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1、第22卷第3期2001年6月膜科學(xué)與技術(shù)Vol.21No.3MEMBRANESCIENCEANDTECH2MOI-OGYJun.2001文章集號(hào)：1007-8924(2001)03-0021-03膜蒸館過程中的膜污染研究閻建民1負(fù)延濱$馬潤(rùn)宇“（1?中科院化學(xué)研究所.北京100080；2.北京化工大學(xué)化工學(xué)院，北京100029）摘要：考棊了膜棄館用于脫鹽時(shí)膜的污染情況，分析了不同無機(jī)鹽對(duì)疏水膜的具體彩響?未處理的苦咸水含有難溶無機(jī)鹽，膜蒸怖過程中膜表面僉出現(xiàn)沉積物.沉積場(chǎng)會(huì)破壞膜的疏水性形響瀆透液
2、的質(zhì)量，同時(shí)彩響膜蒸館傳遞過程，降低滲透通量.在無機(jī)鹽濃度較低時(shí)，通過料液預(yù)處理別除不溶物可以有效防止沉積物的出現(xiàn).關(guān)鍵詞：膜蒸怖；膜污樂；脫鹽中圖分類號(hào)：TQ02&8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A水膜的表面有疏水性差?甚至親水的局部點(diǎn)■這些點(diǎn)有可能成為膜疏水性遭到破壞的內(nèi)因，料液紐份的沉積會(huì)降低膜的疏水性■并逐漸使料液充入膜孔.有表面活性的有機(jī)物會(huì)影響膜的疏水性能，這已是不爭(zhēng)的寧實(shí).Franken^4對(duì)有關(guān)悄況做了深人的研究.Cunin⑸提出了料液預(yù)處理工藝?以剔除表面活性物質(zhì)?面鹽類沉積物對(duì)膜疏水性的影響不明
3、顯,不易造成膜的潤(rùn)濕，因此膜蒸傭常用于脫鹽⑹及制備熱敏性晶體產(chǎn)品〔7】?但由于濃差極化及料液的加I.制冷機(jī)；2.冷卻液ttff;3.流■計(jì)；4.壓力表；5?說度計(jì)：6.泵；7.調(diào)節(jié)剛8.恒溫加熱水浴：9.放空閥熱,膜表面的鹽濃度會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于過飽和狀態(tài),考察收稿日期：2000-08-14;修改稿收到日期：2000-10-20基金項(xiàng)目：中SI機(jī)構(gòu)合作項(xiàng)目（Australia-ChinaInstitutionalLinkPn^gram）資助作者簡(jiǎn)介，閻建民（1966~）?男?博士.*通訊聯(lián)系人.膜的污染
4、問題普遍存在于各類膜過程,是制約膜技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的主要原因之一⑴.對(duì)于不同的膜過程，膜污染的表現(xiàn)和彫響程度不盡相同.膜蒸備實(shí)際運(yùn)行中?膜的性能會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化,一種典型的行知就是滲透通量隨時(shí)間的變化⑵.造成通量衰減的原因有很多■如濃差極化、吸附、膜表面凝膠層的形成等?所有這些原因?qū)α弦簜?cè)的傳遞過程形成新的阻力?同時(shí)膜蒸懶只能在膜孔道不被潤(rùn)濕的情況下才能進(jìn)行?可以說，膜孔潤(rùn)濕（water-logging）是膜蒸餡過程中最嚴(yán)重的膜污染.材料疏水性取決于膜表面單位面積的自由能.但平均的表面能并不能滿意地描
5、述一個(gè)真實(shí)的表面?若在分子尺度上一部分一部分地檢驗(yàn)固體的表面?局部的表面能可以變化很大⑶.即不能排除踱無機(jī)類污染物對(duì)膜性能的影響是很有必要的.苦咸水含有難溶無機(jī)鹽，膜蒸館過程中膜表面會(huì)出現(xiàn)沉積物.沉積物會(huì)破壞膜的疏水性，基于以上考慮，本文考察了膜蒸傭用于脫鹽時(shí)膜的污染情況,分析了不同無機(jī)鹽對(duì)疏求膜的具體影響.1實(shí)驗(yàn)部分通過實(shí)驗(yàn)研究了不（微）溶無機(jī)物對(duì)疏水膜的影響.需考察的操作參數(shù)有無機(jī)物類型、飽和度、有無固體懸浮物?通過測(cè)試滲透液的電導(dǎo)率確定膜疏水性被破壞的情況.由于不溶物容易堵塞中空纖維膜的管內(nèi)
6、流道?實(shí)驗(yàn)采用了平面膜組件.為便于監(jiān)測(cè)滲透液質(zhì)量?采用氣隙式膜組件.膜蒸懶實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示.?22?膜科學(xué)與技術(shù)第21卷本文采用北京翊料研究所提供的PTFE膜，實(shí)驗(yàn)中膜的有效面積為245nim>121mm,膜的孔徑0?2ptm,厚度80pm.空隙率0?8?實(shí)驗(yàn)中采用DDSI1-A型電導(dǎo)率儀監(jiān)測(cè)冷凝液的質(zhì)就.實(shí)驗(yàn)中的料液溫度為55X??冷卻液溫度為30￡?2結(jié)果與討論料液中不溶物在膜表面沉積的直接后果是滲透通址下降，這是由于沉積物可能堵塞了部分膜孔，影響了膜蒸憎的傳質(zhì)過程.參照反滲透的有關(guān)研究結(jié)果
7、⑻?脫鹽時(shí)主耍的無機(jī)類膜污染物是各種鈣鹽?常溫下水中含大量HCO廠離子?這時(shí)是可溶的，膜分離過程中由于溫度上升，形成難溶的CaCQ.用硫酸控制料液的rESO.1Z褂?xùn)X壬806040200】0203040時(shí)間/h圖2不同料液下讖?fù)副坞妼?dǎo)率隨時(shí)間的變化?F和硫酸鈣常液?流雖60L/h；■-1.5倍飽和濃度硫酸鈣水陪液，流凰60L/h；▲一1.5倍飽和濃度硫酸鈣水溶液、流吐200L/h提高料液的流量，可以減輕膜表面的沉積物?但表面依然冇沉積物,滲透通H有所增加（圖3A）.滲透通軼在數(shù)小時(shí)內(nèi)逐漸減小?同時(shí)
8、滲透液的電導(dǎo)率急劇増大（圖2^）.通過改善膜表面的流動(dòng)狀況可以滅輕膜污染?這與其他膜過程是一致的⑴?而滲透液電導(dǎo)率上升，表明有更多料液通過已潤(rùn)濕的膜孔進(jìn)入滲透液.通過過濾除去料液中不溶固體做粒后，即采用飽和硫酸鈣溶液?系統(tǒng)在幾片小時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定的滲透通量（圖3?）.變化操作條件（溫度和料液流量）不影響膜的疏水性,膜表面未出現(xiàn)沉積物，滲透液電導(dǎo)率也保持基本穩(wěn)定（圖2?）.實(shí)驗(yàn)顯示?與飽和硫酸鈣溶液一樣?只含有不溶微粒（0.2-10的二氧化硅）的料液用于膜蒸IS時(shí),滲透通量亦保持穩(wěn)定?而
