超滤膜的吸附污染研究

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超滤膜的改性研究及应用

第23 卷第4 期膜科学与技术Vo1. 23 No. 4 2003 年8 月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Aug. 2003文章编号:1007 - 8924 (2003) 04 - 0097 - 07超滤膜的改性研究及应用陆晓峰卞晓锴(中国科学院上海原子核研究所膜分离中心, 上海201800)摘要: 随着超滤膜技术的发展,人们对超滤膜提出了各种各样的特性要求,其中解决膜表面的污染问题变得越来越紧迫. 超滤膜改性,尤其是在膜表面引入亲水性基团是解决问题的关键. 本文从这点出发,结合自身的工作,总结了近年高分子超滤膜改性方面的研究进展,包括表面活性剂在膜表面的吸附改性、等离子体改性、辐照改性、高分子合金和表面化学反应等几种改性方法.关键词: 超滤膜; 表面改性中图分类号: TQ423. 2 ; TQ028. 8 文献标识码: A近20 多年来,我国的超滤膜研制和应用有了长足的发展和进步. 尤其是从20 世纪80 年代初开始, 采用了耐热性、耐化学稳定性、耐细菌侵蚀和较好机械强度的特种工程高分子材料作为超滤膜的制膜材料,克服了纤维素类材料制膜易被细菌侵蚀、不适合酸碱清洗液清洗、不耐高温和机械强度较差等弱点. 在这20 多年中,先后出现了聚砜( PSF) 、聚丙烯腈( PAN) 、聚偏氟乙烯( PVDF) 、聚醚酮( PEK) 、聚醚砜( PES) 等多种特种工程高分子材料,这些材料的出现使得膜的品种和应用范围大大增加.但随之而出现的问题是由于特种工程高分子材料的疏水性,用这些材料制成膜表面也都呈现较强的疏水性,并在实际使用中,由于被分离物质在疏水表面产生吸附等原因,造成膜污染. 由于膜污染使得膜通量明显下降、并使膜的使用寿命缩短、生产成本增加等一系列问题,成为超滤技术进一步推广应用的阻碍,是超滤膜应用中最值得关注的问题之一[ 1 ] .因此既要保持特种工程高分子材料耐热性、耐化学稳定性、耐细菌侵蚀和较好的机械强度等优点, 又要克服其疏水,易造成膜污染的缺点. 通常通过在疏水性的膜表面引水亲水性的基团,使膜表面同时具有一定的亲/ 疏水性,既保持了膜的原有特性,又具有了亲水的膜表面[ 1 ] ,超滤膜表面的改性成为解决膜污染的方法之一. 从20 世纪90 年代初起,这方面的研究成为热点,本文结合自身已开展有的工作, 介绍这方面研究工作的进展.1 用表面活性剂在膜表面的吸附改性表面活性剂是由至少2 种以上极性或亲媒性显著不同的官能团,如亲水基和疏水基所构成. 由于官能团的作用,在溶液与它相接的界面上形成选择性定向吸附,使界面的状态或性质发生显著变化. 表面活性剂在膜表面的吸附会增大膜的初始通量,同时降低使用过程中通量衰减和蛋白质的吸附. 这是因为表面活性剂不仅提供了亲水性的膜表面,而且其带电特性形成了对蛋白吸附的阻挡作用.我们在研究中分别选用了非离子型、阴离子型和两性离子的表面活性剂对聚砜超滤膜进行改性[ 2 ] ,结果表明:用表面活性剂对膜改性后,膜亲水性增强,通量都比未改性膜有不同程度的提高;对不同类型的表面活性剂其改性效果的顺序为: 非离子型表面活性剂> 离子型表面活性剂> 两性离子表面活性剂. 但也发现随过滤时间的延长,表面活性剂逐渐脱落,通量下降.Nystrom 研究了对PSF 超滤膜的物理改性,通过将PSF膜浸入聚氧乙烯和聚乙酸乙烯酯、多肽和收稿日期: 2003 - 05 - 27作者简介: 陆晓峰(1953 - ) , 男, 江苏无锡市人, 研究员, 从事超滤膜的研制和应用, 电话*************-3021.·98·膜科学与技术第23 卷聚乙烯亚胺溶液,形成吸附以阻止牛血清白蛋白在膜面的污染.