① 超濾膜的原理是什麼孔徑與分子量之間有關系嗎
超濾膜原理
超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的專壓力下，當屬原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。
超濾膜孔徑與分子量之間的關系
超濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
② 微污染水有什麼特點
目前，隨著社會經濟的發展，越來越多的有機污染物被排入水源水體，城市供水水質日趨下降。與此同時，生產、生活對水質的要求卻日益提高。因此，城市發展與供水水質之間的矛盾日漸尖銳，提高水質、保障城市供水可持續發展已成為現代城市亟待解決的問題。本文針對城市微污染水供水水質特點與存在問題進行討論，並選擇H城市作為代表進行具體分析。 1.微污染水源水質狀況分析 H城市位於中國南部，供水水源主要依靠本地區中小型水庫和境外引水工程。監測資料顯示其水源水中： ①超標項目與超標率逐年增加。總氮100％超標，氨氮、大腸菌群、總磷的超標率均大於80％，亞硝酸鹽、高錳酸鉀指數、溶解氧、生化需氧量和揮發酚也有超標測值出現，水質有明顯變壞趨勢。但一些重金屬如銅、鉛、鎘、六價鉻以及氰化物、硝酸鹽氮濃度較低，基本沒有出現超標測值。這說明水源水體內主要受到生活型污水的污染。 ②水質超標幅度居高不下。在15項評價水質的主要指標中，大多數項目年均測值逐年上升。總氮、總磷、氨氮、石油類和生化需氧量超標明顯，水體的溶解氧下降至標准值以下，特別是近年來氨氮月月超標，且超標倍數較高。 ③水體中藻類平均數量呈上升趨勢，浮游植物生物量年均值大大超過富營養型指標10↑6個／升，且優勢種為富營養化指示種，素衣藻、小球藻、葉綠素a的含量逐年增高，水源水體已明顯呈富營養化狀態。 ④水體污染負荷日漸加重。 ⑤綜合污染指數P↓i逐年增大。 上述情況表明：由於受到生活型污水污染，H城市的水源水質已呈明顯微污染狀態，原水水質狀況很難令人滿意。 2.水廠凈水工藝與自來水水質評價 2.1主要水廠工藝流程介紹 從80年代初到現在，H城市的自來水廠凈水工藝主要經歷了兩個發展階段。最初水源水質良好，水廠多採用「混凝→（直接）過濾」或傳統處理工藝流程；後來隨著城市發展，水源水質逐漸下降，各水廠基本上改用「預氯化→傳統處理」工藝流程，僅個別老水廠因受場地限制等原因採用「預氯化→混凝→（直接）過濾」工藝流程。H城市現有各水廠的工藝流程主要分為以下五類： 2.2自來水水質狀況 2.2.1常規監測結果分析 有關監測資料表明： ①自來水出廠水、管網水經常於春末夏初、夏秋之交出現明顯異味（泥腥味）。 ②與國家城市供水行業2000年技術進步發展規劃提出的一類供水企業水質目標相比（NH4↑＋－N≤0.5mg／L，NO2↑-－N≤0.1mg／L），H城市出廠水氨氮基本上全年月份超標，管網水氨氮超標率也很高；若投氯量大，出廠水亞硝酸鹽氮一般不超標，而管網水在每年的春末夏初、夏秋之交水溫較高情況下經常性超標。 ③春末夏初、夏秋之交自來水廠氯耗季節性猛增（2－3倍）。 2.2.2特殊水質分析 為了更加全面地了解城市微污染水供水水質狀況，更深層次地評價現有凈水工藝水平，研究中選取了以微污染水庫水為原水的A、B兩水廠進行了詳細的特殊水質檢測與分析。有關檢測與分析項目包括：色譜－質譜分析、毒理學綜合評價、生物穩定性的測定及分子量分布規律分析。 2.2.2.1采樣點的布置 試驗過程中分別選取原水、濾後水（停預氯化）、出廠水和管網水作為分析水樣，並在水廠流程中設置相應的采樣點。 2.2.2.2試驗條件及結果 ①色譜－質譜分析。試驗採用XAD－2樹脂對水樣進行濃縮，有機物毒性依據中國預防醫學科學院提供的化學物質毒性登錄（RTECS）資料庫進行檢索。試驗結果表明：原水、濾後水、出廠水和管網水中都含有多種有毒有害物質。 ②毒理學綜合評價。本研究採用Ames試驗結果作為毒理學綜合評價指標。試驗結果表明：i）原水中含有較多的移碼型致突變物，達到了重污染程度，但鹼基置換型直接致突變物很少；ii）停預氯化後的濾後水Ames試驗結果與原水基本相同，即傳統處理工藝對原水中的致突變物基本不能去除；iii）原水經「預氯化－傳統處理」工藝流程後，水體中的移碼型致突變物和鹼基置換型直接致突變物明顯增多，說明受污染的水源水通過「預氯化－傳統處理」工藝流程後不但不能有效降低水體的致突變活性，反而由於氯化消毒產生的消毒副產物使其致突變活性增強。 ③生物穩定性的測定。本研究以生物可同化有機碳（AOC）作為衡量水體生物穩定性的指標。AOC是指可生物降解溶解性有機碳（BDOC）中轉化為細胞質的那部分，它能供給異氧菌營養，從而導致管壁腐蝕、水質變壞（色、嗅、濁、味等）。以前，水源水質好，有機物含量極少，出廠水只要維持一定的余氯量，就可防止二次污染與殺菌。現在水源水質惡化，出廠水中有機物含量增多，如果余氯量不足，細菌就會繁殖生長，引起二次污染。國內外有關部門研究表明，出廠水中AOC濃度過高將會使大腸桿菌等異養細菌繁殖和突然暴發。本研究試驗結果顯示：i）所選兩水廠原水均具有強烈的生物不穩定性；ii）原水經「預氯化－傳統處理」工藝流程後，仍是一種生物不穩定的水；iii）管網水AOC值低於出廠水，表明隨著管網的輸送過程，水體中的可生物利用有機碳逐漸被異氧菌消耗掉。 ④分子量分布規律分析。試驗採用一組超濾膜把原水有機物按分子量范圍分成六級，通過測定TOC值了解其有機物分子量分布規律，對原水中的有機物進行了微觀認識。所選兩水廠原水有機物分子量分布規律的測定結果如下表所示： 分子量區間 區間有機物量/總有機物量（%） A水廠原水 B水廠原水 <0.5KD 32.4 80.9 0.5KD-1KD 7.5 6.0 1KD-3KD 19.8 1.6 3KD-10KD 5.4 5.8 10KD-100KD 9.8 5.4 100KD-0.45μm 25.1 0.3 <0.45μm 100 100 從以上數據可以得出：不同水源水中有機物分子量分布規律差別較大。A水廠原水中的有機物大、中、小分子量均勻分布，其中小於500分子量的略多，佔有機物總量的32.4％；B水廠原水中的有機物分子量分布比較集中，主要以小分子量有機物為主，其中分子量小於500的有機物佔有機物總量的80％以上。 2.3水廠凈水工藝與自來水水質評價 綜合以上分析結果，不難得出如下結論： ①現有自來水廠基本上採用的「預氯化→傳統處理」工藝流程，不能有效解決水源水中日益突出的氨氮、藻類等污染問題。出廠水、管網水中氨氮、亞硝酸鹽氮等水質指標經常超標；春末夏初、夏秋之交自來水廠氯耗出現季節性猛增（2－3倍），並有明顯異味（泥腥味）。 ②用「預氯化－傳統處理」工藝處理微污染的水源水，出廠水中含有多種有毒有害有機物，致突變活性較原水反而增強，並具有明顯的生物不穩定性，從而對居民身體健康構成了潛在的威脅。 ③不同水源水中有機物分子量分布規律差別較大，自來水廠應針對不同水源水質特點選擇與之相適應的凈水處理組合工藝，提高水處理效率。 3.存在的問題與水質改善措施研究 3.1存在問題分析 由於水源水體受到有機物污染，水質日趨惡化，使得城市微污染水供水水質出現多種問題。歸納起來主要表現為以下幾方面： ①水源水體發生富營養化，春末夏初、夏秋之交自來水帶有明顯異味（泥腥味）。 ②水源水體氨氮含量高，導致自來水廠前加氯量增加，濾池、管網中亞硝化作用現象明顯，出廠水、管網水中氨氮、亞硝酸鹽氮經常超標。為了控制出廠水中亞硝酸鹽氮含量，自來水廠不得不加大後投氯量。特別是春末夏初、夏秋之交水源水體中氨氮濃度發生變化，致使自來水廠氯耗發生季節性猛增（2－3倍）。 ③採用「預氯化－傳統處理」工藝流程，不僅不能有效解決微污染水源中存在的氨氮、藻類等污染問題，反而由於氯消毒產生的消毒副產物使得出廠水的致突變活性增強。 ④出廠水、管網水呈生物不穩定性，容易引起二次污染，「紅蟲」現象時有發生，對此市民反映強烈。 ⑤不同水源水中有機物分子量分布規律差別較大，而現有各自來水廠的工藝流程基本相同，未能針對各水廠原水水質特點真正做到「對症下葯」，達到較為理想的處理效果。 3.2微污染水源自來水水質改善措施 針對城市微污染水源水供水過程中出現的水質問題，作者認為主要應從水源保護、工藝改進和監督管理三方面著手採取措施進行改善。 3.2.1水源保護 從前面的分析顯而易見：現有自來水廠基本上採用「預氯化→傳統處理」工藝流程，此工藝不能有效解決微污染水源水中日益突出的氨氮、藻類等污染問題，反而使出廠水的致突變活性增強。因此，加強水源保護，防止污染物排入水源水體成為改善城市自來水水質的根本途徑。今後可在進一步加強水源保護立法、執法、規劃、市政排污設施建設與水源保護區的環境綜合整治等措施基礎上，有針對性地採取有效的工程治理措施。例如，東深供水管理局在深圳水庫進水口處建一座400萬噸／日的接觸生物預處理工程設施，將在一定程度上使深圳水庫水質得到改善。 3.2.2工藝改進措施討論 「預氯化→傳統處理」工藝流程已不能滿足城市供水行業技術進步的要求，因而必須對其進行強化、改進。