膜分离技术是一种先进的水/废水处理技术,微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)、膜生物反应器(MBR)等膜技术在去除MPs方面表现出了优异性能。伊斯坦布尔大学的科学家全面综述了膜技术对MPs的去除概况。他们在IWA期刊《Water Science Technology》上分享了其研究成果《A review of microplastic removal from water and wastewater by membrane technologies》,在文献研究的基础上指出了膜技术去除MPs的现状和研究不足,并对进一步的研究提出了建议。
MPs在DWTPs和WWTPs的进水中广泛存在,其浓度主要受城市人口密度、生活习惯、废弃物管理策略、交通密度和季节等因素的影响。目前,针对饮用水和废水中MPs含量的标准分析方法尚未建立,主要由于在样本收集量、分析方法、设备的使用方式以及微塑料尺寸等方面存在差异。DWTPs和WWTPs进水中最常见的MPs是聚乙烯(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(PAM)等。 图 1 为饮用水处理厂和污水处理厂进水中MPs的来源与性质。
▼图1. 饮用水处理厂与污水处理厂进水中MPs的来源及性质
- 混凝/絮凝通过添加絮凝剂促使微塑料颗粒聚集形成较大的絮凝体,以在后续处理过程被分离并去除。对较小尺寸的MPs的去除率通常比较大尺寸的MPs去除率更高。相反,膜处理在不需要化学物质的情况下实现高MPs去除效率,体现出相较于混凝/絮凝的优势。
- 沉降法利用重金属盐等物质与微塑料颗粒结合沉淀,将微塑料从水中分离出来,可以有效去除高浓度的MPs,但低密度和小粒径的MPs不能有效沉降。相比之下,膜过滤可以去除各种尺寸的MPs,克服了物理沉淀的局限性。
- 砂滤则是利用多层不同颗粒大小的砂层过滤的传统水处理方法,可有效去除大尺寸MPs,但对小尺寸MPs的去除率很低。膜过滤则利用MF膜或NF膜等过滤介质,其孔径比砂滤介质的孔径小得多。因此,砂过滤不能有效去除的水/废水中的小尺寸MPs可以通过膜过滤有效去除。
- AOPs利用臭氧、过氧化氢、紫外光等能促进微塑料颗粒降解分解,从而实现对MPs的有效降解和去除。然而,该类过程需要长时间的暴露,去除效率较低,并且依赖于化学品、能源和催化剂。相比之下,膜技术可考虑MPs的性质,快速、高效地去除水中和废水中的不同MPs。