缓了污染（rǎn）的趋势。

J.A.Lopez-Ramirez等对（duì）活性污（wū）泥（ní）处理单元的二（èr）次出水进行了预处理,分三级:强化处（chù）理、适度处理和最低（dī）限度处（chù）理。膜的（de）性能随预处理变化而变（biàn）化,研究建（jiàn）议进行强化预处理(用三氯化铁（tiě）和聚电解质（zhì）混凝并且（qiě）在高pH下沉（chén）淀)以保护膜。

F.C.Kent等研究了膜生物反应器(MBR)和传统活性（xìng）污泥加三级膜过滤(CAS-TMF)两种预（yù）处（chù）理方法对反渗透污染的影响（xiǎng）。研究结果表（biǎo）明:膜生物（wù）反应器对反渗透污（wū）染（rǎn）减缓的效果（guǒ）好于传统活性（xìng）污泥加三级膜过滤。

2优（yōu）化操作条件

反渗透系统的操作条件,包（bāo）括温度、错流速率、初（chū）始（shǐ）通（tōng）量,会（huì）影（yǐng）响反渗透（tòu）膜的有机污染程度。因此,在满足生产需要的基础上,控（kòng）制初始通量略低于临界通量(criticalflux),较高的错流（liú）速率和合适的温度（dù）均利于（yú）减缓反（fǎn）渗透膜（mó）的有机污染（rǎn）。

H.Mo等研究发（fā）现,在pH分别（bié）为4.9和7时（shí）,随着（zhe）温度的升高,Zeta电位略微变正,导致了牛血（xuè）清蛋白分子间（jiān）及牛血清蛋白与膜表面之（zhī）间静电斥（chì）力（lì）的降低,加（jiā）速了（le）牛血清蛋（dàn）白在（zài）膜表面（miàn）的累积,反渗透膜蛋白质污染加重。与之对（duì）应的（de）是,温度越高,水通量下降越迅速,同样表明较高温度下反渗透膜蛋白（bái）质污染越重。因（yīn）此控制合适的温（wēn）度将减缓反（fǎn）渗透（tòu）膜的（de）蛋白质（zhì）污染。

Y.Yu等（děng）研（yán）究发现,随着初始通量的增加,水通量下（xià）降趋势越明显（xiǎn）。另外,在（zài）高初始通量下腐殖酸污染层是厚且（qiě）致密的,而在低初始通量下污染层（céng）是疏（shū）松且（qiě）不（bú）完整的。高初始（shǐ）通（tōng）量引（yǐn）起的（de）浓差极化（huà）导致了膜表面腐植（zhí）酸和盐浓度的（de）增加,促进了反（fǎn）渗透膜的腐植酸污染。由此需控制（zhì）初始通量在一定范围内,以减缓反渗（shèn）透膜的腐（fǔ）植（zhí）酸污染（rǎn）。

M.Sir等（děng）研（yán）究发现,当操（cāo）作压力低于临界压力（lì）时,在膜表面的上方仅存在（zài）浓差极化层,而当操作压（yā）力超出临界（jiè）压力时,在（zài）膜表面和浓差极化层之间会形成污染层（céng）。因此建议控制（zhì）初（chū）始通量略微（wēi）低于临界通量以（yǐ）最小化膜污染（rǎn）,同时最（zuì）大化生产（chǎn）力。

3添加（jiā）阻垢剂（jì）

阻垢剂常用（yòng）于（yú）控制（zhì）反渗透膜（mó）无机（jī）盐（yán）垢污染,如（rú）CaCO3垢、CaSO4垢、BaSO4垢、硅垢等,相关的研究报道也较多（duō）。然而,关于（yú）用阻垢剂来减缓有（yǒu）机污染的（de）研究却很（hěn）少,但其却是一种控制反渗（shèn）透膜有机污染（rǎn）的有效方法。

Qingfeng Yang等进行了（le）聚天冬氨酸(PASP)减缓反（fǎn）渗透膜腐（fǔ）殖（zhí）酸（suān）污（wū）染的研究。当（dāng）Ca2+浓度（dù）在一定（dìng）范围（wéi）内时,Ca2+会在腐殖（zhí）酸(HA)和PASP之间架桥,形成水溶（róng）性（xìng）的、不易沉（chén）积在（zài）膜（mó）表面的复合物（wù）HA-Ca-PASP,减缓腐殖酸对反渗透（tòu）膜的污染,且（qiě）随着（zhe）Ca2+浓（nóng）度（dù）的增加,减缓（huǎn）作用愈强。当不存在Ca2+时（shí）,PASP通（tōng）过分（fèn）子（zǐ）中含（hán）有（yǒu）的-NH与腐殖酸结合,也能起到（dào）减缓（huǎn）腐殖酸污染的作用,但抑制率（lǜ）较含Ca2+时低。随着PASP投加（jiā）质量浓度(从2~10mg/L)的增加抑制率增大,在（zài）PASP质量浓度为10mg/L时抑（yì）制率达到了91%,此时（shí）HA-Ca复（fù）合（hé）物被（bèi）PASP稳（wěn）定在水（shuǐ）中。然而,当投加过量(50mg/L)时（shí）,PASP的抑制率（lǜ）下降到（dào）了35%,此时（shí）HA-Ca-PASP的水溶性降低了。较高的pH利（lì）于腐殖酸污（wū）染的（de）控制,高（gāo）pH时PASP的抑制率比低pH时（shí）PASP的抑制率高,因为高pH时（shí）腐殖（zhí）酸大分子与膜表面的静电（diàn）斥力增加（jiā）了。投加PASP后（hòu）,腐殖酸污染受初始通量（liàng）和错流速率变化的影响较（jiào）小,且随着初始通量的降低、错流（liú）速率的（de）增加以及进水温度的（de）降（jiàng）低而减弱。

