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【重慶水處理設(shè)備網(wǎng)http://xqccscq.com/】近年來(lái)，隨著全球塑料污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，微塑料（microplastics-MP水和廢水中的存在成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。保守的飲用水處置廠（DWTP和污水處置廠（WWTP不能完全去除飲用水和污水中的MP其出水仍含有MP微塑料的賦存與富集不只對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性造成威脅，也可能對(duì)人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，尋找高效、環(huán)保的微塑料處置方法成為了當(dāng)今學(xué)術(shù)和工程領(lǐng)域的一個(gè)緊迫任務(wù)。

膜分離技術(shù)是一種先進(jìn)的水/廢水處置技術(shù)，微濾（MF超濾（UF納濾（NF和反滲透（RO膜生物反應(yīng)器（MBR等膜技術(shù)在去除MP方面表示出了優(yōu)異性能。伊斯坦布爾大學(xué)的科學(xué)家全面綜述了膜技術(shù)對(duì)MP去除概況。IWA 期刊《WaterScienc&Technolog上分享了其研究成果《Areviewofmicroplastremovfromwaterandwastewatbymembrantechnolog文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上指出了膜技術(shù)去除MP現(xiàn)狀和研究不足，并對(duì)進(jìn)一步的研究提出了建議。

膜技術(shù)去除水與廢水中微塑料的研究進(jìn)展

01飲用水處置廠和污水處置廠中的微塑料

微塑料（MP指直徑小于5mm塑料微粒，經(jīng)常來(lái)自于塑料制品的分解或者微細(xì)顆粒的塑料原料。這些MP可以在環(huán)境中廣泛分布，包括海洋、河流、湖泊、土壤和空氣中。MP具有耐久性，難以降解，容易被生物吸收并進(jìn)入食物鏈，因此其對(duì)環(huán)境和生物造成了潛在危害。目前，MP已成為全球性的環(huán)境問(wèn)題，引發(fā)了廣泛關(guān)注和研究。關(guān)于MP來(lái)龍去脈，感興趣的讀者可以訪問(wèn)以下鏈接觀看視頻:

微塑料的來(lái)龍去脈 MicroplastExplained

MPDWTP和WWTP進(jìn)水中廣泛存在其濃度主要受鄉(xiāng)村人口密度、生活習(xí)慣、廢棄物管理戰(zhàn)略、交通密度和季節(jié)等因素的影響。目前，針對(duì)飲用水和廢水中MP含量的規(guī)范分析方法尚未建立，主要由于在樣本收集量、分析方法、設(shè)備的使用方式以及微塑料尺寸等方面存在差別。DWTP和WWTP進(jìn)水中最常見(jiàn)的MP聚乙烯（PE聚丙烯（PP聚苯乙烯（PS聚氯乙烯（PVC聚氨酯（PU聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA 和聚丙烯酰胺（PA M等。圖1為飲用水處置廠和污水處置廠進(jìn)水中MP來(lái)源與性質(zhì)。重慶實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備 

膜技術(shù)去除水與廢水中微塑料的研究進(jìn)展

圖1.飲用水處置廠與污水處置廠進(jìn)水中MP來(lái)源及性質(zhì)