有机或金属离子的脱除过程中,常常使用微胞/ 胶束加强超滤法( MEU F) [ 3 ,4 ] . 此时,大量的表面活性剂加入待分离的料液中,直到其浓度高于临界胶束浓度(CMC) . 这样,有机物或盐被表面活性剂胶束捕捉,形成大分子从而实现截留.Morel 等人[ 5 ] 通过离子型表面活性剂改性乙酸纤维素(CA) 膜(截留相对分子质量1 000) 表面,使其浓度在大大低于CMC 的情况下分离有机物和盐离子. 他们采用对超滤膜浸泡在表面活性剂溶液中或用其作为料液,在超滤过程中在膜表面形成带电吸附层,根据道南效应,NO3 - 的脱除率由65 %上升至83 % ,而通量略微下降. 这说明低浓度的表面活性剂没有对膜孔形成堵塞而提高截留效果.Yooh 等人[ 6 ]讨论了阳离子型表面活性剂在表面荷负电的超滤膜表面的吸附对高氯酸盐的脱除的影响. 结果表明,随膜表面的负电荷被阳离子型的表面活性剂的中和, 高氯酸盐的截留效果也随之降低.2 等离子体改性利用等离子体中所富集的各种活性离子,如离子、电子、自由基、激发态原子与分子等对材料进行表面处理,由于具有简单、快速、工艺干法化、改性仅涉及材料表面(几至几十纳米) 而不影响本体结构和性能等优点而日益受到人们的重视,在改善材料特别是高分子材料的亲水性、染色性、渗透性、电镀性、粘合性、生物匹配性等方面具有广泛的应用前景.邱晔等人[ 7 ] 用微波等离子体处理聚乙烯( PE) 膜表面, 探讨并比较了微波场下N2 、H e、C O2、O2、H2O 及空气放电产生的等离子体对PE 膜表面的改性与蚀刻作用. 结果表明,不同的等离子体处理均可使膜表面引入化学形式相同但含量不同的含氧和含氮极性基团,没有生成羰基,并使膜表面受到不同程度的蚀刻;处理后的膜表面亲水性增强,其中以N2 、He 等离子体处理的膜亲水性提高较大;膜表面生成的极性基团提高了膜表面极性,从而增大了膜表面能,使膜的亲水性得到提高. 但蚀刻作用也是改善亲水性的原因. 因为蚀刻使膜表面粗糙度增大,增加了膜的比表面积,使得水在膜表面更容易铺展开来.Ulbricht 等人[ 8 ] 对PAN 超滤膜进行了低温等离子体聚合改性,经等离子体处理的膜表面产生过氧化物,通过其热分解,接枝上丙烯酸、甲基丙烯酸或2 - 羟乙基甲基丙烯酸( HEMA) 单体. 经改性后的膜通量显著增加( > 150 %) ,并保持了原有的截留效果,与此同时,蛋白质分子的吸附污染也明显得到改善.郭明远等人[ 9 ]将CA 膜进行低温氧等离子体改性,通过改变等离子体处理时间、反应腔压力和放电功率等条件,考察了对改性膜的影响. 结果表明,经低温等离子体改性的CA 膜,可以在截留率几乎不变的条件下,使透水率扩大3 倍以上,膜表面的亲水性、孔径、孔隙率都发生了改变.3 用紫外辐照方法改性3. 1 紫外辐照激发我们试图通过辐射能的作用,使聚砜超滤膜表面的结构发生变化,从而改善膜表面的亲水性. 把聚砜超滤膜浸入一定浓度的改性液(乙醇、葡聚糖、牛血清白蛋白等) 中,用波长为253. 7 nm 的20 W 紫外( U V)灯辐照膜表面一定时间[ 10 ] .图 1 聚砜分子在紫外光激发下发生链断裂示意图在波长为253. 7 nm 的紫外光辐照下,键断裂可能生成羰基、苯磺酸基和乙烯基. 苯磺酸基和羰基都是亲水性基团,这些亲水性基团的增加使膜表面的亲水基团增多,通量增加,但截留率和膜强度略有下降.3. 2 紫外光辐照接枝聚合紫外光辐照接枝亲水性单体(如丙烯酸、聚乙二醇、甲基丙烯酸等) 可以增加膜表面亲水性和降低膜污染. 采用一步法接枝可以避免使用光引发剂. 但研第4 期陆晓峰等: 超滤膜的改性研究及应用·99·究发现,经接枝改性的膜的通量下降,人们将其归因于接枝聚合物对膜孔的堵塞,尤其是高接枝密度和长链高分子. 然而接枝长链聚合物和高密度接枝是改善膜亲水性的必要条件,这与保持膜的通量形成了一对矛盾关系. 研究发现,可以采用链转移剂控制接枝聚合过程. 它可以控制聚合度,同时它会终止聚合物链的生长和形成新的自由基. 