Qingfeng Yang等还（hái）进行了阻垢剂（jì）控制反渗透系统蛋白质污染的研究。当PASP投加质量（liàng）浓度在2~10mg/L时,抑制率随着药剂（jì）浓（nóng）度的增加而增（zēng）大,10mg/L时达到了96%,而（ér）当（dāng）投加过量(50mg/L)时（shí）,抑制（zhì）率下降（jiàng）,仅（jǐn）有（yǒu）38%。另一种阻垢剂LB-0100在投加质量浓度（dù）为5mg/L时抑制率为65%,而当投加质量浓度增（zēng）加到50mg/L时反而促进了反渗透（tòu）膜的污染。因（yīn）此（cǐ）,最佳投加（jiā）浓度的确（què）定至关重（chóng）要,因为药（yào）剂投加（jiā）过量时形成的复合（hé）物水溶性（xìng）会下降。当Ca2+浓度在一定范围内时,Ca2+会（huì）在牛血清蛋（dàn）白(BSA)和PASP之间（jiān）架桥,形成水（shuǐ）溶性、不易沉积（jī）在膜表面的复合（hé）物BSA-Ca-PASP,减缓牛（niú）血（xuè）清蛋白对反渗透膜（mó）的污染,且随着Ca2+浓（nóng）度的（de）增加,减缓作用（yòng）增强。当不含有Ca2+时,PASP通过分子中（zhōng）含有的-NH与牛（niú）血清蛋白结（jié）合,也能起到减缓牛（niú）血（xuè）清蛋白（bái）污（wū）染的作用（yòng）,但（dàn）抑制（zhì）率较含Ca2+时低。这与（yǔ）PASP减（jiǎn）缓腐殖酸污（wū）染的（de）机理大致相同。投（tóu）加PASP后,牛（niú）血清蛋白对反渗透膜的污染受（shòu）pH、初始通量、错流速率以及（jí）温度变化的（de）影响（xiǎng）较小,且在较高pH(高于（yú）牛（niú）血清蛋白的等电点)、较（jiào）低初始通量、较高错流速率（lǜ）以及较（jiào）高温度下（xià）PASP的抑制（zhì）率更高。

4膜表面改性

反渗透膜的污染（rǎn）与其表面性质关系密切。一般来说,膜表面亲水性越强污染阻力（lì）越大,表面（miàn）越平滑污染（rǎn）几率越低（dī）,静电斥力越高污染速率（lǜ）越低（dī）。因此,常结合处理对象对膜进行改性（xìng）,以提高反渗透膜的抗污染能（néng）力。

Qibo Cheng等对商品（pǐn）复合反渗透膜进行了表面改性,接枝（zhī）聚合了N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸。改性后的膜表面变（biàn）得更加（jiā）亲水和带负电荷,在一（yī）定条（tiáo）件下的水通（tōng）量和（hé）脱盐率均提高（gāo）了。牛（niú）血清蛋白污染（rǎn）试验（yàn）结果（guǒ）表（biǎo）明:改（gǎi）性能减缓污染物在膜表面的沉积（jī）,牛血清蛋白分子与膜表（biǎo）面（miàn）之间静电斥力的增（zēng）加和（hé）疏水作用的降低提（tí）高了污染阻力。

Guodong Kang等（děng）对商（shāng）品复（fù）合（hé）聚酰（xiān）胺反（fǎn）渗透膜进（jìn）行了表面改性,接（jiē）枝了聚乙二醇衍生物。与未改性的膜相比,改性后（hòu）的膜抗（kàng）进水中蛋白质以及（jí）阳离子表面活性剂污（wū）染的能（néng）力更强。

Sanchuan Yu等在复合聚酰胺反渗透膜表面涂覆一层天然疏水聚合物丝胶,以提高其（qí）抗污（wū）染性能。涂覆丝胶后的膜（mó）表面亲（qīn）水（shuǐ）性增强,负电荷增多（duō）,且（qiě）更加（jiā）平滑,纯水渗透和盐透（tòu）过系数均降低（dī）了。改性后（hòu）的反渗透膜抗牛血清蛋白污（wū）染能（néng）力增加了,由此也减缓（huǎn）了污（wū）染物的沉（chén）积,减慢了水通量下降的速率。

