---

随着（zhe）水资源的短缺,海（hǎi）水淡化和污水（shuǐ）回用已越来越受（shòu）到人们的重视。在海水淡化和污水回用中,反渗（shèn）透被（bèi）认为是一种可行且有效的（de）技（jì）术。然而,在反（fǎn）渗（shèn）透系（xì）统的运行过（guò）程中（zhōng）,不可避免地存在膜污染问题,成为制约其应用（yòng）的（de）瓶颈。膜（mó）污染不仅会降低产水量和产水水质,还增加了操作压力,致使水处理成本增加,同（tóng）时还会对膜本身产（chǎn）生影响。

有机污（wū）染是海水淡化和污水（shuǐ）回用面（miàn）临的最大也最难（nán）解决的问（wèn）题。L.Weinrich等总结（jié）发现海水（shuǐ）淡化反渗透中40%的产水下降是由有机物和微生物污染引起。有机物中的（de）腐殖酸、多糖、蛋白质等均会导致严重的（de）膜（mó）污（wū）染。因此,进行反渗透膜有机（jī）污染控制（zhì）研究势在必行。

目前（qián）,反（fǎn）渗透膜有机污染（rǎn）控制（zhì）方法主（zhǔ）要有（yǒu）进水（shuǐ）预处理、操作条件优化（huà）、添加阻垢（gòu）剂、膜表（biǎo）面（miàn）改（gǎi）性、清（qīng）洗等,均能在（zài）一定程度上减缓反渗透（tòu）膜的（de）有机污染。

1进水预处理

反渗透膜的性能与进水水质息息相关,因此对（duì）进水（shuǐ）进行（háng）预处理是十分必（bì）要的。传统的预（yù）处理方（fāng）法包括调节pH、混凝、深层过滤、吸附、溶气气浮和低压膜过滤（lǜ）(超滤（lǜ）和微滤)等,可以对（duì）悬浮（fú）固体、浊度（dù）和（hé）有机物等（děng）进（jìn）行有效（xiào）的去除。

H.Huang等（děng）用超（chāo）滤、磁性（xìng）离子交换树（shù）脂-超（chāo）滤和磁性离子（zǐ）交换树脂-混凝-超滤对反渗透进水进行了预处理。超滤能够有效去除进水中的（de）高分（fèn）子质（zhì）量天然有机物,在试（shì）验时间内(48h)控制反渗透膜的有机污染。在（zài）超滤前加磁性离子交换树脂处理可以增加（jiā）对相（xiàng）对分子质（zhì）量大约在700~900的中分子（zǐ）质量天然有机物以及相对（duì）分子质量低于200的低相（xiàng）对分（fèn）子质量天然有机物的去除。而磁性（xìng）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（wēi）提高了（le）对中相对分子质量（liàng）以及低（dī）相对（duì）分子质量组（zǔ）分的（de）去除。两种组合工艺均（jun1）能（néng）减缓（huǎn）反渗透膜的有机污染。

S.Jeong等（děng）就3种浸没式（shì）膜混合（hé）系统（tǒng）(SMHSs)作为海水淡化的预处理系统进行了研究。试验结果表明:浸没式膜混（hún）凝吸附混合系统(SMCAHS)效果最好,含有（yǒu）0.5mg/L的Fe3+和0.5g/L的粉末活性炭（tàn）就能使（shǐ）超过72%的溶（róng）解性有机碳(DOC)得以去除,特别是除去了大量的生物聚合物和（hé）腐殖质,明显减缓（huǎn）了污染的趋势（shì）。

J.A.Lopez-Ramirez等对活性污泥（ní）处（chù）理单元的二次（cì）出（chū）水进行了预（yù）处理,分三级（jí）:强化处理、适度处（chù）理和最（zuì）低限度处理（lǐ）。膜的（de）性能随预处理变化而变（biàn）化,研究建（jiàn）议进行强（qiáng）化（huà）预处理(用三（sān）氯化铁和聚电解质混凝（níng）并且在高pH下沉淀)以保护膜。

F.C.Kent等研究（jiū）了膜生物反应器(MBR)和（hé）传统活（huó）性污泥（ní）加三级膜过（guò）滤(CAS-TMF)两（liǎng）种预（yù）处（chù）理方法对反渗透污染的影响（xiǎng）。研究结果表明:膜（mó）生物反应器对反渗透污染减（jiǎn）缓的效（xiào）果好于传统活性污泥加三级膜过（guò）滤。

