超滤膜技术作为一种新型的水处理技术,因其高效安全的特点,被越来越多的应用于饮用水处理中,但严重的膜污染问题已经成为限制其应用最主要的障碍。实际污染水体成分复杂,无机颗粒物与溶解性有机物同时存在,二者之间的相互作用对超滤膜污染过程存在协同效应。深入解析无机颗粒与有机物共存条件下的膜污染行为,对实际运行过程中的膜污染防治具有重要意义。本研究以腐殖酸(HA)模拟天然水体中的溶解性有机污染物,氧化铝、沸石和二氧化硅颗粒模拟不同性质的无机颗粒,系统研究了无机颗粒特性及粒径对溶解性有机物吸附过程的影响以及有机-无机混合膜过滤体系中膜污染行为规律。相同实验条件下,氧化铝对溶解性HA的吸附能力最强,沸石次之,而二氧化硅几乎没有去除效果,而且无机颗粒对HA的吸附也表现出对分子量的选择性。128μm氧化铝颗粒对>30KDaHA的吸附速率较快,动力学吸附在380min达到平衡,吸附过程符合准一级动力学方程。热力学吸附满足Langmuir模型,最大吸附量为19.96mg/g;而189μm沸石颗粒对<30KDaHA的吸附速率较快,吸附达到平衡所用时间为180min,吸附过程满足准一级动力学方程。热力学吸附满足Langmuir模型,最大吸附量为5.24mg/g,二氧化硅被证明对HA没有吸附性能。从粒径的角度来看,无机颗粒粒径越小,颗粒所暴露出的吸附位点越多,吸附速率越快,吸附量越大。7μm氧化铝颗粒对>30KDaHA的最大吸附量为28.75mg/g;5μμm沸石颗粒对<30KDaHA的最大吸附量为9.48mg/g。无机颗粒单独过滤时通量衰减较小,且通过水力反洗后通量基本恢复(>94%)。而有机物过滤会造成相对较严重的膜污染,其中>30KDaHA单独过滤时通量衰减率为43%,水通量恢复率仅为53%。无机颗粒与HA共存时协同污染行为显著,通量衰减程度二氧化硅-HA>沸石-HA>氧化铝-HA。而且无机颗粒与>30KDaHA共存时造成的超滤膜污染比<30KDaHA更严重。膜阻力分布情况和SEM电镜图结果表明,氧化铝和沸石颗粒对不可逆污染有控制效果。而二氧化硅的存在增加了不可逆污染。Hermans膜污染模型分析表明,无机-有机混合过滤体系中滤饼层过滤成为超滤膜污染的主要机理,使混合过滤膜污染加重。膜表面Zeta电位的测试表明,无机颗粒的加入能有效减少反洗后膜面HA的残留量,从而起到控制水力不可逆污染的效果。XDLVO理论分析得到无机颗粒与HA之间的△GmlfTOT小于HA和PVDF超滤膜之间的△GmlfTOT,所以HA更容易与无机颗粒结合形成有机-无机复合颗粒。而且HA与氧化铝的△GmlfAB最小,沸石次之,HA与二氧化硅的△GmlfAB最大,HA更容易与氧化铝结合形成有机-无机复合颗粒沉积在膜表面,而HA与二氧化硅之间的排斥作用会使增大HA与膜之间的接触机会,污染物在膜表面不断累积,导致总污染及不可逆污染加重。实验也证明无机颗粒的粒径是影响超滤膜污染的关键因素。无机物粒径较小时,超滤膜复合污染更加严重,但和大粒径无机颗粒相比,小粒径颗粒对不可逆污染有更好的控制效果。