5清洗

尽（jìn）管对（duì）膜污染（rǎn）的控制做了许多努（nǔ）力,如改善膜性（xìng）能、优化操作条件和进水预处（chù）理,但膜污染仍不可避免。因此,为了确保膜技术的成功（gōng）应（yīng）用,对膜进行化（huà）学清洗以除去表面污染层是十分必要的。

S.Lee等（děng）就盐对反渗透膜有机污染（rǎn）的清洗进行了研究。影响（xiǎng）盐（yán）清洗效率（lǜ）的因素包括化学因素（sù）(盐浓度、盐类型（xíng）以及（jí）有机污染（rǎn）的组成)和物理因（yīn）素(清洗接触时间（jiān）、错流速率、清洗液温度和渗透速率)。研究结果表明（míng）:对被亲水有机污染物(如海藻酸和果胶)形成的凝胶层（céng）污染的反渗透膜,盐（yán）清洗是特别有效的（de）。可能的清洗机理为:在盐清洗过程中,海藻（zǎo）酸凝胶层发生（shēng）膨胀,导致凝胶网络完整性减（jiǎn）弱,此（cǐ）时Na+和Ca2+之间的离子（zǐ）交换反应（yīng）随（suí）之发生,致（zhì）使交联海藻酸凝胶网络发（fā）生断裂,Ca2+和海藻酸分子通过传质作用被释放到本体溶液中（zhōng）。

Xue Jin等用EDTA对膜进行了化学清洗,发现其能够破坏海藻酸凝胶层中钙离子与羧基之间的相互作用,使海藻酸脱离膜表面,从而使反渗透膜（mó）水通（tōng）量（liàng）得以恢复（fù）。

Sanchuan Yu等用热敏（mǐn）性聚合物(TRP)对（duì）牛血（xuè）清蛋白污染的反渗（shèn）透（tòu）膜进行了清洗。研究（jiū）发现:当（dāng）浸泡（pào）温度低（dī）于低（dī）临界溶（róng）解温度(LCST)时,溶解态的TRP能（néng）够扩散（sàn）进入到膜表面的（de）牛血（xuè）清蛋白污染（rǎn）层,而（ér）当浸（jìn）泡（pào）温度高于LCST时,TRP不溶（róng）,致（zhì）使膜表面污染层的结构（gòu）变得疏松,通（tōng）过冲（chōng）洗便能除去牛血清（qīng）蛋（dàn）白污染。TRP的清（qīng）洗（xǐ）效率受（shòu）TRP的种（zhǒng）类和浓（nóng）度、浸泡时（shí）间（jiān）的影响。提高浓度和（hé）延（yán）长浸泡时间均有利于提高清洗效率。

W.S.Ang等研究了NaOH、EDTA、SDS和NaCl对被（bèi）混合有机污染（rǎn）物污（wū）染的反渗透膜的清洗效（xiào）果（guǒ）。清洗效率受（shòu）清洗（xǐ）剂的种类、清洗液的pH、清洗时间以（yǐ）及（jí）污（wū）染层组成的（de）影响。单（dān）独（dú）使用NaOH时,其（qí）对由混（hún）合（hé）污染物与钙离子（zǐ）形（xíng）成复合物的破裂作用有（yǒu）限,剪切（qiē）力充分时高（gāo）pH利于提（tí）高清洗效率。EDTA、SDS和NaCl均能有效清洗被（bèi）混（hún）合污染（rǎn）物污染的（de）反渗透膜,尤（yóu）其是在高pH和长清（qīng）洗时间下（xià）,且最佳（jiā）清洗浓度分别为1.0、10、50mmol/L。

6结语

反渗透膜（mó）的有机污染（rǎn）是由（yóu）有（yǒu）机物在膜（mó）表面的（de）吸附而形成的,其（qí）不仅（jǐn）会导致反（fǎn）渗透膜水（shuǐ）通量的快速、大幅降低（dī）,而且被有机（jī）物污染后的膜很难被清洗干净（jìng）,几乎不（bú）可逆。因此,加强反渗透系统进水中（zhōng）有（yǒu）机物种类（lèi）和浓度的监测,同时选择（zé）适（shì）当的控制方（fāng）法就显得十分必要。

目前,关（guān）于反渗透膜有机污（wū）染（rǎn）控制的研（yán）究（jiū）较多,均（jun1）从不同的角度提出了（le）有效的方法（fǎ）,笔者认为（wéi）,需从（cóng）反渗透技术自身（shēn）出发,选（xuǎn）择新的膜材（cái）料、改善界面聚（jù）合工艺,同时对已经成（chéng）熟的膜进（jìn）行适（shì）度的表（biǎo）面改性,以提高反渗透膜的抗污染能（néng）力。另外,反渗透膜有机污染的清洗方（fāng）法也是今后的研究方向之一。