2优（yōu）化操作条件

反渗透系统的操作条件（jiàn）,包括温度、错流（liú）速率、初始通量,会影响反渗透膜的有机污染程度。因此,在满足生产需要的基础上,控制初始通量略（luè）低于临界通量(criticalflux),较高的（de）错流速（sù）率和合（hé）适的温度均（jun1）利于减缓反渗透膜的有机（jī）污染。

H.Mo等研究发现,在pH分别为（wéi）4.9和7时,随着温度的（de）升高,Zeta电位略微变正,导致了牛（niú）血清蛋（dàn）白分子间及（jí）牛血清蛋白与（yǔ）膜（mó）表（biǎo）面（miàn）之间静电斥力的降低,加速了牛血清蛋白在（zài）膜表面的累积,反渗透膜蛋白质（zhì）污染加重。与（yǔ）之（zhī）对应的是,温度越高,水通量（liàng）下降越（yuè）迅速,同样表明较高（gāo）温度（dù）下反渗透膜蛋白质污染越（yuè）重（chóng）。因此控制合适的温度将减缓（huǎn）反（fǎn）渗透膜的蛋白质污染。

Y.Yu等研究（jiū）发现,随（suí）着初（chū）始通量的增加（jiā）,水通（tōng）量（liàng）下（xià）降趋（qū）势越明显。另外,在高初始通量下腐（fǔ）殖酸污染层是厚且（qiě）致（zhì）密的,而在低初（chū）始通量下污染（rǎn）层是疏松且（qiě）不（bú）完整（zhěng）的。高（gāo）初始通量引（yǐn）起的浓（nóng）差（chà）极化导致了膜（mó）表（biǎo）面（miàn）腐植酸和盐浓度的增加,促进（jìn）了反渗透膜的腐（fǔ）植酸污染。由此需控制初始通量在一定（dìng）范（fàn）围内,以（yǐ）减缓反渗透膜的腐植酸污（wū）染。

M.Sir等研究发现,当操作压力低（dī）于临（lín）界（jiè）压力时,在膜表面（miàn）的上方仅（jǐn）存在浓（nóng）差极化层,而当操（cāo）作压力超出（chū）临界压力（lì）时,在膜表面和浓差（chà）极化（huà）层之间会形成污染（rǎn）层。因此建（jiàn）议控制初始通量（liàng）略微低于临界（jiè）通量以最小（xiǎo）化膜污染,同时最大化生产力。

3添加阻垢剂

阻垢（gòu）剂常用于控制反渗透膜无机盐垢污染,如CaCO3垢（gòu）、CaSO4垢、BaSO4垢、硅垢等（děng）,相关（guān）的（de）研（yán）究（jiū）报道也较多（duō）。然而,关于用（yòng）阻垢（gòu）剂来减（jiǎn）缓有（yǒu）机污染的（de）研究却很少,但其却是一种控制反渗透膜（mó）有机污染的有（yǒu）效方（fāng）法。

Qingfeng Yang等进行了（le）聚天冬氨酸(PASP)减缓反（fǎn）渗透（tòu）膜腐殖（zhí）酸污染的研究。当Ca2+浓（nóng）度在一定（dìng）范（fàn）围内时,Ca2+会在腐殖酸(HA)和PASP之间架（jià）桥,形成水溶性的、不（bú）易沉（chén）积在膜（mó）表（biǎo）面的（de）复合物HA-Ca-PASP,减缓腐（fǔ）殖酸对反渗（shèn）透膜的（de）污染（rǎn）,且随着（zhe）Ca2+浓（nóng）度的（de）增加,减缓作用愈强。当不存在Ca2+时,PASP通过分子中（zhōng）含有（yǒu）的-NH与腐殖酸结合,也能起到减（jiǎn）缓腐殖酸污（wū）染（rǎn）的作用（yòng）,但抑（yì）制率较含Ca2+时低。随着（zhe）PASP投加质量浓度(从2~10mg/L)的增加抑制率增大,在PASP质量浓度为10mg/L时抑制率（lǜ）达到了91%,此（cǐ）时HA-Ca复合物被PASP稳定（dìng）在水中。然而,当投加过（guò）量(50mg/L)时,PASP的抑制率下降到了35%,此时HA-Ca-PASP的水溶性降低（dī）了。较高的（de）pH利于腐殖酸（suān）污染的控制,高pH时PASP的抑（yì）制率（lǜ）比低pH时（shí）PASP的抑制率高,因（yīn）为高pH时（shí）腐殖酸大分子与膜表面的静电斥力增加了。投加PASP后,腐殖（zhí）酸污染受初始通量和错流速率变化的影响（xiǎng）较小,且随着初始通（tōng）量的降低、错流速率（lǜ）的增加以及进（jìn）水温（wēn）度的（de）降低而减弱。

