av不卡区,欧美本道精品一区不卡,97激情视频,婷婷久久丁香偷拍资源,国产情四射啊夜,欧美国产日韩夜夜干,啊啊啊啊啊啊网站,taozi视频一区,日本AD久久

近年來，隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化不斷加劇，藻華現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重威脅飲用水水質(zhì)安全。銅綠微囊藻是我國(guó)富營(yíng)養(yǎng)化水體中的主要藍(lán)藻水華藻種，會(huì)產(chǎn)生嗅味并釋放藻毒素及其他藻源有機(jī)物，并形成消毒副產(chǎn)物（DBPs）前體物。常規(guī)的飲用水處理工藝對(duì)溶解性藻源有機(jī)物無法有效去除。

正滲透（FO）作為一種能耗低、出水水質(zhì)好的新型膜處理工藝，克服了傳統(tǒng)壓力驅(qū)動(dòng)膜工藝、高級(jí)氧化工藝等深度處理技術(shù)的局限性，在當(dāng)前“雙碳”背景下是一種高效處理含藻水體的膜法分離技術(shù)。已有的研究表明，F(xiàn)O膜在活性層朝向汲取液（AL-DS）模式下的水通量相比活性層朝向原料液（AL-FS）模式下更高，并且AL-DS模式對(duì)FO膜的穩(wěn)定性要求較低。另外，不同類型的藻源污染物對(duì)FO膜的污染情況不同。劉東良研究表明，銅綠微囊藻活藻細(xì)胞與藻細(xì)胞外有機(jī)物（EOM）同時(shí)過濾會(huì)加劇FO膜污染，兩者之間存在協(xié)同污染作用。但目前關(guān)于FO膜分離藻細(xì)胞及其裂解產(chǎn)物的研究較為有限。為此，筆者以銅綠微囊藻活藻細(xì)胞、死藻細(xì)胞、EOM、藻細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物（IOM）為目標(biāo)污染物，研究AL-DS模式下FO膜對(duì)這些污染物單獨(dú)或混合過濾時(shí)的主要污染因素，并利用XDLVO理論分析了藻細(xì)胞及藻源有機(jī)物的膜污染機(jī)理，以期為FO處理實(shí)際含藻水體提供數(shù)據(jù)參考。

1、材料與方法

1.1 儀器與材料

試驗(yàn)儀器：HPSEC-UV-TOC凝膠色譜儀、納米粒度及Zeta電位分析儀、紫外-可見光分光光度計(jì)、三維熒光光譜分析儀、總有機(jī)碳測(cè)定儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）、接觸角測(cè)試儀。

試驗(yàn)材料：銅綠微囊藻（FACHB-975）購(gòu)于中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，在溫度為25℃、光照度為2000lx、光暗比為12h∶12h的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，由BG11培養(yǎng)基為藻類提供營(yíng)養(yǎng)，收集處于穩(wěn)定生長(zhǎng)期的藻細(xì)胞用于試驗(yàn)研究。

1.2 正滲透試驗(yàn)

正滲透試驗(yàn)裝置見圖1，F(xiàn)O膜采用FTS公司的三醋酸纖維膜，水溫保持在（22±0.2）℃，汲取液采用2L、2mol/L的NaCl溶液。每個(gè)試驗(yàn)周期運(yùn)行8h，每種運(yùn)行工況做3組平行試驗(yàn)以降低誤差。

1.3 藻液預(yù)處理

藻源污染物的提取方法：藻液在高速冷凍離心機(jī)中以4℃、10000r/min離心15min，將上清液過0.45μm微濾膜得到EOM溶液，用0.6%的NaCl溶液將離心管底部的藻細(xì)胞重新懸浮得到活藻細(xì)胞溶液；將活藻細(xì)胞溶液在水浴鍋中于80℃加熱30min，然后在相同的條件下離心，將上清液過0.45μm微濾膜得到IOM溶液，用0.6%的NaCl溶液將離心管底部的物質(zhì)重新懸浮得到死藻細(xì)胞溶液。

