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1、第29卷第1期水處理技術(shù)Vol.29No.12003年2月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTFeb.,2003膜污染分析及防治環(huán)國蘭,張宇峰,杜啟云(天津工業(yè)大學(xué)材料化工學(xué)院,天津300160)摘要:本文綜述了膜污染的分析技術(shù)、膜污染的影響因素、防止膜污染的措施、膜污染的清洗方法及常用的清洗劑。還介紹了膜污染的定義、膜污染的形式及其新進(jìn)展。關(guān)鍵詞:膜污染;濃度極化;污染分析;污染防治;清洗中圖分類號:TQ028.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1000-3770(2003)01-0001
2、-04[3]膜分離技術(shù)由于無相變、能耗低、體系干凈等優(yōu)和性質(zhì)特性。有若干能用于分析膜污染物的技術(shù),點(diǎn),應(yīng)用范圍越來越廣泛,特別是對處理熱敏物質(zhì)領(lǐng)其中主要有光學(xué)顯微鏡法、掃描電子顯微鏡法、能量域如食品、藥物和生物工程產(chǎn)品,顯示出極大的優(yōu)越色散X射線法和紅外光譜法。性,與傳統(tǒng)分離操作相比,不僅可避免組分受熱變性還有X射線螢光法,原子吸收法,ESCA法(化或混入雜質(zhì),還具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,因而發(fā)展相當(dāng)學(xué)分折電子能譜)和俄歇能譜法等。迅猛。但在膜分離過程中存在膜污染現(xiàn)象,使膜的滲3膜污染的影響因素透通量及截
3、留率等性能發(fā)生改變,膜的使用壽命縮[1,4]短,極大地影響了膜分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。因此,分3.1粒子或溶質(zhì)尺寸與膜孔的關(guān)系析膜污染的原因以及采取相應(yīng)的清洗措施和防治對當(dāng)粒子或溶質(zhì)的尺寸與膜孔相近時,極易產(chǎn)生策使膜性能得到部分恢復(fù)或完全恢復(fù)十分必要。事堵塞作用,而當(dāng)膜孔小于粒子或溶質(zhì)的尺寸時,由于實(shí)上,膜污染分析及膜污染清洗的研究已成為膜分橫切流作用,它們在膜表面很難停留聚集,因而不易離技術(shù)研究中的一個熱點(diǎn)問題。堵孔。另外,對于球形蛋白質(zhì)、支鏈聚合物及直鏈線型聚合物,它們在溶液中的狀態(tài)也直接影響膜污染
4、;1膜污染的定義同時,膜孔徑分布或分割分子量敏銳性,也對膜污染膜污染是指處理物料中的微粒、膠體粒子或溶產(chǎn)生重大影響。[1]質(zhì)大分子由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作3.2膜結(jié)構(gòu)用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔膜結(jié)構(gòu)的選擇對膜污染而言也很重要。對于微徑變小或堵塞,使膜產(chǎn)生透過流量與分離特征的不濾膜,對稱結(jié)構(gòu)較不對稱結(jié)構(gòu)更易堵塞;對于中空纖[1]可逆變化現(xiàn)象。對于膜污染,應(yīng)當(dāng)說,一旦料液與維膜,單內(nèi)皮層中空纖維比雙皮層膜抗污染能力強(qiáng)。[1,5]膜接觸,膜污染即開始。膜污染常發(fā)生在三種場合,
5、3.3膜、溶質(zhì)和溶劑之間的相互作用[2]即濃差極化、大溶質(zhì)的吸附和吸附層的聚合。膜-溶質(zhì)、溶劑-溶質(zhì)、溶劑-膜相互作用對膜污染的影響中,以膜與溶質(zhì)的相互作用影響為主。相2污染分析互作用力包括:靜電作用力,范德華力,溶劑化作用膜污染分析的最好方法是解剖已污染的膜組及空間立體作用。[1,6]件,并詳細(xì)分析其污染物,但這樣必然破壞膜組件。3.4膜表面粗糙度、孔隙率等膜的物理性質(zhì)因而需通過其它方法來確定膜污染物的結(jié)構(gòu)、組成顯然,膜表面光滑,則不易污染;膜面粗糙,則易收稿日期:2001-12-28基金項(xiàng)目:天
6、津市教委基金資助項(xiàng)目(20010506).作者簡介:環(huán)國蘭(1977-),女,江蘇南通人,碩士研究生.2水處理技術(shù)第29卷第1期吸留溶質(zhì)污染。料流速以增大膜面料液流動速度,或采用湍流促進(jìn)[7]3.5蛋白質(zhì)濃度器和設(shè)計(jì)合理的流道結(jié)構(gòu)等方法,使被截留的溶質(zhì)即使溶液中蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的濃度較低及時被水流帶走。[11](0.001～0.01g/L),膜面也可形成足夠的吸附,使4.3減少設(shè)備結(jié)構(gòu)的死角和死空間通量有明顯下降。在膜分離過程中,應(yīng)注意減少設(shè)備結(jié)構(gòu)的死角[8,9,10]3.6溶液pH值和離子強(qiáng)度和
7、死空間間隙,以防止滯留物在其間變質(zhì),擴(kuò)大膜的pH值的改變不僅會改變蛋白質(zhì)的帶電狀態(tài),污染程度。[11]也改變膜的性質(zhì),從而影響吸附,故是膜污染的控制4.4提高料液水溫因素之一。溶液中離子強(qiáng)度的變化會改變蛋白質(zhì)的在分離膜允許的最高溫度限內(nèi),適當(dāng)提高料液構(gòu)型和分散性,影響吸附。膜面會強(qiáng)烈吸附鹽,從而溫度,加速分子擴(kuò)散,提高料液流速;或降低膜兩側(cè)影響膜的通量。的壓差或料液濃度,均可減輕濃差極化現(xiàn)象。[7][11,12]3.7溫度4.5加入消毒劑、殺菌劑、阻垢劑溫度的影響比較復(fù)雜,溫度上升,料液粘度下為防止
8、微生物、細(xì)菌及有機(jī)物的污染,常使用消降,擴(kuò)散系數(shù)增加,降低了濃差極化的影響;但溫度毒試劑,如含氯試劑、過氧化物、碘化物等;加入阻垢上升會使料液中的某些組分的溶解度下降,使吸附劑如HCl和六偏磷酸鈉及其它新型阻垢劑;加入殺污染增加,溫度過高還會因蛋白質(zhì)變性和破壞而加菌劑如液氯、NaClO、H2O2等或非氧化性殺菌劑如重膜的污染,故溫度的影響需綜合考慮。異噻唑啉酮;還可采用紫外線殺菌器或電子除菌器。[7,8][11]3.8料液流速4.6膜面預(yù)處理膜面料液的流動狀態(tài),流速的