Qingfeng Yang等还进行了（le）阻（zǔ）垢剂控制（zhì）反渗（shèn）透系（xì）统蛋白质（zhì）污染的研究。当PASP投加（jiā）质量浓度（dù）在2~10mg/L时（shí）,抑制（zhì）率随着药剂浓度的（de）增（zēng）加而增（zēng）大,10mg/L时（shí）达到了（le）96%,而（ér）当（dāng）投加（jiā）过量(50mg/L)时,抑制率下降,仅有（yǒu）38%。另一种阻垢剂LB-0100在（zài）投加质量浓（nóng）度为5mg/L时（shí）抑制率为65%,而当投加（jiā）质量浓度增加到50mg/L时反（fǎn）而促进（jìn）了（le）反渗透膜的污染。因（yīn）此,最佳投加浓度的确定至关重要,因为药剂投加过（guò）量时形成的复合物水溶性（xìng）会下降。当Ca2+浓度在一定范围内时,Ca2+会（huì）在牛（niú）血清蛋白（bái）(BSA)和PASP之间（jiān）架桥（qiáo）,形成（chéng）水溶（róng）性、不易沉积在膜表面的复合物BSA-Ca-PASP,减缓（huǎn）牛血清蛋白对反渗透膜的污染,且随（suí）着Ca2+浓（nóng）度的（de）增加,减缓作用增强。当不含有Ca2+时,PASP通过分子中含有的（de）-NH与牛血清蛋白结合（hé）,也能起到（dào）减缓牛血清蛋白污染的作用（yòng）,但抑制率较含Ca2+时低。这与PASP减缓（huǎn）腐殖酸污染的机理大致相同。投加PASP后,牛血（xuè）清蛋（dàn）白（bái）对反（fǎn）渗透膜的污染受pH、初始通量、错（cuò）流速率以及温度（dù）变化的影响较（jiào）小,且在（zài）较高pH(高（gāo）于牛血清蛋白的等电点)、较（jiào）低（dī）初始通（tōng）量、较高错流速率以（yǐ）及较高温度下PASP的抑制率更高。

4膜表面改（gǎi）性

反渗（shèn）透膜的污染与其表面性质（zhì）关系（xì）密（mì）切（qiē）。一般来说（shuō）,膜表（biǎo）面亲水性越强污染阻力越大,表面越平滑污染几率越低（dī）,静（jìng）电斥力越高污（wū）染速率越低。因此,常结合处理对象对膜进行改性,以提高反（fǎn）渗（shèn）透膜的抗污（wū）染（rǎn）能力。

Qibo Cheng等对商品复合反渗透膜进行了表面改（gǎi）性,接枝（zhī）聚合（hé）了N-异丙（bǐng）基丙烯酰胺和（hé）丙烯酸。改性后的膜表面（miàn）变得更加（jiā）亲水（shuǐ）和带负（fù）电（diàn）荷（hé）,在一定条件下的水通量（liàng）和脱（tuō）盐率均提高了。牛血清蛋白（bái）污染试验（yàn）结果表明:改性能减缓污染物在膜表面的沉（chén）积,牛血清蛋白分子与膜表面之间静电斥力的（de）增加和疏水作用的（de）降（jiàng）低提高了污染阻力。

Guodong Kang等对商品复合聚（jù）酰胺反渗（shèn）透（tòu）膜进行了表面改性,接枝了聚乙二（èr）醇（chún）衍生（shēng）物。与未改性的膜（mó）相比,改性后（hòu）的膜抗进（jìn）水中蛋白质以及阳离子表面（miàn）活性剂（jì）污染的（de）能力更强。

Sanchuan Yu等在复合聚酰（xiān）胺反渗透膜表面涂覆一层天然疏水聚（jù）合（hé）物丝胶（jiāo）,以提高其抗污染（rǎn）性能。涂覆丝胶后的（de）膜（mó）表面（miàn）亲水性增强,负电荷增（zēng）多,且更加平滑,纯水渗（shèn）透和盐透过系数均（jun1）降低了。改性后的反渗透膜抗牛血清蛋白污染（rǎn）能力增（zēng）加了,由此也减缓了污染物的沉积,减慢了水通量下（xià）降的速率（lǜ）。

5清洗

尽管对膜污染的控制做了许多努力,如改善（shàn）膜性能、优化操（cāo）作条件和进水预处理（lǐ）,但膜（mó）污染仍不可避免（miǎn）。因此（cǐ）,为了（le）确保膜技术的成功（gōng）应用,对膜进行化学清洗（xǐ）以除去（qù）表面（miàn）污染层是十分必（bì）要的。