这样就可以得到较高的聚合物链密度和较短的链长度.Pieracci 等人[ 11 ,12 ]在对PES 超滤膜的一步浸蘸法(dip - modification) 紫外光接枝改性过程中发现, 使用链转移剂 2 - 巯基乙醇,并用乙醇清洗可大大改善膜的透过通量,增加膜面亲水性,表现为对蛋白分子的不可逆吸附减少. 不同浓度的 2 - 巯基乙醇影响膜的通量,其增加程度为20 %～200 % ,但由于膜孔径增大,截留明显下降. 这使得该膜可以应用于大蛋白分子(相对分子质量> 500 000) 的截留和较小的蛋白分子透过的过程. 但当采用浸没法( im2 merse - modification) 时,由于单体溶液吸收了88 % 的能量,保护了膜孔结构不受破坏, 既增加了亲水性,又保持了原有的截留效果.Ulbricht[ 13 ]2 步法改性了PA N 超滤膜表面. 首先,光溴化作用(photobromination) ,接下来,经紫外光照射在PAN 表面产生自由基接枝丙烯酸单体. Kobayashi 等人[ 14 ]也采用光接枝的办法,将苯乙烯磺酸钠接枝到光敏性的含溴的PA N 膜上,使膜表面带有一定的负电荷特性. 洞、裂缝、微孔的大小及分布.γ射线辐照对3 个层次的结构都会产生影响. 而膜性能变化又是 3 个层次结构变化的综合结果.4. 2 60 Coγ射线对CA 膜辐照改性郭明远等[ 15 ,16 ] 用制备好的CA 膜( 干膜和湿膜) ,用5 个档次的吸收剂量( 20 , 50 , 100 , 150 , 200 k Gy) 的60 Coγ射线辐照处理.实验结果表明,60 C o γ射线辐照改变了膜的透水性,而对膜的截留率改变不大,说明60 C o γ射线辐照改性使超滤膜的孔密度发生了明显的变化.其中干膜和湿膜表现不同的特征. 然而大剂量的辐照,不仅仅改变了膜的表面性能,而且也改变了膜的微细结构和分子键, CA 发生降解,使得膜孔明显增大, 截留率下降. 对反渗透膜来说,在吸收剂量50～100 k G y ,超滤膜在小于50 k Gy 时,辐照处理可以在截留率基本不变的前提下增加透水率.乙酸纤维素- 丙烯腈( CA - A N) 接枝改性原料的使用. CA 膜的高通量和中等脱盐率吸引了世界各国的重视,但CA 膜耐酸碱性和抗生物降解性能较差. CA - A N 接枝原料扩大了CA 膜的p H 使用范围和耐细菌侵蚀能力[ 17 ] .4. 3 60 Coγ射线对PVDF 膜辐照接枝改性我们采用辐照气相接枝的方法改性聚偏氟乙烯超滤膜. 在聚偏氟乙烯( PVDF) 超滤膜表面进行试验,先通过60 Coγ射线辐照,然后接枝乙烯基单体, 再进行磺化,使聚偏氟乙烯成为具有磺酸基团的聚[ 18 ]4 辐照接枝聚合4. 1 γ射线辐照接枝聚合辐照接枝改性对于聚合物材料的物化特性和制备亲水性的膜是一种行之有效的方法. 60 C o γ射线辐照是利用高能γ射线促使形成的高分子膜的内部结构或表面性能发生变化,从而达到聚合物膜改性的目的. 聚合物改性既可改变膜的物理、机械性能, 又可改变膜的化学或物理化学性能.γ射线辐照对膜性能的影响,根本原因在于膜结构的变化. 成膜高聚物的结构一般可分为 3 个层次:分子结构、超分子结构和微细结构. 分子结构主要讨论高聚物的链结构和分子结构; 超分子结构是指平衡态高聚物长链分子相互间几何排列的特征, 如束状、球晶、片晶、原纤(对于高聚物纤维) 的特征; 微细结构又称为形态结构,是比超分子结构更大的一些单元特征,如高聚物断面结构、组成、形状和空偏氟乙烯.图 2 PVDF 超滤膜辐照、接枝和磺化改性过程示意图实验表明,提高辐照剂量,延长接枝反应时间, 可提高接枝率. 适当提高磺化反应温度和延长磺化反应时间,可增加膜的交换容量. 改性后的聚偏氟乙烯超滤膜的截留率提高,污染度下降,亲水性增强.·100·膜科学与技术第23 卷4. 