主要措施有以下兩條途徑。 ①強化常規處理工藝，提高出廠水水質。具體包括： a.選擇可以替代預氯化的預氧化技術，如採用O3、ClO2、H2O2、KMnO4、高鐵鹽等作為氧化劑，特別是預加臭氧（O3）。國內外有關研究表明：i）預加臭氧能夠改善濾後水水質。與預氯化相比，濾後水濁度更低，濾程更長，單位面積濾池周期產水量增加。ii）預加臭氧能夠有效地去除原水中的三氯甲烷母體物，使濾後水再經氯化消毒時的三氯甲烷生成量極微。iii）預加臭氧除嗅作用明顯，與預氯化相比，能夠使過濾出水嗅閾值低一個等級。iv）預加臭氧能夠改變原水中有機物分子結構，使短鏈有機物種類增加，並去除部分有機物，從而使水中有機物總量減少。v）加臭氧處理後水體的致突變活性得到顯著改善，Ames試驗結果為陰性。即採用預加臭氧方法凈化飲用水安全可靠。vi）若原水中有機物污染較為嚴重，則由於加入預臭氧後改善了有機物的可生化性，使得在濾池反沖洗不幹凈時濾後水中的亞硝酸鹽濃度大幅度升高，因此目前採用的臭氧氧化技術都是臭氧－生物碳工藝。 b.通過優化水力混合條件、選擇適宜的混凝劑與助凝劑、調節pH值等措施，強化混凝沉澱效果，提高常規工藝對有機物和藻類的去除能力。 c.採用生物濾池，集生物作用與過濾作用於一體，提高濾池去除氨氮、亞硝酸鹽氮與有機物的效果。 ②依據不同水源水質特點，如有機物分子量分布規律，選擇適宜的優化組合工藝流程，提高水處理效率。 a.有關研究結果認為：生物處理可有效去除氨氮和藻類，並且各單元處理工藝去除不同分子量的溶解性有機物具有明顯互補性：混凝沉澱對分子量大於10000的有機物基本能夠去除，對3000-10000的有機物可去除一半左右，而對小於1000的有機物基本無去除作用；活性炭吸附對分子量大於3000的有機物基本不能去除，對3000-500之間的有機物能有效吸附，而對小於500的有機物由於親水性強難以吸附；生物處理能有效降解分子量小於1000的親水性有機物，能對分子量在3000-10000之間的有機物依靠生物膜吸附作用予以去除。因此，對於不同水源水，一旦摸清其中有機物分子量分布規律，就可以根據不同單元處理工藝去除有機物的互補性選擇與之相適應的組合處理工藝，必要時增加其它單元處理措施。 b.根據本研究中對A、B兩水廠原水有機物分子量分布規律的測定結果，可以判斷：i）「預氯化→傳統處理」工藝流程已不能滿足微污染水源水質凈化要求，必須採取措施對其進行強化、改進；ii）針對A、B兩水廠原水採取生物預處理措施將會使自來水水質在一定程度上得到改善，特別是對於B水廠生物預處理的效果將更為明顯；iii）在保證生物預處理和現有常規處理流程正常運轉基礎上，對於A水廠還必須採取其它單元處理技術對分子量在500－3000之間的有機物予以去除。 3.2.3加強城市供水水質監督管理 監督管理在城市供水水質保障體系中起著非常重要的作用。以前，人們對水質的監督管理多著眼於水源和自來水水廠，事實上供水管網中的二次污染已成為影響自來水水質的一個重要因素，特別是對於生物不穩定的出廠水，大腸桿菌等異氧菌很容易繁殖，甚至發生突然暴發。因此，對於微污染水源水必須採取有效措施加強對管網水質的監督管理，如管網末梢余氯、濁度的在線監測，二次水箱的清洗與管理，管網材質的選定與施工管理等。唯如此才能真正避免自來水質「二次污染」的發生，從而提高城市供水的安全性。 建議：為了你的身體健康，你完全可以飲用到放心的水，總馨純水機可以解除你的擔憂！
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④ 100kd的膜包超濾的過程可以除掉蛋白核酸嗎
不可以。超濾膜包是一種親水性聚醚碸超濾膜為半透膜,不適用膠黏劑,採用湍流式結構設計,無死體積,無死角,使用方便,回收率高的合適過濾膜組件。根據查詢相關資料顯示，100kd的膜包超濾的過程不可以除掉蛋白核酸。膜並不是一個剛性的篩子，並不是標定100kD的膜包，就表示所有大於100kD的蛋白就全部被截留，小於100kD的蛋白就全部被透過。
⑤ 超濾截留分子量與膜孔徑
超濾膜截留的分子量 10000 30000 50000 60000 100000 200000 300000 500000 1000000..
對應超濾膜孔徑(μm) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.1
也就是說100kD（10萬）的截留分子量對應50nm的孔徑