1.4 分析方法

1.4.1 膜阻力分析

通過分析膜阻力考察正滲透過程中膜上污染物的分布情況，計(jì)算公式如下：

式中：Jw為膜通量，L/（m2·h）；ΔP為膜兩側(cè)的滲透壓差，Pa；μ為汲取液的黏度，Pa·s；Rt為膜總阻力，m-1；Rm為膜自身和濃差極化現(xiàn)象引起的固有阻力，m-1；Rs為支撐層污染物沉積在膜面產(chǎn)生的阻力，m-1；Rp為支撐層孔隙內(nèi)部堵塞引起的阻力，m-1。

1.4.2 界面能壘計(jì)算

采用XDLVO理論計(jì)算界面自由能，研究藻源污染物的膜污染機(jī)理，界面自由能包括聚合自由能（ΔGCO）和黏附自由能（ΔGAD），兩者均采用以下公式計(jì)算：

式中：ΔGAB為路易斯酸堿自由能；ΔGLW為范德華自由能；ΔGEL為靜電雙電層自由能。自由能的正負(fù)值代表不同的界面行為，負(fù)值表示兩物質(zhì)之間為吸引力，正值代表兩物質(zhì)之間為排斥力，數(shù)值越大表明相互作用越強(qiáng)。

測(cè)定污染物的粒徑、Zeta電位、接觸角以及膜表面的Zeta電位、接觸角，根據(jù)XDLVO理論計(jì)算界面能壘，污染物與膜之間的作用能計(jì)算公式如下：

式中：UAB為路易斯酸堿作用能；ULW為范德華作用能；UEL為靜電雙電層作用能；UTOT為關(guān)于污染物與膜表面距離h的函數(shù)，其最大值為界面能壘ΔEb。FO膜污染情況與界面能壘密切相關(guān)，界面能壘越大，膜污染越輕。

2、結(jié)果與討論

2.1 藻液組分特性

2.1.1 基本水質(zhì)

試驗(yàn)用藻液各組分參數(shù)如表1所示。活藻細(xì)胞的Zeta電位絕對(duì)值相比死藻細(xì)胞更高，其溶液更穩(wěn)定且不易聚集。雖然同為藻源有機(jī)物，但EOM和IOM的參數(shù)差異較大，EOM和IOM的UV254值分別為0.049和0.037cm-1，說明IOM含有的芳香性有機(jī)物更少；IOM更低的Zeta電位絕對(duì)值表明其體系的穩(wěn)定性更差。

采用納米粒度分析儀測(cè)量4種藻源污染物的粒徑分布情況?；钤寮?xì)胞粒徑分布在3~9μm之間，死藻細(xì)胞粒徑相比活藻細(xì)胞粒徑發(fā)生了較大變化，主要分布在30~70μm范圍內(nèi)。IOM和EOM的粒徑范圍分別為20~60、50~120nm，IOM的平均粒徑相比EOM的更小，含有更多的小粒徑物質(zhì)。

2.1.2 三維熒光特征分布

對(duì)藻類的溶解性有機(jī)物進(jìn)行三維熒光光譜檢測(cè)，主要檢出5個(gè)熒光特征峰，如圖2所示。其中，T峰代表類色氨酸物質(zhì)，主要來源為溶解性藻類代謝產(chǎn)物；S峰代表類酪氨酸物質(zhì)，是藻類生物降解形成的熒光峰，與芳香性氨基酸結(jié)構(gòu)有關(guān)；A峰代表類富里酸物質(zhì)，C峰代表類腐殖酸物質(zhì)，由藻細(xì)胞中的有機(jī)物經(jīng)腐殖化作用形成；M峰代表深度降解的腐殖酸類有機(jī)物，來自藻類的腐殖化作用。從圖2可以看出，兩種水樣的有機(jī)物熒光響應(yīng)位置及強(qiáng)度均有一定差異。EOM的主要熒光響應(yīng)區(qū)域?yàn)門峰，其次為A峰和C峰，表明EOM中類色氨酸物質(zhì)含量較多，腐殖酸類有機(jī)物含量次之；IOM的熒光響應(yīng)區(qū)域相比EOM范圍更廣，主要熒光響應(yīng)區(qū)域增加了M峰和S峰，而C峰和A峰的熒光響應(yīng)較弱，說明IOM中含有較多深度降解的腐殖酸類有機(jī)物以及類酪氨酸物質(zhì)，這可能是由于藻細(xì)胞吸收并聚集外源性腐殖酸，同時(shí)對(duì)其利用分解產(chǎn)生了類色氨酸物質(zhì)的代謝產(chǎn)物。