4 60 Coγ射线对其它膜的辐照接枝改性直接对聚四氟乙烯- 六氟丙烯( F EP) 和四氟乙烯- 乙烯间规聚合物( ETF E) 薄膜进行辐照接枝苯乙烯或苯乙烯和丙烯腈、α- 甲基苯乙烯和丙烯腈的共聚物,或N - 乙基吡咯烷酮与2 - 丙烯酰氨222甲基212丙烷硫酸共聚物( N V P2co2A PS) 单体, 经过磺化作用,可以得到用于燃料电池的稳定性很高的高分子离子交换膜,其膜的离子交换容量( I EC) 可以相当或超过Naf i on 117[ 19 ,20 ] .Ruskov 等[ 21 ]选择适当的反应条件和接枝单体(如丙烯酸) 对低密度聚乙烯和聚四氟乙烯膜改性发现,丙烯酸接枝不仅发生在膜的表面,同时也发生在聚合物的基材上. 由于接枝单体上羧酸基团的存在, 使我们可以进一步得到离子型聚合物或金属丙烯酸络合物. 其结果是改善了膜表面的亲水性、导电性和机械性能.Fang[ 22 ]在PLM G ( 聚甲基谷氨酸)膜上接枝HEMA单体. 使其由疏水性的变为亲水性的多肽, 具有生物相容性.Nakada 等[ 23 ]在PE 膜表面通过对不饱和侧链的高支链化改性. 氨基和羧酸根功能团在丁二烯的环境下通过γ射线辐照多次接入PE 的不饱和侧链,最后在膜的表面形成树枝状的聚合物. 大量的氨基和阴离子交换容量加强其对酸性染料的吸收作用.5 高分子合金5. 1 高分子材料与高分子材料合金膜高分子合金材料是指高分子多成分系统,由两种以上高分子混合而成,通过共混改性,形成一种新材料. 它除了综合原有材料本身性能外,还可克服原有材料中的各自缺陷,并产生原有材料中所没有的优异性能.我们[ 24 ]以PEK、PES、SPSF 为对象,着重研究聚合物共混体系的相容性与膜分离特性的关系. 从热力学理论出发,估算了( PEK) / 磺化聚砜( SPSF) 、PES/ SPSF 和PEK/ PES 三组共混体系的混合热焓ΔH m ,均为部分相容体系. 用绝对粘度法表征高分子共混体系相容性的实验表明, PEK/ SPSF 、PE S/ SPSF、PE K/ PES 共混体系在不同温度和浓度下η- X (高分子溶液绝对粘度- 共混组份的质量分数) 关系均呈非线性,即均为部分相容体系,这与热力学理论估算吻合. 高分子合金超滤膜制备中,改变共混高分子的组成可改变膜的分离特性. 选择适当的共混组成可以优化超滤膜特性,并可通过PEK/ SPSF 共混来制备小孔径超滤膜.还研究了不同共混物组成对成膜性能和膜分离特性的影响, PEK/ SPSF 合金超滤膜具有荷电性,对无机离子具有一定截留率; PEK/ SPSF 高分子合金制成的超滤膜,膜表面的亲水性增加;用扫描电镜表征了PEK/ SPSF 合金膜的结构形貌,发现合金膜特有的海绵结构(图4) ,并随组份中SPSF 比例增加, 膜孔径结构趋于致密[ 25 ] .热孔法测得PEK/ SPSF 合金超滤膜的孔结构表明,合金体系中随SPSF 含量的增加,膜的平均孔径缩小. 合金膜的孔径分布范围在5～15 nm ,平均孔径在6～9 nm. 热孔法测得的热谱图微分曲线反映了膜孔的单位体积分布,合金的相容性较好时得到孔径分布为一个峰值,见图5a ,相容性较差时,出现孔分布双峰现象见图5b[ 26 ] .图3 PEK/ SPSF = 10∶0膜断面SEM 照片图4 PEK/ SPSF = 4∶6膜断面SEM 照片从上世纪80 年代开始,国外开始了对PAN 合金膜的研究, 1983 年, 日本Matsumnto Kiyoichi 等人首先发表了PAN 合金膜制备的文献. 他们将PAN 同丝纤蛋白共混物溶解于ZnCl2 水溶液中,采用冰水作凝固浴制备平板膜[ 27 ] . 从文献报道来看,第4 期陆晓峰等: 超滤膜的改性研究及应用·101·(a) 合金相容性较好时( b) 合金相容性较差时图 5 热谱图微分曲线常采用的共混物有乙酸纤维素、聚砜、聚氯乙烯以及聚偏氟乙烯等[ 28 ,29 ] . 