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超濾膜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，盡管該技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保等顯著優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨不少挑戰(zhàn)，其中膜污染問題尤為突出。緩解膜污染的常用措施有膜前預(yù)處理、膜改性及運(yùn)行條件優(yōu)化等。其中，預(yù)處理和運(yùn)行條件優(yōu)化等方式都是通過改變外部條件對(duì)膜污染進(jìn)行控制，而膜改性技術(shù)通過涂覆、接枝或共混等方式改變超濾膜自身性質(zhì)以提高其抗污染性能。

高鐵酸鹽憑借其強(qiáng)效的氧化性能與絮凝協(xié)同作用，在水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力?，F(xiàn)有研究及實(shí)踐表明，高鐵酸鹽可有效去除水體中的重金屬、有機(jī)污染物及病原微生物，同時(shí)對(duì)水體富營養(yǎng)化具有良好的控制效果。與傳統(tǒng)水處理藥劑相比，高鐵酸鹽具有反應(yīng)產(chǎn)物無害、無有毒副產(chǎn)物生成等突出優(yōu)勢(shì)。目前，高鐵酸鹽作為超濾預(yù)處理的研究正如火如荼，且研究發(fā)現(xiàn)它能緩解不同水體引起的膜污染。

筆者在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)當(dāng)超濾過程中無其他污染物時(shí)，高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物幾乎不會(huì)引起膜通量的下降，考慮到高鐵酸鹽預(yù)處理可以緩解膜污染，將高鐵酸鹽分解產(chǎn)物負(fù)載于膜表面，探究其抗污染性能很有研究價(jià)值。另外，高鐵酸鹽產(chǎn)物不僅可以通過自分解獲得，還可以通過還原高鐵酸鹽產(chǎn)生。本研究選取氯化錳作為還原劑，不僅可以使高鐵酸鹽快速降解，其產(chǎn)生的二氧化錳也是不易溶于水的氧化物，其可能與高鐵酸鹽產(chǎn)生的鐵氧化物產(chǎn)生聯(lián)合效果。因此，選取高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物和高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載于超濾膜表面，探究形成的復(fù)合超濾膜的抗污染性能和污染物截留效果。

1、材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與裝置

實(shí)驗(yàn)中使用的高鐵酸鉀采用文獻(xiàn)中的方法制備。氯化錳（MnCl2）、鹽酸（HCl）、氫氧化鈉（NaOH）、腐殖酸（HA）、乙醇（CH3CH2OH）均為分析純。超純水使用Milli-QBiocel型超純水機(jī)制備。負(fù)載實(shí)驗(yàn)使用的超濾膜為商品聚醚砜（PES）超濾膜，購買自上海摩速科學(xué)器材有限公司，其截留分子質(zhì)量為100ku。超濾實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，采用恒壓死端過濾。超濾分離的驅(qū)動(dòng)壓力由氣瓶提供，本實(shí)驗(yàn)使用的是普通氮?dú)狻３瑸V杯采用Millipore公司生產(chǎn)的8200型超濾杯，容積為200mL，有效膜面積為26.4cm2。超濾過程中滲透出水量通過連接電腦的電子天平采集并分析計(jì)算。

1.2 負(fù)載超濾膜的制備及測(cè)試

根據(jù)還原方式和產(chǎn)物的不同，將負(fù)載超濾膜分為高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載膜（記為Fe-M）和高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載膜（記為FeMn-M）。高鐵酸鹽產(chǎn)物負(fù)載超濾膜的制備采用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中，負(fù)載于Fe-M上的反應(yīng)產(chǎn)物生成方法為：在200mL水中加入200μL鹽酸（1mol/L）和高鐵酸鉀溶液，待其自分解完畢（小于1min）后加入200μLNaOH溶液（1mol/L）。負(fù)載于FeMn-M上的反應(yīng)產(chǎn)物生成方法為：在200mL水中加入設(shè)定濃度的MnCl2溶液，再加入設(shè)定濃度的高鐵酸鉀溶液等待反應(yīng)完成（小于1min），其中高鐵酸鉀與氯化錳的濃度比為2∶3，為其完全反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比。負(fù)載過程為：將制備好的反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至超濾杯中，用100kPa恒壓將產(chǎn)物壓濾在膜表面。

