树枝状聚合物在含铜废水深度处理中的应用

　　一、引言

　　近几年来，树枝状聚合物综合工程学的发展促进了其在各个领域的应用，诸如医药研究中的药物传递系统，就是使用了有树枝状分叉结构的蛋白质分子来完成。由于其独特的结构和特性，树枝状聚合物已成为当今高科技应用中的首选技术手段，这一显著的特点在水处理应用上的成果也同样令人惊喜。

　　在水处理行业中，特别是反渗透系统中，Dendrimer树枝状聚合物以其独特的分子结构,利用螯合与网状分子矩阵控制结垢离子，而非采用传统晶体修改的方式来阻垢，使反渗透系统得到高效运行的保证，从而在反渗透阻垢领域大方光彩。

　　在电子厂含铜废水深度处理中，已普遍使用反渗透系统作为深度处理的重要一环。但是由于来水水质复杂，常会在各级反渗透进水侧甚至在产水侧发现红色污染物。将Dendrimer树枝状聚合物Titan ASD 200 SC(以下简称“T200”)的强力吸附作用衍生应用至吸附有机分子和微生物，既起到了阻垢的作用，同时也延长红色污染物出现的时间，延长反渗透清洗周期。

　　二、项目情况

　　该电子厂位于长江下游江苏某经济开发区，车间废水以切割铜板冲淋水为主。主要成份含有铜和镍。

　　2.1 回用水水处理系统工艺

　　2.1.1 回用水水处理工艺流程

　　回用水水处理工艺流程如图1所示。

　　2.1.2 系统设备概况

　　(1)袋式过滤器共6台，每2台对应一组一级反渗透，更换频率3-5天，更换后的滤袋丢弃;

　　(2)一级反渗透三组，一段式结构，每组11支膜壳，6芯装，每运行45分钟使用MCR产水冲洗60s，化学清洗周期为15天；

　　(3)二级反渗透一组，一段式结构，每组11支膜壳，6芯装，每运行90分钟使用一级产水冲洗60s，化学清洗周期为23天；

　　(4)三级反渗透一组，二段式结构，10:6排列，6芯装，每运行120分钟使用二级产水冲洗60s，化学清洗周期为35天；

　　反渗透膜型号DOW BW30FR-400/34

　　2.1.3 水质报告情况

　　水质报告情况如表1所示。

　　2.2 系统运行问题及检查

　　一级反渗透膜面有明显的类微生物粘泥糊在膜表面，类似的一层薄薄的凉粉状，无异味。

　　二级反渗透膜面有明显的黑色污染物，通过水枪冲洗能够全部刷下来。

　　三级反渗透膜面有明显的鲜红色污染物，通过水枪冲洗能够全部刷下来。

　　一、二级反渗透产水箱均壁上有大量红色污染物，用水枪冲洗后，能被彻底冲干净。红色污染物出现的时间为运行20天后。

　　三、前后数据对比

　　在MCR前添加0.2ppm的Titan ASD 200 SC后可以明显的看到后续各反渗透产水箱中红色物出现的时间延长，反渗透清洗周期延长。

　　(1)为了验证Titan ASD 200 SC对反渗透系统中红色污染物的作用，进行了以下对比实验，将实验数据分为三组，每次在一级、二级反渗透产水箱出现红色污染物并彻底清洗后，依次按照顺序为①不添加Titan ASD 200 SC;②添加0.2ppmTitan ASD 200 SC;③停止添加Titan ASD 200 SC。分别观察红色污染物出现时间(见表2)。

　　(2)为了验证Titan ASD 200 SC对延长反渗透系统清洗周期的作用，进行了以下对比实验，将实验数据分为两组，在一级、二级、三级反渗透清洗彻底后，对比添加0.2ppmTitan ASD 200 SC前后的化学清洗周期(见表3)。

　　(3)添加0.2ppmTitan ASD 200 SC后一级反渗透产水箱红色污染物出现的时间由空白组的20天延长到了26天，同比延长了40%，并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC的对比组中一级反渗透水箱红色污染物出现的时间为21天，又恢复到原来的状态。

　　(4)添加0.2ppmTitan ASD 200 SC后二级反渗透产水箱红色污染物出现的时间由空白组的31天延长到了38天，同比延长了33%，并且在之后的停止添加Titan ASD 200 SC时的对比组中二级反渗透水箱红色污染物出现的时间为33天，又恢复到原来的状态。

　　(5)通过对比空白组和实验组的前后清洗周期，一级反渗透化学清洗周期延长了33%，二级反渗透化学清洗周期延长了30%，三级反渗透化学清洗周期延长了37%。

　　四、系统分析及研究

　　(1)原水中有高含量的铜，即便在MCR产水侧依然有很高的铜含量。同时Cu2+在还原剂的作用下会被还原成Cu+，反应方程式为：，在微生物的作用下，形成了鲜红色的泥状物。

　　(2)树枝状聚合物在其结构中有两个主要化学环境，一是包括外部终端功能团所构成的表面化学层，二是内部分叉结构支撑空间。这是一个与外部环境屏蔽的分子内部球行空间体。树枝状聚合物在自己树枝状内部空间中可以容纳铜离子、亚铜离子、氧化亚铜，甚至会吸引其他有机分子进入其环境。并且可以隔绝与外界的接触。树枝状聚合物可以将这些离子或者有机物分子吸引并控制在它由终端功能团和内部分叉空间所构成的化学环境之中，一起悬浮分散于反渗透膜浓水侧，并最终随浓水一起排放出膜系统，从而避免了这些物质在反渗透膜上沉积所造成的污染。(类似于树枝状聚合物阻垢剂作用机理)。

　　五、结语

　　基于树枝状聚合物的反渗透阻垢剂Titan ASD 200 SC含有增强的几何分子构造和巨量终端功能团，同时具有更高的阻垢载荷和更强的离子吸附捕捉能力。在水处理化学应用中可以给用户更加多元化的反渗透系统给水化学控制，降低膜的污染倾向并减少膜的清洗需求。对于处理含铜量极高的工业废水时，除了使用杀菌剂直接控制微生物数量级这一传统的方法外，也可以通过吸附、隔绝的办法，将微生物和它依附的载体包裹起来，暂时屏蔽与外界的接触，并随着反渗透浓水一起排出反渗透体系，从而减少对膜的污染。另外基于树枝状聚合物Titan ASD 200 SC是无磷配方，不会因为添药剂的使用引起水体中磷含量的上升，造成浓水排放的困扰。（来源：美国PWT中国代表处上海赛沃环保科技有限公司）