張亮(美國(guó)PWT中國(guó)代表處上海賽沃環(huán)?？萍加邢薰?，上海200086)

1 引言

近幾年來(lái)，樹(shù)枝狀聚合物綜合工程學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，諸如醫(yī)藥研究中的藥物傳遞系統(tǒng)，就是使用了有樹(shù)枝狀分叉結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子來(lái)完成。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和特性，樹(shù)枝狀聚合物已成為當(dāng)今高科技應(yīng)用中的首選技術(shù)手段，這一顯著的特點(diǎn)在水處理應(yīng)用上的成果也同樣令人驚喜。

在水處理行業(yè)中，特別是反滲透系統(tǒng)中，Dendrimer 樹(shù)枝狀聚合物以其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),利用螯合與網(wǎng)狀分子矩陣控制結(jié)垢離子，而非采用傳統(tǒng)晶體修改的方式來(lái)阻垢，使反滲透系統(tǒng)得到高效運(yùn)行的保證，從而在反滲透阻垢領(lǐng)域大方光彩。

在電子廠含銅廢水深度處理中，已普遍使用反滲透系統(tǒng)作為深度處理的重要一環(huán)。但是由于來(lái)水水質(zhì)復(fù)雜，常會(huì)在各級(jí)反滲透進(jìn)水側(cè)甚至在產(chǎn)水側(cè)發(fā)現(xiàn)紅色污染物。將Dendrimer 樹(shù)枝狀聚合物Titan ASD 200 SC(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“T200”)的強(qiáng)力吸附作用衍生應(yīng)用至吸附有機(jī)分子和微生物，既起到了阻垢的作用，同時(shí)也延長(zhǎng)紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間，延長(zhǎng)反滲透清洗周期。

2 項(xiàng)目情況

該電子廠位于長(zhǎng)江下游江蘇某經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，車(chē)間廢水以切割銅板沖淋水為主。主要成份含有銅和鎳。

2.1 回用水水處理系統(tǒng)工藝

2.1.1 回用水水處理工藝流程

回用水水處理工藝流程如圖1所示。

2.1.2 系統(tǒng)設(shè)備概況

(1)袋式過(guò)濾器共6臺(tái)，每2臺(tái)對(duì)應(yīng)一組一級(jí)反滲透，更換頻率3-5天，更換后的濾袋丟棄；

(2)一級(jí)反滲透三組，一段式結(jié)構(gòu)，每組11支膜殼，6芯裝，每運(yùn)行45分鐘使用MCR 產(chǎn)水沖洗60s，化學(xué)清洗周期為15天；

圖1回用水水處理工藝流程

(3)二級(jí)反滲透一組，一段式結(jié)構(gòu)，每組11支膜殼，6芯裝，每運(yùn)行90分鐘使用一級(jí)產(chǎn)水沖洗60s，化學(xué)清洗周期為23天；

(4)三級(jí)反滲透一組，二段式結(jié)構(gòu)，10:6排列，6芯裝，每運(yùn)行120 分鐘使用二級(jí)產(chǎn)水沖洗60s，化學(xué)清洗周期為35天；

反滲透膜型號(hào)DOW BW 30FR-400/34

2.1.3 水質(zhì)報(bào)告情況

水質(zhì)報(bào)告情況如表1所示。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題及檢查

一級(jí)反滲透膜面有明顯的類(lèi)微生物粘泥糊在膜表面，類(lèi)似的一層薄薄的涼粉狀，無(wú)異味。

二級(jí)反滲透膜面有明顯的黑色污染物，通過(guò)水槍沖洗能夠全部刷下來(lái)。

三級(jí)反滲透膜面有明顯的鮮紅色污染物，通過(guò)水槍沖洗能夠全部刷下來(lái)。

一、二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱均壁上有大量紅色污染物，用水槍沖洗后，能被徹底沖干凈。紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間為運(yùn)行20天后。

表1水質(zhì)報(bào)告情況

3 前后數(shù)據(jù)對(duì)比

在MCR 前添加0.2ppm 的Titan ASD 200 SC 后可以明顯的看到后續(xù)各反滲透產(chǎn)水箱中紅色物出現(xiàn)的時(shí)間延長(zhǎng)，反滲透清洗周期延長(zhǎng)。