2.1.3 相對(duì)分子質(zhì)量分布

利用HPSEC-UVA/TOC體系的原理，分析EOM和IOM不同親疏水組分的分子質(zhì)量（MW）分布特征，結(jié)果如圖3所示。

由圖3（a）和（b）可知，EOM、IOM中的大分子質(zhì)量區(qū)間（104~106u）均表現(xiàn)出較低的UV254峰值響應(yīng)，以中親組分為主，表明大分子藻源有機(jī)物的芳香性較低。EOM、IOM的極親組分在中小分子質(zhì)量區(qū)間（200~104u）的UV254峰值響應(yīng)最高，說明中小分子質(zhì)量物質(zhì)主要為極親組分。EOM的中小分子UV254峰值響應(yīng)區(qū)間為332~1792u，IOM的中小分子UV254峰值響應(yīng)區(qū)間為254~1186u，IOM的響應(yīng)區(qū)間更窄，表明IOM的中小分子質(zhì)量范圍更小。由圖3（c）和（d）可知，大分子物質(zhì)中的中親組分占比較大，說明這些大分子物質(zhì)主要由親水性化合物組成，例如多糖、蛋白質(zhì)和氨基糖。EOM、IOM的中小分子峰值的TOC表觀分子質(zhì)量（AMWTOC）分別為2122和681u，這一差異表明IOM的中小分子物質(zhì)的AMWTOC低于EOM。IOM的中小分子TOC峰面積約占總TOC峰面積的59.80%，而EOM的中小分子TOC峰面積約占總TOC峰面積的48.76%，這說明IOM含有更多的中小分子質(zhì)量有機(jī)物。

2.2 藻原液分離對(duì)FO膜分離性能的影響

采用FO膜對(duì)藻原液分離后形成的活藻細(xì)胞和EOM進(jìn)行單獨(dú)及混合過濾，結(jié)果見圖4。在AL-DS模式下，與基線通量相比，活藻細(xì)胞+EOM混合過濾造成的水通量損失最為嚴(yán)重，水通量降至14.87L/（m2?h），下降約38.12%。而單獨(dú)過濾含有EOM、活藻細(xì)胞的原料液時(shí)，水通量分別下降了13.14%、27.43%；過濾結(jié)束時(shí)，EOM和活藻細(xì)胞的截留率分別為91.27%、90.15%，這說明FO膜對(duì)活藻細(xì)胞的截留效果相對(duì)較差。相比EOM，活藻細(xì)胞造成的膜污染情況更為嚴(yán)重，這可能是因?yàn)榛钤寮?xì)胞粒徑較大，更容易沉積在膜支撐層表面并形成致密的濾餅層，從而形成較為嚴(yán)重的外部濃差極化（ECP）膜污染。

圖5為被活藻細(xì)胞和EOM污染后的FO膜表面電鏡照片?？梢钥闯?，活藻細(xì)胞較為松散地覆蓋在FO膜表面；過濾EOM時(shí)，F(xiàn)O膜表面會(huì)形成纖維狀有機(jī)污染層；活藻細(xì)胞+EOM混合過濾時(shí)，膜表面沉積的藻細(xì)胞污染層更為致密，可能是分離后的EOM對(duì)活藻細(xì)胞的吸附起到促進(jìn)作用。

2.3 活藻細(xì)胞裂解對(duì)FO膜分離性能的影響

對(duì)死藻細(xì)胞和IOM進(jìn)行單獨(dú)及混合過濾，探究活藻細(xì)胞裂解后對(duì)FO膜分離性能的影響，結(jié)果如圖6所示。由圖6（a）可知，在整個(gè)過濾周期內(nèi)，相比基線通量，死藻細(xì)胞、IOM、死藻細(xì)胞+IOM造成的水通量損失分別為9.57%、17.53%、28.54%，混合污染造成的水通量損失最嚴(yán)重。值得注意的是，在過濾初期（前60min）死藻細(xì)胞組的水通量迅速下降，可能是因?yàn)樗涝寮?xì)胞粒徑較大，其快速堆積在支撐層膜面，導(dǎo)致水通量下降較快。IOM中小分子有機(jī)物較多，在過濾初期即造成比較嚴(yán)重的膜孔堵塞，使得內(nèi)部濃差極化（ICP）現(xiàn)象更為嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致水通量損失較大。

