反渗透和纳滤膜工艺去除饮用水中有机物及放射性活度的试验
水是人类和一切生物赖以生存的物质基础，水可以通过自身循环和人为处理而更新。但随着工业化和城市化的快速发展，对自然资源的开发强度日益加大，污染物排放量急剧增长，全国七大水系中近一半河段受到污染，湖泊、水库富营养化程度加重，致使自来水管网尚未普及地区的安全饮水问题难以解决。传统的混凝、沉淀、过滤、消毒水处理工艺已不能确保人们饮用安全、健康的高质量水。
膜分离技术处理饮用水是当代重大技术突破，本文以某地自备水井水为研究对象，采用反渗透ACM1和两种型号的纳滤膜（TS40、TS80）设备，检验对水中致癌、致畸、致突变物质以及总α、总β放射性活度的去除效果，为生产安全、优质饮水提供依据。
2 研究方法
2.1 试验对象及流程
以某地自备井井水为研究对象，为增加三种膜的可比性，采用同一流程进行预处理，流程如下：
原水→10μm保安过滤器→AC过滤→5μm保安过滤器→ACM1→出水
原水→10μm保安过滤器→AC过滤→5μm保安过滤器→TS80→出水
原水→10μm保安过滤器→AC过滤→5μm保安过滤器→TS40→出水
2.2 测试方法
（1）致癌、致畸、致突变性的测定：采用Ames试验，以TA98和TA100为测试菌株，其中前用于测定移码型突变物，后者用于测定碱基置换型突变物，并以二甲基亚砜（DMSO，AR）作为阴性对照物（100μl/皿），阳性对照物为灭滴灵饱和液（TA98，100μl/皿）及叠氮化钠（TA100，1.5μl/皿）。
（2）TOC的测定：采用日本岛津TOC-5000测定仪。
（3）总α放射性活度的测定：低本底αβ测量仪，根据GB5750-85：生活饮用水标准检验法，采用直接测量法进行测定。
（4）总β放射性活度的测定：低本底αβ测量仪，根据GB5750-85：生活饮用水标准测量法，采用薄样法进行测定。
3 试验结果及讨论
3.1 三种膜对水中TOC的去除
分别取原水、活性炭出水、反渗透ACM1、纳滤TS40、纳滤TS80三种型号膜出水水样，进行TOC的测定，结果见表1。
 |
从测定结果可知，活性炭可去除部分TOC，去除率在66%左右； ACM1膜对TOC的去除率最高，接近100%，其次依次为TS40膜能有效去除TOC值，去除率达90%以上，TS80膜次之。
3.2 对水中致癌、致畸、致突变物的去除
分别原水、活性炭出水、反渗透ACM1出水及两种型号TS40、TS80型纳滤膜出水水样各100L经吸附、洗脱、浓缩等程序做Ames试验，结果见表2及图1。
表2：Ames试验结果的比较
采样点 剂量(L/皿) TA98 TA100 性状
MR MR
原水 4.0 4.07 5.58 强阳性
2.0 1.72 3.63
1.0 1.63 2.86
0.5 1.31 2.13
活性炭出水 4.0 1.17 1.73 阴性
2.0 1.07 1.42
1.0 0.29 1.36
0.5 0.69 1.07
TS80膜产水 4.0 1.29 0.63 阴性
2.0 0.69 0.96
1.0 0.98 0.92
0.5 0.76 1.08
TS40膜产水 4.0 0.88 0.93 阴性
2.0 0.86 1.17
1.0 0.84 0.95
0.5 0.96 0.86
ACM1产水 4.0 1.87 1.12 阴性
2.0 0.77 1.04
1.0 0.92 1.14
0.5 0.57 0.93
（MR为诱发回变率，为受试样品平皿的回变菌落数与阴性对照平皿的自发回变菌落数之比，若MR≥2，并能做出剂量-反应曲线，可确认该水样致突变活性为阳性。）
Ames试验结果表明：原水Ames致突变活性为阳性，经过活性炭吸附柱后转为阴性。三种膜使水的致突活性进一步降低，且TS40膜产水的Ames结果致突比MR趋于稳定。
3.3 对放射性的去除
反渗透膜对放射性物质的去除已有报导，但纳滤膜尚未见报导。为了考察纳滤膜对放射性物质的去除，本研究考察了纳滤与反渗透膜对总α和总β放射性物质指标的去除情况，由表中数据可以看出，对总α放射性去除率最好的是纳滤TS80膜，对总β放射性去除率较好的是反渗透和纳滤TS40膜，去除效果在80%以上。因此，用纳滤膜去除饮用水中可能存在的放射性污染是有效、可行的。具体结果见表3。
表3：膜对放射性活度的去除（Bq/L）
项目 反渗透膜 纳滤膜TS80 纳滤膜TS40（NF-2）
膜
进水 膜
出水 去除率 （%） 膜
进水 膜
出水 去除率 （%） 膜
进水 膜
出水 去除率
（%）
总α 0.23 0.08 65.2 0.34 0.05 85.3 0.51 0.0065 98.7
总β 0.2 0.03 85.0 0.23 0.07 69.6 0.12 0.035 70.8
4 结论
（1）由试验结论可知，原水经10μm保安过滤器、活性炭、5μm保安过滤器进入膜组件的工艺流程是合理、可靠的；
（2）活性炭可去除部分TOC，但效果不理想，对TOC去除效果顺序依次为反渗透ACM1型膜、纳滤TS40型膜、纳滤TS80型膜；
（3）活性炭、反渗透ACM1、纳滤TS40、纳滤TS80都可使Ames试验结果为阴性，但效果较好的是TS40型纳滤膜；
（4）三种膜对放射性活度均有去除率，对总α放射性去除率最好的是纳滤TS80膜，对总β放射性去除率较好的是反渗透和纳滤TS40膜；
（5）建议使用TS40型纳滤膜进行饮用水处理，以获取安全优质的饮水。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