超濾膜的抗污染性能和污染物截留性能通過超濾過程測(cè)試。超濾的目標(biāo)污染物為10mg/L的HA溶液，超濾壓力為100kPa恒壓。超濾前先過濾100mL超純水以確定產(chǎn)物負(fù)載超濾膜的純水通量。超濾過程中污染物體積為200mL，超濾結(jié)束后將膜取下并簡單沖洗膜表面，將膜反裝于超濾杯中，在同樣壓力下采用200mL超純水進(jìn)行反沖洗，然后將膜正裝，過濾100mL超純水并記錄純水通量。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)中兩種負(fù)載膜均選取3種不同負(fù)載量來探究膜的性能?；A(chǔ)負(fù)載量的選取方式為200mL、30μmol/L的高鐵酸鹽對(duì)應(yīng)的反應(yīng)生成鐵氧化物的量，即0.336mg，膜的有效面積為26.4cm2，故其負(fù)載量為127mg/m2。對(duì)于FeMn-M，取同樣質(zhì)量的高鐵酸鹽，根據(jù)完全反應(yīng)對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量比（2∶3）得到氯化錳的量。不同負(fù)載超濾膜的反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載量與反應(yīng)物濃度見表1，負(fù)載溶液的體積均為200mL。

1.4 分析方法

1.4.1 污染阻力計(jì)算

膜污染主要由可逆污染與不可逆污染組成，并可以通過串聯(lián)阻力模型計(jì)算獲得。在該模型中，膜濾過程中的總阻力（R）t由膜固有阻力（Rm）和膜污染阻力構(gòu)成，而膜污染阻力又可分為可逆污染阻力（Rr）和不可逆污染阻力（Rir）。其中，可以通過水力清洗去除的污染為可逆污染，其他水力清洗不能去除的污染為不可逆污染。

1.4.2 XDLVO理論

采用XDLVO理論分析膜表面和污染物之間的物理化學(xué)相互作用，其中總相互作用由范德華（LW）相互作用、酸堿（AB）相互作用和靜電層（EL）相互作用組成。根據(jù)XDLVO理論，ΔGTot代表總表面自由能，ΔGLW、ΔGAB和ΔGEL分別代表LW、AB和EL表面自由能，γ代表表面張力（mJ/m2）；γLW、γ+和γ-分別代表污染物的范德華、電子供體、電子受體三部分表面張力，其可以通過接觸角數(shù)據(jù)計(jì)算。接觸角與膜或污染物表面張力參數(shù)之間的關(guān)系由楊氏公式計(jì)算。

2、結(jié)果與分析

2.1 負(fù)載超濾膜的超濾效果

2.1.1 純水通量的變化

復(fù)合超濾膜的純水通量可以表示負(fù)載物對(duì)膜孔的堵塞情況。未改性的PES原膜在0.1MPa壓力下純水通量為323L/（m2·h）。不同負(fù)載量的Fe-M的純水通量比較接近，為312L/（m2·h）左右，說明膜表面負(fù)載鐵氧化物后氧化物顆粒之間存在豐富的水分子通道，而極少量的鐵氧化物會(huì)堵塞膜孔，降低水的透過率。FeMn-M的純水通量相比原膜的純水通量下降了約20%，且隨著負(fù)載量的增加而略微降低，如FeMn-M127和FeMn-M423的純水通量分別為260和249L/（m2·h）。相比Fe-M的純水通量，高鐵酸鹽與氯化錳的反應(yīng)產(chǎn)物顯著降低了超濾膜的通量，可能原因是其反應(yīng)產(chǎn)物鐵錳氧化物負(fù)載層比較致密，孔隙較小，且負(fù)載層堵住部分膜孔，使得過水通道窄化，降低了純水的通過效率。