FO膜對(duì)死藻細(xì)胞、IOM的截留率分別為92.91%、89.11%，表明FO膜對(duì)IOM的截留效果更差。由圖6（b）可知，與死藻細(xì)胞相比，IOM對(duì)FO膜的污染更重。在初始階段（前60min），F(xiàn)O膜過濾死藻細(xì)胞和IOM的標(biāo)準(zhǔn)化通量分別下降了0.11和0.14，分別占通量下降總量的88.41%和48.74%。以上結(jié)果表明，死藻細(xì)胞引起的FO膜污染主要發(fā)生在初始階段，而IOM引起的FO膜污染情況更為嚴(yán)重且持續(xù)。

圖7為被死藻細(xì)胞和IOM污染后的FO膜表面電鏡照片?？梢钥闯?，死藻細(xì)胞在FO膜表面形成的污染層與活藻細(xì)胞相比更疏松，這進(jìn)一步證實(shí)死藻細(xì)胞與活藻細(xì)胞在FO膜表面的污染形態(tài)不同。死藻細(xì)胞+IOM混合過濾時(shí)，死藻細(xì)胞被IOM形成的纖維狀污染層緊密包裹在一起，說明分離后的IOM可能對(duì)死藻細(xì)胞起到聚集作用。

2.4 混合藻源污染物對(duì)FO膜分離性能的影響

綜合探究了藻源污染物對(duì)FO膜分離性能的影響，以及4種藻源污染物單獨(dú)過濾時(shí)對(duì)FO膜阻力的影響，結(jié)果如圖8所示。由圖8（a）可知，單獨(dú)過濾時(shí)活藻細(xì)胞造成的FO膜污染最嚴(yán)重；混合過濾時(shí)活藻細(xì)胞+EOM的組合造成的FO膜污染最嚴(yán)重。過濾結(jié)束時(shí)，F(xiàn)O膜對(duì)EOM和IOM的吸附量分別為16.75和23.85μg/cm2，對(duì)IOM的吸附量大于EOM。相比EOM，IOM吸附在膜上的物質(zhì)更多，從而引起更大的水通量損失。

為了進(jìn)一步探究4種藻源污染物在膜上的吸附方式，對(duì)過濾后的FO膜進(jìn)行了膜阻力測(cè)定，結(jié)果如圖8（b）所示。過濾活藻細(xì)胞的FO膜的Rt值為22.63×1014m-1，在4種藻源污染物中最大，說明活藻細(xì)胞造成的膜污染情況最嚴(yán)重，水通量損失最多；同時(shí)，過濾活藻細(xì)胞的FO膜的Rs值為5.09×1014m-1，占比較高，且在4種藻源污染物中數(shù)值最高，說明其形成的膜支撐層表面污染較重。過濾IOM的FO膜的Rp值為4.83×1014m-1，在4種藻源污染物中數(shù)值最高，說明其造成的膜內(nèi)部阻力較大，這可能與IOM含有較高比例的低分子質(zhì)量溶解性有機(jī)物（例如腐殖酸類物質(zhì)、單寧酸及其分解產(chǎn)物），更易進(jìn)入支撐層中的孔隙并形成內(nèi)部濃差極化有關(guān)。

2.5 機(jī)理分析

為進(jìn)一步分析藻源污染物對(duì)FO膜污染的機(jī)理，采用XDLVO理論計(jì)算界面自由能，并結(jié)合界面自由能進(jìn)一步得到污染物與膜之間的界面能壘，明確藻源污染物對(duì)FO膜的污染特性，結(jié)果見圖9和表2。由圖9可知，EOM、IOM與污染后FO膜之間的界面能壘分別為3.52×10-21、0.57×10-21J，界面能壘越小，污染物與膜之間的排斥作用越弱，黏附性越強(qiáng)，因此IOM更易吸附在FO膜上。活藻細(xì)胞、死藻細(xì)胞與污染后FO膜之間的界面能壘分別為0.26×10-18、1.63×10-18J，均高于EOM和IOM，這可能是由于界面能壘大小與污染物粒徑成正比，藻細(xì)胞的粒徑較大，故其界面能壘值也較大。此外，相比死藻細(xì)胞，活藻細(xì)胞具有較小的界面能壘，需要克服的膜與污染物之間的排斥力較小，因此更容易黏附在膜表面。