(1)為了驗(yàn)證Titan ASD 200SC對(duì)反滲透系統(tǒng)中紅色污染物的作用，進(jìn)行了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為三組，每次在一級(jí)、二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱出現(xiàn)紅色污染物并徹底清洗后，依次按照順序?yàn)棰俨惶砑覶itan ASD 200SC；②添加0.2ppm Titan ASD 200SC；③停止添加Titan ASD 200SC。分別觀察紅色污染物出現(xiàn)時(shí)間(見(jiàn)表2)。

表2

(2)為了驗(yàn)證Titan ASD 200SC對(duì)延長(zhǎng)反滲透系統(tǒng)清洗周期的作用，進(jìn)行了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分為兩組，在一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)反滲透清洗徹底后，對(duì)比添加0.2ppmTitan ASD 200 SC前后的化學(xué)清洗周期(見(jiàn)表3)。

表3

(3)添加0.2ppm Titan ASD 200SC 后一級(jí)反滲透產(chǎn)水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間由空白組的20天延長(zhǎng)到了26天，同比延長(zhǎng)了40%，并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC 的對(duì)比組中一級(jí)反滲透水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間為21天，又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

(4)添加0.2ppm Titan ASD 200SC 后二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間由空白組的31天延長(zhǎng)到了38天，同比延長(zhǎng)了33%，并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC 時(shí)的對(duì)比組中二級(jí)反滲透水箱紅色污染物出現(xiàn)的時(shí)間為33天，又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

(5)通過(guò)對(duì)比空白組和實(shí)驗(yàn)組的前后清洗周期，一級(jí)反滲透化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)了33%，二級(jí)反滲透化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)了30%，三級(jí)反滲透化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)了37%。

4 系統(tǒng)分析及研究

(1)原水中有高含量的銅，即便在MCR 產(chǎn)水側(cè)依然有很高的銅含量。同時(shí)Cu2+在還原劑的作用下會(huì)被還原成Cu+，反應(yīng)方程式為：SO32-+2Cu2++2H2O→SO42-+4H++Cu2O↓，在微生物的作用下，形成了鮮紅色的泥狀物。

(2)樹(shù)枝狀聚合物在其結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)主要化學(xué)環(huán)境，一是包括外部終端功能團(tuán)所構(gòu)成的表面化學(xué)層，二是內(nèi)部分叉結(jié)構(gòu)支撐空間。這是一個(gè)與外部環(huán)境屏蔽的分子內(nèi)部球行空間體。樹(shù)枝狀聚合物在自己樹(shù)枝狀內(nèi)部空間中可以容納銅離子、亞銅離子、氧化亞銅，甚至?xí)渌袡C(jī)分子進(jìn)入其環(huán)境。并且可以隔絕與外界的接觸。樹(shù)枝狀聚合物可以將這些離子或者有機(jī)物分子吸引并控制在它由終端功能團(tuán)和內(nèi)部分叉空間所構(gòu)成的化學(xué)環(huán)境之中，一起懸浮分散于反滲透膜濃水側(cè)，并最終隨濃水一起排放出膜系統(tǒng)，從而避免了這些物質(zhì)在反滲透膜上沉積所造成的污染。(類(lèi)似于樹(shù)枝狀聚合物阻垢劑作用機(jī)理)。

5 結(jié)語(yǔ)

基于樹(shù)枝狀聚合物的反滲透阻垢劑Titan ASD 200 SC含有增強(qiáng)的幾何分子構(gòu)造和巨量終端功能團(tuán)，同時(shí)具有更高的阻垢載荷和更強(qiáng)的離子吸附捕捉能力。在水處理化學(xué)應(yīng)用中可以給用戶(hù)更加多元化的反滲透系統(tǒng)給水化學(xué)控制，降低膜的污染傾向并減少膜的清洗需求。對(duì)于處理含銅量極高的工業(yè)廢水時(shí)，除了使用殺菌劑直接控制微生物數(shù)量級(jí)這一傳統(tǒng)的方法外，也可以通過(guò)吸附、隔絕的辦法，將微生物和它依附的載體包裹起來(lái)，暫時(shí)屏蔽與外界的接觸，并隨著反滲透濃水一起排出反滲透體系，從而減少對(duì)膜的污染。另外基于樹(shù)枝狀聚合物Titan ASD 200SC是無(wú)磷配方，不會(huì)因?yàn)樘硭巹┑氖褂靡鹚w中磷含量的上升，造成濃水排放的困擾。