2.1.2 超濾過程中通量和污染阻力的變化

以10mg/L腐殖酸溶液為污染物，采用不同高鐵酸鹽反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載超濾膜在超濾過程中膜通量和污染阻力的變化來探究其抗污染性能，其中膜通量的變化見圖2。在整個(gè)200mL腐殖酸溶液過濾過程中原膜的通量下降顯著，過濾終點(diǎn)的歸一化通量為0.46。對(duì)于Fe-M的超濾過程，高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載在膜表面后可以略微緩解通量的下降幅度，且增加自分解產(chǎn)物的負(fù)載量可以略微提升過濾終點(diǎn)的通量。其中，F(xiàn)e-M127過濾結(jié)束時(shí)的歸一化通量為0.50，當(dāng)鐵氧化物負(fù)載量提升至423mg/m2時(shí)，過濾終點(diǎn)的歸一化通量為0.56，相較于原膜只提升了0.1。相較于Fe-M，F(xiàn)eMn-M的通量下降幅度降低，F(xiàn)eMn-M127在過濾結(jié)束時(shí)的歸一化通量為0.53。隨著反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載量的增加，F(xiàn)eMn-M明顯緩解了膜通量下降，其中FeMn-M423的歸一化通量為0.66。總的來說，高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載在膜表面后可以略微緩解膜通量的下降，提升高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物的負(fù)載量可以略微提升對(duì)膜污染的緩解效果，而高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載在膜表面時(shí)可以明顯緩解膜污染。需要注意的是，根據(jù)2.1.1節(jié)的數(shù)據(jù)，F(xiàn)eMn-M的純水通量比Fe-M和原膜低約20%，因此對(duì)于FeMn-M的過濾效率需要從過濾時(shí)間來補(bǔ)充說明，原膜超濾200mL腐殖酸溶液需要26min左右，F(xiàn)e-M超濾過程需要23~25min，而FeMn-M超濾過程需要24.5~27min左右?？梢?，F(xiàn)e-M緩解膜污染后略微降低了超濾過程的時(shí)間，而FeMn-M在負(fù)載量較大時(shí)也可以降低超濾過程的時(shí)間，說明對(duì)于FeMn-M，雖然負(fù)載層降低了膜通量，但對(duì)污染的緩解使其具有與原膜相當(dāng)?shù)倪^濾效率。因此，F(xiàn)eMn-M具有良好的抗污染性能。

在過濾腐殖酸溶液過程中，不同高鐵酸鹽反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載超濾膜的可逆污染阻力與不可逆污染阻力的變化如圖3所示。原膜過濾腐殖酸溶液后，可逆污染阻力（6.64×10-11m-1）低于不可逆污染阻力（8.35×10-11m-1）。對(duì)于Fe-M，過濾后的可逆與不可逆污染阻力均有不同程度的降低，具體來說，當(dāng)負(fù)載量為127mg/m2時(shí)，可逆污染阻力相較于原膜降低了30%，不可逆污染阻力降低了12%，說明高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載在膜表面后能明顯緩解可逆污染并略微緩解不可逆污染。當(dāng)負(fù)載量提升時(shí)，可逆與不可逆污染阻力繼續(xù)降低，但不可逆污染的降低幅度增大，其中負(fù)載量為423mg/m2時(shí)，可逆污染與不可逆污染阻力分別為3.99×10-11和5.70×10-11m-1，不可逆污染阻力仍然大于可逆污染阻力。

對(duì)于FeMn-M，F(xiàn)eMn-M127的可逆污染阻力和不可逆污染阻力分別為9.52×10-11和4.61×10-11m-1，與原膜相比，高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物的負(fù)載顯著增加了可逆污染阻力并降低了不可逆污染阻力。這說明在超濾過程中，污染物在鐵錳氧化物負(fù)載層上的堆積形成了容易被水力去除的可逆污染，而不是進(jìn)入膜孔形成不可逆污染，這與前文鐵錳氧化物負(fù)載層更致密的結(jié)果一致。隨著反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載量的增加，可逆污染與不可逆污染阻力均降低，F(xiàn)eMn-M423的可逆污染阻力和不可逆污染阻力分別為4.74×10-11和3.98×10-11m-1。因此，F(xiàn)eMn-M在過濾腐殖酸溶液過程中能降低不可逆污染，但也會(huì)一定程度增大可逆污染，在較高鐵錳負(fù)載量時(shí)也能降低可逆污染?？傊?，高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載在超濾膜表面時(shí)，能增加超濾膜的抗污染性能，雖然負(fù)載層會(huì)降低膜通量，但其在緩解膜污染的同時(shí)不會(huì)降低凈水效率。