02膜技術(shù)對(duì)微塑料的去除效率

保守的污水和飲用水處置工藝難以有效去除MP而膜技術(shù)則表示出較高的去除效率，可以作為改善水質(zhì)的有效手段。表一總結(jié)了DWTPs/WWTP進(jìn)水中MP特性及MP去除率。DWTP和WWTP處置中，MF膜對(duì)MP去除率達(dá)81.5-100%實(shí)驗(yàn)室研究數(shù)據(jù)顯示其去除率達(dá)98.5%有研究者指出，盡管膜孔徑小于微塑料粒徑，但MF膜并未達(dá)到100%去除效率。這可能是由于MP形貌尖銳，而膜強(qiáng)度較低，由此引發(fā)的膜磨損會(huì)導(dǎo)致MP逸出。UF膜的孔徑通常界于1-100nm1-10bar壓力下工作。由于其孔徑更小，UF膜在去除MP方面優(yōu)于MF膜。UF膜對(duì)MP去除率受膜材料特性、孔徑、孔隙率、接觸角、zeta電位和外表粗糙度等因素影響。未來(lái)的研究應(yīng)偏重于綜合比擬不同MP聚合物類型在UF和MF膜中的性能，以更好地了解膜性能與MP之間的相互作用，從而提高M(jìn)P去除效率并減輕膜污染。NF膜孔徑為1-10nm之間，工作壓力為5-15bar之間，通常用于去除水和廢水中的多價(jià)態(tài)鹽和有機(jī)分子。與UF膜相比，具有更高的脫鹽性能，比反滲透膜具有更高的通量性能。然而，高壓通水要求限制了其廣泛應(yīng)用，增加了水處理的能耗。而對(duì)于NF膜去除MP研究仍然有限，其去除水和廢水中MP效果有待進(jìn)一步研究。RO膜在高壓（20bar和致密孔隙（1nm下工作。盡管RO具有優(yōu)異的處置能力，但存在MP擴(kuò)散現(xiàn)象。研究人員在RO滲透液中發(fā)現(xiàn)了纖維狀和碎片狀的MP標(biāo)明該類物質(zhì)可能由于其物理特性而穿過(guò)膜。未來(lái)研究應(yīng)關(guān)注MPRO膜的滲透液中賦存機(jī)制。

MBR集生物處置和膜過(guò)濾于一體，構(gòu)型分為浸沒(méi)式和分置式，能夠在短的水力停留時(shí)間和高的混合液懸浮固體濃度下運(yùn)行。與活性污泥系統(tǒng)相比，MBR系統(tǒng)可以將活性污泥處置過(guò)程中不能有效沉降的MP通過(guò)截留去除，去除效率更高。

表1.DWTPs/WWTP進(jìn)水中MP特性及MP去除率

膜技術(shù)去除水與廢水中微塑料的研究進(jìn)展

03膜技術(shù)與其他技術(shù)去除微塑料的對(duì)比

混凝/絮凝、沉淀、浮選、砂濾、AOP高級(jí)氧化過(guò)程）與膜過(guò)濾是水/廢水處置中常用于分離和去除微塑料的工藝，其去除MP效果可能受到MP特性、混凝劑/絮凝劑類型和用量、操作條件以及水中其他污染物的并存等因素的影響。圖2總結(jié)了從水和廢水中去除MP常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

混凝/絮凝通過(guò)添加絮凝劑促使微塑料顆粒聚集形成較大的絮凝體，以在后續(xù)處置過(guò)程被分離并去除。對(duì)較小尺寸的MP去除率通常比擬大尺寸的MP去除率更高。相反，膜處理在不需要化學(xué)物質(zhì)的情況下實(shí)現(xiàn)高M(jìn)P去除效率，體現(xiàn)出相較于混凝/絮凝的優(yōu)勢(shì)。

沉降法利用重金屬鹽等物質(zhì)與微塑料顆粒結(jié)合沉淀，將微塑料從水中分離進(jìn)去，可以有效去除高濃度的MP但低密度和小粒徑的MP不能有效沉降。相比之下，膜過(guò)濾可以去除各種尺寸的MP克服了物理沉淀的局限性。

砂濾則是利用多層不同顆粒大小的砂層過(guò)濾的保守水處理方法，可有效去除大尺寸MP但對(duì)小尺寸MP去除率很低。膜過(guò)濾則利用MF膜或NF膜等過(guò)濾介質(zhì)，其孔徑比砂濾介質(zhì)的孔徑小得多。因此，砂過(guò)濾不能有效去除的水/廢水中的小尺寸MP可以通過(guò)膜過(guò)濾有效去除。重慶純水設(shè)備 