研究人员从共混物的浓度、共混比入手,考察了添加剂、铸膜液温度、凝胶条件对膜性能的影响.5. 2 高分子材料与无机材料合金膜有机高分子具有高弹性、高韧性、分离性能好等优点,而无机材料具有良好的力学和稳定性能. 在膜材料的研究过程中人们发现,将2 种材料有效的结合在一起,得到一种新型的有机/ 无机复合材料,可以同时避免高分子有机膜不耐高温、p H 适用范围窄、机械强度低和无机膜制备工艺复杂、质脆柔韧性差、成本高的缺点.邓国宏等[ 31 ]以聚乙烯醇( PVA) 和烷氧基硅烷为原料,通过相转化方法,制备出不同二氧化硅含量的聚乙烯醇/ 二氧化硅共混的均质膜. 通过热重分析( T GA) ,示差扫描量热法( DSC) 和动态力学分析(DMA) 研究了共混膜的热性能. 结果表明,与PVA 膜相比, PVA/ SiO2 膜具有更高的热稳定性和耐溶剂性能.张裕卿等人[ 32 ] 则将亲水的Al2O3 微粒(粒径1 μm) 添加到PS 铸膜液中, 采用相转化法制备了PSF/ A l2O3 共混膜. 通过对该膜的微观结构分析发现,Al2O3 颗粒均匀地分布于整个膜中,包括孔壁表面和膜表层. 同时A l2O3 和PSF 之间存在的中间过渡相使它们牢固地结合在一起. 在共混膜的表面上具有很多的Al2O3 颗粒,弥补了PSF 膜疏水性强的缺陷.6 表面化学反应6. 1 磺化反应磺化反应是一种最普通的表面反应,通过引入具有负电荷的- SO3 - 离子来改变膜的亲水性. 目前在膜改性中磺化反应是做的最多的,如磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚苯醚等,用磺化材料制得的膜亲水性好,且抗污染性能有所提高.Jerome 和Charles[ 33 ] 采用SO3 气体作为磺化剂,在聚砜分子链上的芳香环接上磺酸基团,使疏水的聚砜膜的亲水性加强. 磺化度可以通过反应程度控制.6. 2 弗克反应弗克反应是指用乙烷、氯甲基乙醚等溶液,以弗克催化剂(AlCl3 、SnC l4 、Z nC l2) 在芳香环上的氢原子发生亲电子取代反应,以便引入亲水化基团CH3 Cl. 也可以利用弗克反应引入- ( CH2 ) 3 SO3 - 和- CH·(CH3) CH2OH 等基团.在Higuchi 和Nakagawa[ 34 ,35 ]的研究工作中,将(CH2) 3 SO3 - 和- CH ( CH3 ) CH2OH 基团引入聚砜超滤膜的表面并将改性的聚砜超滤膜的表面并将改性的聚砜膜进行蛋白分离试验,观测其在膜表面的吸附情况和对膜性能的影响. 结果表明,采用丙烷磺内酯改性的膜表面蛋白吸附最低,与未改性的聚砜膜相比,通量增加了近2 倍.随着更多的膜改性方法的出现,必然使超滤膜分离技术得到更广泛的应用,并在经济建设的实践中发挥更好的作用.参考文献[ 1 ] Osada Y ,Nakagawa T. 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Surface modification ,especially ,to introduce hydrophilic groups onto the surface of the membrane is an effective way. This article reviews the progress in this field ,including the methods such as surfactant adsorption on membrane surface ,plas ma t r eat 2 ment ,radiation modification ,polymer alloy and sruface reaction etc. Key words : ultrafiltration membrane ; surface ; modification。