2.1.3 負(fù)載膜對(duì)污染物的截留性能

考察了不同高鐵酸鹽反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載膜在污染物截留性能方面的表現(xiàn)，主要對(duì)比過濾200mL、10mg/L腐殖酸溶液時(shí)對(duì)TOC的去除率。當(dāng)采用原膜過濾時(shí)，TOC去除率為49.1%，而負(fù)載超濾膜在截留污染物方面表現(xiàn)優(yōu)秀。對(duì)于Fe-M，負(fù)載量為127、212、423mg/m2時(shí)，TOC去除率分別為68.7%、73.1%、85.3%，即TOC去除率隨著高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載量的增加而顯著提高。這是因?yàn)樨?fù)載量越大，污染物需要穿過的膜表面鐵氧化層越厚，因此其對(duì)污染物的截留率更高。對(duì)比原膜與Fe-M的TOC去除率，相同F(xiàn)e負(fù)載量條件下，F(xiàn)eMn-M表現(xiàn)出更優(yōu)異的污染物截留效果。具體來說，當(dāng)鐵負(fù)載量為127mg/m2時(shí)，TOC去除率為79.0%；當(dāng)鐵負(fù)載量為423mg/m2時(shí)，TOC去除率為95.1%，即TOC去除率隨著鐵錳負(fù)載量的增加而提高。首先，相同F(xiàn)e負(fù)載量下FeMn-M的TOC去除率比Fe-M高可以歸因于錳氧化物的加入提高了負(fù)載層的厚度，增加了截留率。另外，鐵錳氧化物負(fù)載層更致密，從物理篩分的角度FeMn-M對(duì)污染物的截留效率也應(yīng)更高?？偠灾現(xiàn)e-M可以有效提高污染物截留率，F(xiàn)eMn-M在污染物截留方面也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

2.2 膜表面表征

2.2.1 膜表面形貌特征分析

在鐵負(fù)載量為127mg/m2的條件下（即Fe-M127和FeMn-M127），不同反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載超濾膜及其過濾腐殖酸后的圖像如圖4所示。經(jīng)過負(fù)載改性后的Fe-M表面呈淡黃色，為鐵氧化物顏色，而FeMn-M呈黃棕色，為氧化鐵或氫氧化鐵與二氧化錳混合物的顏色。經(jīng)改性后氧化物比較均勻地負(fù)載在膜表面，但由于受攪拌等因素影響，氧化物并沒有完全均勻地覆蓋在膜表面。在經(jīng)過超濾過程后原膜表面呈現(xiàn)褐色，即腐殖酸的顏色，而Fe-M與FeMn-M表面則為氧化物與腐殖酸混合物的顏色。

超濾前后不同膜表面形貌的掃描電鏡照片如圖5所示。對(duì)比原膜，高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載層具有明顯的顆粒狀突起，在這些顆粒之間存在較大的孔隙，而且這些孔隙明顯大于膜孔，這對(duì)應(yīng)Fe-M純水通量與原膜差別較小的現(xiàn)象。相對(duì)地，F(xiàn)eMn-M膜表面更均勻，有稀疏的聚集顆粒突起，膜表面的孔隙均勻密集但孔徑略小于膜孔，這也與純水通量略低的現(xiàn)象一致，較小的負(fù)載層孔隙降低了純水的通過效率。對(duì)于超濾過程中腐殖酸的污染，不同負(fù)載物質(zhì)也會(huì)改變膜表面污染物的形態(tài)：原膜超濾時(shí)腐殖酸污染物完全覆蓋于膜表面，部分區(qū)域出現(xiàn)了污染物團(tuán)聚現(xiàn)象；而Fe-M表面的腐殖酸污染層比較均勻，雖然可以看到有較小的污染層突起點(diǎn)，但基本可以對(duì)應(yīng)圖5（c）中鐵氧化物負(fù)載層的突起點(diǎn)；對(duì)于FeMn-M而言，大部分的污染層均勻地覆蓋于膜表面，但有少量的污染物團(tuán)聚區(qū)域，這種污染物在膜表面的團(tuán)聚可能和膜表面與污染物的相互作用有關(guān)?？偟膩碚f，不同負(fù)載物質(zhì)在膜表面的形態(tài)不同，截留污染物后形成的污染層也有差別。