A OP利用臭氧、過(guò)氧化氫、紫外光等能促進(jìn)微塑料顆粒降解分解，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MP有效降解和去除。然而，該類過(guò)程需要長(zhǎng)時(shí)間的表露，去除效率較低，并且依賴于化學(xué)品、能源和催化劑。相比之下，膜技術(shù)可考慮MP性質(zhì)，快速、高效地去除水中和廢水中的不同MP

膜技術(shù)去除水與廢水中微塑料的研究進(jìn)展

圖2.從水和廢水中去除MP常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)

04微塑料從聚合膜向水/廢水的釋放

最近的研究標(biāo)明，用于水和廢水處理的高分子聚合物膜有可能會(huì)從自身結(jié)構(gòu)中釋放MP研究者發(fā)現(xiàn)，垃圾滲濾液中MP濃度在UF處置環(huán)節(jié)后逐漸下降，但在NF和RO環(huán)節(jié)后濃度上升。硝酸纖維素（NF和RO膜的資料）僅在NF和RO處置后的滲濾液中發(fā)現(xiàn)，標(biāo)明MP從膜結(jié)構(gòu)中釋放了進(jìn)去。同樣，研究者在對(duì)商業(yè)PVDFUF中空纖維膜進(jìn)行超純水過(guò)濾時(shí)發(fā)現(xiàn)，水力沖擊會(huì)導(dǎo)致MP釋放，流出物中檢測(cè)到55.1MP/L其中大部分是碎片（64%和1-10μm顆粒（60%此外，膜表露于清洗劑中也會(huì)改變其性能并導(dǎo)致微塑料的釋放。這些發(fā)現(xiàn)說(shuō)明對(duì)水處置中常用的不同高分子聚合物膜材料的MP釋放進(jìn)行進(jìn)一步研究非常有必要。雖然實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的聚合物膜的生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著效果，但缺乏對(duì)膜中MP釋放的研究。未來(lái)的研究可以集中在通過(guò)詳細(xì)的膜表征手段并結(jié)合膜特性來(lái)評(píng)估MP釋放。

05微塑料對(duì)膜污染的影響

膜污染是膜處置過(guò)程中的主要挑戰(zhàn)，由于污染物在膜表面聚積，重慶純水設(shè)備導(dǎo)致孔隙堵塞和濾餅形成，從而引起膜通量下降以及對(duì)化學(xué)清洗需求的增加。研究標(biāo)明，MP可引起跨膜壓差（TMP上升，加劇膜污染。MP大小和濃度均會(huì)影響膜污染，MP越小，膜污染越嚴(yán)重。需要對(duì)膜資料和操作條件進(jìn)行深入研究，以減輕膜污染并保持對(duì)MP高去除率。膜中摻入親水納米資料有望提高膜的防污性能，但對(duì)MP過(guò)濾后的通量回收率（FRR及后續(xù)清洗的研究尚缺乏。研究FRR與膜和MP特性的關(guān)系有助于更具抵抗污染能力的膜的開發(fā)。此外，開發(fā)通過(guò)光催化降解從而具有自清潔能力的膜為減少膜清洗需求和提高處置效率提供了潛在解決方案，但該類膜技術(shù)在去除MP應(yīng)用方面仍待進(jìn)一步探索?？偟膩?lái)說(shuō)，探索去除MP自清潔膜有望實(shí)現(xiàn)更有效和更具成本效益的水處理。

06小結(jié)

這項(xiàng)研究針對(duì)膜技術(shù)對(duì)微塑料的去除、微塑料從聚合膜向水/廢水的釋放等問(wèn)題進(jìn)行了全面且深入的討論，對(duì)MP去除以及膜技術(shù)領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。該項(xiàng)研究在強(qiáng)調(diào)膜技術(shù)作為更有效的MP去除方法的同時(shí)，提出了未來(lái)針對(duì)膜材料的研究重點(diǎn)，為MP去除技術(shù)的發(fā)展指明了方向。這篇綜述著眼于解決實(shí)際問(wèn)題，展望了未來(lái)的技術(shù)發(fā)展，為促進(jìn)MP去除的研究領(lǐng)域的發(fā)展提供了珍貴的參考和啟發(fā)

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