PAC_AC吸附与超滤膜组合去除二级出水中有机物_陈雪如

2014年第2期（3月）第32卷目前，水资源短缺已经成为制约我国社会与经济可持续发展的重要因素。

为了缓解水资源的供需矛盾，必须进行再生水利用，其成本低、见效快，同时也是防污减排的重要措施[1]。

建立适应不同水质目标与回用需求的再生水净化处理工艺，是控制再生水水质风险、实现再生水安全回用的重要前提。

粉末活性炭（PowderedActivated Carbon ，PAC ）和超滤（Ultrafiltration ，UF ）膜组合可以有效去除水中的有机污染物，因此可作为再生水净化处理工艺。

然而，国内外关于活性炭对超滤膜污染贡献的说法不一，不少研究显示，由于PAC 对溶解性小分子有机物的吸附去除，减少了膜孔堵塞和膜孔内吸附，从而有效缓解了UF 膜污染[2]。

但也有研究发现，对于天然有机物质量浓度较高的原水，PAC 的引入反而会导致不可逆膜污染的加剧[3-4]。

活性焦（ActivatedCoke ，AC ）是以褐煤为主要原料研制出的一种外观呈暗黑色的多孔含碳物质，是没有得到充分干馏或活化的活性炭类吸附剂。

与活性炭相比，用活性焦作吸附剂，成本将大幅度降低，因此引起很多业内人士的关注。

笔者比较了PAC 和AC 两种吸附材料对北京市某污水处理厂二级出水中有机物的吸附去除效果，并探讨了PAC 和AC 投加对超滤膜比通量的影响，进而提出了一种有效的再生水净化处理工艺。