2.2.2 負(fù)載膜的親疏水性分析

親疏水性是表征改性膜的重要指標(biāo)之一，親水改性可以提高透水效率并提升改性膜的抗污染性能。接觸角測(cè)定結(jié)果表明，PES原膜的接觸角為54°±2.11°，其本身屬于親水膜。Fe-M的接觸角（51°±1.53°）比原膜小，F(xiàn)eMn-M的接觸角（49°±1.98°）進(jìn)一步減小。可見，高鐵酸鹽自分解產(chǎn)生的鐵氧化物附著于膜表面后可以提高膜表面的親水性，而負(fù)載鐵錳氧化物混合物后可以進(jìn)一步提高膜的親水性。親水性的提高有助于改善膜的抗污染性能，這與2.1.2節(jié)膜污染緩解的結(jié)果一致。

2.2.3 膜表面粗糙度表征

采用原子力顯微鏡（AFM）觀察Fe-M和FeMn-M表面立體形貌，結(jié)果如圖6所示。膜表面粗糙度常用于表征改性膜的分離性能和抗污染性能，AFM圖中亮部及暗部分別對(duì)應(yīng)著膜表面的凸起和凹陷。作為參照，PES原膜的平均粗糙度為3.24nm；Fe-M的平均粗糙度為17.6nm，約為原膜的5.5倍，說明負(fù)載在膜表面的顆粒粒徑較大，且明顯大于孔徑，這與SEM觀察到的現(xiàn)象一致；FeMn-M的平均粗糙度為8.53nm，幾乎為Fe-M的一半，但仍大于PES原膜的平均粗糙度。各組的均方根粗糙度與平均粗糙度相對(duì)大小規(guī)律一致，分別為4.19、22.0和11.1nm。從圖6（c）可知，膜表面有比較稀疏的突起，這一結(jié)果也基本與FeMn-M的SEM圖像一致。

2.3 負(fù)載膜的抗污染過程分析

2.3.1 負(fù)載前反應(yīng)產(chǎn)物的特征分析

為了分析Fe-M與FeMn-M兩種負(fù)載膜的膜污染緩解與污染物截留機(jī)理，首先分析了反應(yīng)溶液中氧化產(chǎn)物的性質(zhì)，其中產(chǎn)物的Zeta電位和平均粒徑見圖7。高鐵酸鹽自分解產(chǎn)生的鐵氧化物顆粒帶負(fù)電，且隨著高鐵酸鹽濃度增加，Zeta電位降低，顆粒之間的靜電斥力增加，顆?？梢愿€(wěn)定地存在而不會(huì)團(tuán)聚。另外，隨著高鐵酸鹽濃度的增加，顆粒的粒徑略微增加，可能是由于高鐵酸鹽濃度較高時(shí)，單位空間內(nèi)鐵氧化物的量增加，碰撞的幾率增大并團(tuán)聚，最終達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。其中，當(dāng)鐵負(fù)載量為127mg/m2時(shí)Zeta電位為-19mV，平均粒徑為89nm，這個(gè)粒徑明顯大于膜孔，因此其形成的污染層平均粗糙度大于PES原膜。

對(duì)于高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)體系，鐵錳氧化物產(chǎn)物也帶負(fù)電，Zeta電位隨著反應(yīng)物濃度的提升略微降低，即大量氧化物顆粒的產(chǎn)生并沒有帶來大量的負(fù)電荷。而反應(yīng)產(chǎn)生的鐵錳氧化物的粒徑隨著反應(yīng)物濃度增加而增大，可能原因同樣是單位空間內(nèi)顆粒量增加，不同的是Zeta電位降幅較小，即靜電斥力變化較小且較弱，反應(yīng)產(chǎn)生的顆粒更容易克服斥力碰撞團(tuán)聚。其中當(dāng)鐵負(fù)載量為127mg/m2時(shí)，負(fù)載顆粒粒徑為106.9nm。對(duì)比膜表面粗糙度數(shù)據(jù)，鐵錳氧化物混合物具有更大的顆粒粒徑，并不會(huì)像高鐵酸鹽自分解產(chǎn)生的鐵氧化物一樣增加膜表面的粗糙度，說明顆粒粒徑并不是影響負(fù)載層性質(zhì)的唯一因素，F(xiàn)eMn-M比Fe-M多了大量的二氧化錳，因此FeMn-M負(fù)載層比Fe-M更厚，在制膜過程中，可能因?yàn)楦竦呢?fù)載層更容易被壓實(shí)而使得FeMn-M負(fù)載層的孔隙更小，膜表面粗糙度更低。

