三乙醇胺基疏松纳滤膜精准分离回收垃圾渗滤液浓缩液中的腐殖质

为解决垃圾渗滤液浓缩液高盐度环境下腐殖质(HS)回收难题，研究人员通过界面聚合法制备三乙醇胺(TEOA)基疏松纳滤膜(LNF)，实现HS截留率>92%、无机盐透过率>90%，并建立两级膜过滤工艺将HS浓度从1.5 g·L?1富集至37.4 g·L?1，回收率达60%以上，产物符合NY1106-2010水溶肥标准，为垃圾渗滤液资源化提供新策略。

　　

随着中国城市化进程加速，每年产生1.21亿吨垃圾渗滤液，其中MBR-NF/RO工艺产生的浓缩液占8-20%，含有60-80%腐殖质(HS)。这类物质分子量分布广(500-100,000 Da)，传统处理技术如回灌法易造成有机物累积，高级氧化法则产生铁泥副产物。更棘手的是，高盐环境严重阻碍HS的资源化利用，而HS作为植物生长促进剂具有重要农业价值。如何实现HS与无机盐的高效分离，成为垃圾渗滤液处理领域的关键难题。

针对这一挑战，国内某高校研究团队在《Advanced Membranes》发表研究，通过优化三乙醇胺(TEOA)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合工艺，开发出具有精准筛分性能的疏松纳滤膜(LNF)。该研究采用非溶剂诱导相转化法制备聚醚砜支撑层，通过系统调控水相单体浓度、催化剂浓度和反应时间等参数优化膜性能；采用交叉流渗透装置评估分离效能；通过两阶段膜过滤工艺处理实际垃圾渗滤液浓缩液样本，并结合软化预处理解决二价离子污染问题。

3.1 聚酯纳滤膜的制备
通过对比赤藓糖醇(ME)、山梨醇(DS)和TEOA三种水相单体，发现TEOA膜因羟基分布分散形成更疏松结构，纯水通量达67.6 L·m^?2·h^?1·bar^?1，接触角仅47.40°。优化条件下(0.5 wt% TEOA+0.1 wt% TMC+0.5 wt% NaOH+2 min反应时间)，膜平均孔径0.9 nm，对Na₂SO₄和NaCl截留率分别为12.9%和2.4%，而HS截留率达92.5%。抗污染测试显示，该膜对腐殖酸(HA)的不可逆污染率仅10.5%，归功于其亲水性和表面-70.55 mV的强负电性。

3.2 TEOA膜对HS与无机盐的分离性能
盐浓度升高会削弱德拜长度(Debye length)，导致Na₂SO₄截留率从49.8%降至30.3%。Ca²⁺和Mg²⁺通过与HS形成配位键，使膜通量下降40%。当HS浓度从1 g·L^?1增至4 g·L^?1时，膜污染加剧使通量降低33%，但HS截留率因浓差极化效应提升至96%。在25-40°C和pH 6-8范围内，温度升高通过降低粘度使通量提升23%，而碱性环境促使HS颗粒分散度增加，通量提升20%且不影响选择性。

3.3 两级膜过滤工艺的实际应用
处理实际垃圾渗滤液浓缩液时，未软化样本在浓缩因子(CF)达3.4时通量骤降至3.2 L·m^?2·h^?1·bar^?1。通过NaOH/Na₂CO₃软化去除Ca²⁺/Mg²⁺后，二级膜过滤在CF=12.5时仍保持6.3 L·m^?2·h^?1·bar^?1通量，HS浓度从1.5 g·L^?1富集至37.4 g·L^?1，选择性系数α达2.2，重金属同步富集但符合农用标准。

该研究创新性地通过分子结构设计获得高性能LNF膜，突破传统UF膜回收率低、商业NF膜无法实现HS/无机盐分离的技术瓶颈。相比已有研究(HS回收率91.2%但浓度仅15.3 g·L^?1)，本工艺将HS浓度提升至农用标准阈值以上，且膜通量提高3倍。研究不仅为垃圾渗滤液浓缩液实现"减量化、资源化、无害化"提供可行方案，更拓展了聚酯纳滤膜在环境工程中的应用边界。未来通过优化预处理工艺和膜组件设计，有望进一步提升处理效率和经济效益。