1实验材料与方法1.1实验材料果壳粉末活性炭（200～300目、碘值700～1000mg/g 、亚甲蓝值100～150mg/g ）、活性焦（200～300目、碘值620mg/g 、亚甲蓝值60mg/g ）；超滤膜（纤维素膜，截留分子量为10万D al ）；5、10、15、20mg/L 的邻苯二甲酸氢钾（化学纯）和碳酸钠（化学纯）混合溶液。

实验原水为北京市某污水处理厂二级出水，其水质指标见表1。

1.2实验方法分别投加一定量的PAC 和AC 于原水中，使其质量浓度分别为20、40、60、80、100mg/L 。

超滤膜技术在水污染处理过程中的应用

超滤膜技术在水污染处理过程中的应用摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，人们的生活水平日益提高，对水的质量提出了新的要求。

然而，在水处理中，由于各种内外部因素，出现了各种问题，难以有效改善水质。

因此，在未来的水处理中，将加强超滤膜技术的应用，以有效改善水质，促进水处理工作合理、有序，为人们的日常生活和工作提供更好的水资源。

关键词：环保工程；水处理；超滤膜技术；应用前言水处理是环境工程的重中之重。

水处理较好，可以有效保护环境，提高水资源的利用率。

因此，水处理尤为重要。

水处理技术有很多，其中超滤膜技术作为环境工程水处理技术应用最为广泛。

近年来，超滤膜技术因其优异的去除水中颗粒和胶体的能力而被广泛应用于饮用水处理中。

被广泛使用的超滤膜技术可以彻底去除病原体和颗粒杂质，大大提高饮用水的安全性。

超滤膜技术有效去除水体中所含的污水、废水等杂质，提高水资源的循环利用效率，实现水资源的有效净化。

1超滤膜技术概述1.1超滤膜技术基本原理超滤膜技术是一种重要的膜处理技术。

膜处理技术的基本原理是利用滤膜滤除水中的颗粒物、杂质和微生物，从而将水和污染物分离。

超滤膜技术广泛应用于环境工程中的水处理。

在压力的作用下，污水中所含的水、无机盐等小分子溶质被滤膜的微孔截留在滤膜一侧。

它穿过滤膜的微孔，滞留在滤膜的反面，使污水分离和净化。

超滤膜技术能有效分离聚合物杂质和污染物，在环境工程中具有很高的应用效果，主要用于污水处理、污水循环利用、油基污水净化、海水淡化等。

1.2超滤膜技术的基本特点超滤膜技术是一种不使用化学试剂的物理处理技术，近年来以聚合物分离膜研究为主导，发展迅速。

根据超滤膜技术的具体应用性能，超滤膜技术在水处理中具有以下基本特点：一是超滤膜技术使用化学试剂和化学品，可以避免工艺过程中的二次水处理，避免污染问题。

其次，超滤膜技术采用了较为先进的超滤膜形态，与常规膜技术相比，过滤效果显著提高，可以全面提升水处理效果。

第三，超滤膜技术的应用相对容易，可以实现水处理过程的自动化。

环保工程水处理中超滤膜技术研究

环保工程水处理中超滤膜技术研究摘要：超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术，介于微滤和纳滤之间。

超滤膜技术在水处理方面具有能耗低、操作压力低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优点，广泛应用于饮用水净化、生活污水回收、含油废水、纸浆废水、海水淡化等水处理中。

本文对超滤膜技术进行了概述，分析了超滤膜技术的基本原理以及超滤膜技术的特点，阐述了环保工程水处理中超滤膜技术的应用，最后展望了的超滤膜技术的发展前景。

关键词：超滤膜技术原理特点环保工程水处理超滤膜是一种孔径规格一致、额定孔径范围为0.001至0.02微米的微孔过滤膜。

超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，其截留机理是以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及低分子量溶质通过，从而达到溶液的净化、分离、与浓缩的目的。