2.3.2 負(fù)載膜與污染物的相互作用分析

采用XDLVO理論分析超濾過程中腐殖酸污染物顆粒與不同負(fù)載膜之間的界面相互作用，污染物與膜之間的范德華、酸堿和靜電層自由能由表2中的物化參數(shù)計(jì)算，結(jié)果如表3所示。超濾過程中污染物在接近膜表面時(shí)的界面相互作用一般按照兩個(gè)階段分析，即膜表面未污染前污染物顆粒與干凈膜表面的界面相互作用和膜表面被污染層覆蓋后污染物顆粒與膜表面污染層的界面相互作用。由于用于研究的污染物均為腐殖酸，在不同超濾膜的超濾后期均為腐殖酸之間的相互作用，因此僅分析污染初期腐殖酸與膜之間的表面自由能。從表3可知，對(duì)于原膜和不同負(fù)載方式的改性膜，腐殖酸與膜表面的范德華、酸堿和靜電層自由能均為負(fù)值，總表面能表現(xiàn)為吸引作用，說明腐殖酸比較容易接近膜表面并附著于膜上。對(duì)比腐殖酸與PES原膜、Fe-M和FeMn-M的自由能，范德華自由能減小、酸堿自由能增大、靜電層自由能減小，由于酸堿自由能的變化最大，因此其占主導(dǎo)作用，且總自由能方面表現(xiàn)為FeMn-M與腐殖酸之間的吸引作用最小，其次是Fe-M，未改性的PES原膜與腐殖酸之間的吸引作用最大。另外，需要注意的是不同膜與污染物之間的總表面能的絕對(duì)值差異很小。

綜上所述，腐殖酸與FeMn-M膜表面之間的吸引力最弱，因此過濾初期形成的污染層比較疏松，對(duì)過水效率的影響較小，因此其通量下降最慢。同時(shí)，較弱的吸引力也使得污染物不會(huì)與膜表面緊密吸附而形成不可逆污染，這與FeMn-M的不可逆污染阻力較小的結(jié)果一致。另外，F(xiàn)eMn-M與污染物之間的吸引力最小，且根據(jù)前文的現(xiàn)象與分析得到的FeMn-M的負(fù)載層孔隙較小，因此污染物更難以遷移至膜表面并穿透負(fù)載改性層進(jìn)入出水，這與FeMn-M具有最佳的腐殖酸污染物截留性能相符。對(duì)于Fe-M，其與污染物之間的總相互作用比原膜大但比FeMn-M小，即總吸引作用小于原膜但大于FeMn-M，這種折中的吸引作用意味著其折中的抗污染和污染物截留性能。當(dāng)然，不同膜與污染物之間的總表面能的絕對(duì)值差異很小，意味著負(fù)載改性帶來的性能提升仍然有限。

3、結(jié)論

①通過壓力過濾的方式將高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物或其與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載在超濾膜表面，其中高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載基本不會(huì)降低超濾膜的純水通量，而負(fù)載高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物后純水通量下降約20%。

②在超濾膜表面負(fù)載高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物能夠略微緩解通量的下降，歸一化通量由原膜的0.46提升至0.56，且可以明顯降低可逆污染阻力，并略微降低不可逆污染阻力；而負(fù)載高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物能進(jìn)一步緩解通量下降幅度，過濾終點(diǎn)的歸一化通量為0.66，并顯著降低不可逆污染阻力，略微降低可逆污染阻力。

③高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載膜能提升污染物截留性能，負(fù)載量較高時(shí)對(duì)TOC的去除率可達(dá)85.3%；而高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載膜具有更好的污染物截留性能，負(fù)載量較高時(shí)對(duì)TOC的去除率高達(dá)95.1%。

④高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物負(fù)載在膜表面后形成疏松多孔的負(fù)載層，提高了膜的親水性；高鐵酸鹽與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載膜表面的負(fù)載層更密實(shí)，表面粗糙度較小，并具有更好的親水性。經(jīng)負(fù)載改性后的超濾膜與污染物之間的相互吸引作用降低，這有利于降低不可逆污染和提高污染物截留率。高鐵酸鹽自分解產(chǎn)物或與氯化錳反應(yīng)產(chǎn)物負(fù)載在膜表面，可以提升膜的抗污染性能并提高污染物截留效果。