由表2可知，當(dāng)藻細(xì)胞與污染物共存時(shí)界面自由能受到影響，這可能是因?yàn)樵逶从袡C(jī)污染物主要為親水性較強(qiáng)的物質(zhì)，使得混合污染時(shí)的界面自由能絕對(duì)值降低。在3組混合污染中，活藻細(xì)胞+EOM的ΔGCO最負(fù)，說明活藻細(xì)胞+EOM的混合污染物更疏水；同時(shí)，活藻細(xì)胞+EOM的ΔGAD最負(fù)，其與膜之間的吸引力較強(qiáng)，易在膜上發(fā)生吸附，導(dǎo)致更嚴(yán)重的膜污染，這可能是由于EOM更易與活藻細(xì)胞結(jié)合為更緊密的污染層，導(dǎo)致膜通量下降嚴(yán)重。

FO膜分離不同藻源污染物的機(jī)理如圖10所示。溶解態(tài)的藻源污染物EOM和IOM在滲透曳力的作用下主要進(jìn)入膜的多孔支撐層中，形成孔隙堵塞，導(dǎo)致內(nèi)部濃差極化。顆粒態(tài)的藻源污染物活藻細(xì)胞、死藻細(xì)胞由于粒徑尺寸較大，主要形成支撐層膜面污染，導(dǎo)致外部濃差極化。當(dāng)EOM、IOM與活藻細(xì)胞、死藻細(xì)胞混合污染時(shí)，混合污染物中的溶解性有機(jī)物組分可能會(huì)通過物理和化學(xué)吸附等作用吸附藻細(xì)胞，過濾一段時(shí)間后，更多的有機(jī)污染物可能會(huì)填充藻細(xì)胞縫隙，在FO膜上形成藻細(xì)胞與藻源有機(jī)物相結(jié)合的有機(jī)污染層，進(jìn)一步加劇膜污染?；钤寮?xì)胞+EOM的組合污染黏附自由能絕對(duì)值最大，與FO膜的結(jié)合最緊密。

3、結(jié)論

①針對(duì)藻原液分離后形成的EOM和活藻細(xì)胞，當(dāng)采用FO膜單獨(dú)過濾兩者時(shí)，水通量下降順序?yàn)榛钤寮?xì)胞>EOM，活藻細(xì)胞更易黏附于膜表面而造成嚴(yán)重的膜污染；當(dāng)活藻細(xì)胞和EOM混合過濾時(shí)，水通量下降進(jìn)一步加劇，且水通量下降曲線更接近活藻細(xì)胞的，活藻細(xì)胞對(duì)水通量的影響更大。

②采用FO膜分別過濾死藻細(xì)胞和IOM，水通量損失分別為9.57%和17.53%，IOM中含有的中小分子有機(jī)物吸附在膜多孔支撐層中，產(chǎn)生較大的孔隙堵塞，引起的膜污染更嚴(yán)重。在死藻細(xì)胞+IOM的混合污染中，水通量下降曲線更接近IOM的，污染過程中IOM對(duì)水通量的影響更大。

③4種藻源污染物導(dǎo)致的膜總阻力為：活藻細(xì)胞>IOM>EOM>死藻細(xì)胞，活藻細(xì)胞造成的水通量損失及膜污染最嚴(yán)重；界面能壘分析進(jìn)一步表明，活藻細(xì)胞的界面能壘較小，與膜之間的排斥力較小，單位時(shí)間內(nèi)吸附在膜上的藻細(xì)胞更多，進(jìn)而造成的膜污染更嚴(yán)重；XDLVO理論分析表明，混合污染時(shí)黏附自由能排序?yàn)椋夯钤寮?xì)胞+EOM>死藻細(xì)胞+EOM+IOM>死藻細(xì)胞+IOM，活藻細(xì)胞+EOM的組合與膜的黏附作用最強(qiáng)，造成的膜污染最嚴(yán)重，水通量損失最大。