S.Lee等（děng）就（jiù）盐对反渗透膜有机污染（rǎn）的清洗（xǐ）进行了（le）研（yán）究。影响盐清洗效率（lǜ）的因素包括化学（xué）因素(盐（yán）浓度、盐（yán）类型以及有机污染的组成)和（hé）物理因素(清洗接触（chù）时间、错（cuò）流速率、清洗（xǐ）液温度和渗（shèn）透速率（lǜ）)。研究结（jié）果表明:对被（bèi）亲水有机污染物(如海藻酸（suān）和（hé）果胶)形成的凝胶层污（wū）染的反渗（shèn）透膜,盐（yán）清洗是特别有效的。可能的（de）清洗机（jī）理为（wéi）:在盐（yán）清洗过程（chéng）中,海藻（zǎo）酸凝胶层发生膨（péng）胀,导致凝胶网络完整性减弱,此时Na+和（hé）Ca2+之（zhī）间的离子交换（huàn）反应随之（zhī）发生（shēng）,致使（shǐ）交联海藻酸凝胶网络发生断（duàn）裂,Ca2+和（hé）海藻酸分子通过传质作用（yòng）被（bèi）释放到本体溶液中。

Xue Jin等用EDTA对膜进行了化学清（qīng）洗,发现其能（néng）够破（pò）坏海（hǎi）藻酸凝胶层中（zhōng）钙离子与羧基之间的相互作用,使海藻酸（suān）脱离（lí）膜表面,从而使反渗透膜水通量（liàng）得以恢复。

Sanchuan Yu等用热敏性聚（jù）合物(TRP)对牛血（xuè）清蛋白污染的反渗透膜进（jìn）行了清洗。研究发现:当浸泡温（wēn）度低（dī）于低临（lín）界溶解（jiě）温度(LCST)时,溶解态的TRP能（néng）够扩（kuò）散进入到（dào）膜表面的牛血清蛋白污染层,而（ér）当浸泡（pào）温度（dù）高于LCST时,TRP不溶,致使膜（mó）表（biǎo）面（miàn）污染层的结构变得疏松（sōng）,通过冲洗便能除（chú）去牛血清蛋白污染。TRP的清洗效率受（shòu）TRP的种类和（hé）浓度、浸泡时间的影响。提高浓度和延长浸泡时间均有利（lì）于提高清洗效（xiào）率。

W.S.Ang等研究了NaOH、EDTA、SDS和NaCl对被混（hún）合有机（jī）污染物（wù）污染的反渗透膜（mó）的（de）清洗效果。清洗效（xiào）率受（shòu）清洗剂的种类、清洗液的（de）pH、清（qīng）洗（xǐ）时间以及污染层（céng）组成的（de）影响。单独使（shǐ）用（yòng）NaOH时,其对由混合污染物与钙离子形成（chéng）复合物的破（pò）裂作用有限,剪（jiǎn）切力充（chōng）分时（shí）高pH利于（yú）提高清洗效率。EDTA、SDS和（hé）NaCl均能（néng）有效清（qīng）洗被混合污染物污染（rǎn）的反渗透（tòu）膜,尤其（qí）是在高pH和长清洗时间下（xià）,且最佳（jiā）清洗浓度分别为（wéi）1.0、10、50mmol/L。

6结语

反渗透（tòu）膜的有机（jī）污染是由有机（jī）物（wù）在（zài）膜表（biǎo）面（miàn）的吸附而形成的,其（qí）不仅会导致反渗透膜水通量的快（kuài）速、大幅降低,而且被有（yǒu）机物（wù）污染后的膜很难被（bèi）清洗（xǐ）干净,几乎不可逆。因此,加强（qiáng）反渗（shèn）透系（xì）统进（jìn）水中（zhōng）有机物种类和浓（nóng）度的监测（cè）,同（tóng）时选择适当（dāng）的控制方法（fǎ）就显得十分必要（yào）。

目前,关于反渗透（tòu）膜（mó）有机污（wū）染控制的研（yán）究（jiū）较多（duō）,均从不同的角度提出了有（yǒu）效（xiào）的方法,笔（bǐ）者认为（wéi）,需从反渗透技术自身出发,选择（zé）新的膜材料、改善界面聚合（hé）工艺,同时对（duì）已经成熟的膜（mó）进行适度的（de）表面改性,以提高（gāo）反渗透膜的抗（kàng）污染能力。另外（wài）,反渗（shèn）透膜有机污染的清洗方法也（yě）是今后的研究方向（xiàng）之一。