一、超滤膜技术概述超滤（ultra filtration，简称uf）是溶液在压力作用下，溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧，而高分子溶质或其他乳化胶束团被截留，实现从溶液中分离的目的。

其截留机理主要是筛分作用，但有时膜表面的化学特性，例如膜的静电作用也起着截留作用。

超滤分离时是在对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附，在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止，而水、无机盐及低分子物质透过膜。

超滤膜的性能通常是指膜的物化性能和分离透过性能，超滤膜物化性能主要包括膜的机械强度、耐化学药品、耐热温度范围和适用ph值范围等，分离透过性能主要指超滤膜的水通量和切割分子量及截留率。

超滤膜技术作为一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术，介于微滤和纳滤之间。

超滤膜是悬浮颗粒及胶体物质的有效屏障，同时超滤膜也可以实现对两虫、藻类、细菌、病毒和水生生物的有效去除，从而达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。

超滤膜污染类型及原因

超滤膜污染类型及原因超滤过程中的膜污染被理解为在保持透过液流量不变的情况下，跨膜压力（TMP）逐渐增加的现象（反之亦然，即进料压力不变的情况下，透过液流量逐渐减少），这通常是由于进料中污染物沉积或吸附在膜表面或膜孔内部引起。

膜表面的污染有时也会由以下原因造成：•预处理不充分•上游工艺混凝剂投加过量•材质（如泵、管道等）选择不当•化学加药系统出现故障•反冲洗不充分及停车不当•操作控制不当•长期缓慢积累的沉淀物•进料成分发生改变•进料或透过液中生物污染•进料中油和无机物污染从污染的机理来看，污染基本上可分为三类，即形成滤饼层、膜孔吸附和膜孔堵塞。

滤饼层通常由于污染物尺寸过大无法进入到膜孔内，从而沉积在膜表面引起，对水的透过造成额外阻力，导致跨膜压力升高。

膜孔吸附通常发生在污染物尺寸小于膜孔径时，污染物沉积在膜孔内壁上，造成孔径减小，增加了水的流动阻力。

最后，当污染物尺寸大小与膜孔径相当时就会出现膜孔堵塞，导致膜孔的数量下降，也增加了水的流动阻力。

根据污染物的性质，污染也可分为以下四类：颗粒污染：此类污染是由进料中含有的有机和无机颗粒物、悬浮固体、胶体以及浑浊物所引起，这些污染物的尺寸通常大于膜的孔径，可以通过上游预处理（如絮凝、沉淀、澄清或介质过滤）来降低。

此类污染常见的清洗方法是空气擦洗和反洗。

生物污染：此类污染是由微生物在膜上附着和生长所引起，可能还会形成粘性生物膜。

可以通过在线加氯或杀菌剂，以及使用吸附（如粉末活性炭或颗粒活性炭）消除营养物，或在上游进行混凝来减少生物污染。

生物污染常用的清洗方法是使用氧化剂或杀菌剂（如次氯酸钠、氯气、过氧化氢、亚硫酸氢钠）进行清洗。

无机污染：此类污染是因无机物（如钙、镁、铁、锰）在膜上沉淀所引起，可以通过氧化/沉淀和过滤预处理，或者在某些情况下使用低硬度水源进行碱性化学加强反洗来减少。

无机污染常用的清洗方法是使用酸（如盐酸、硫酸、柠檬酸或草酸）进行化学加强反洗或者化学清洗。

超滤膜在水处理中的污染及其控制措施

超滤膜在水处理中的污染及其控制措施超滤膜污染控制技术是超滤膜技术推广的关键，超滤膜污染受到膜结构和特性，温度、压力、水中杂质、原生水质等因素的影响，造成超滤膜通水量减少、能耗增加、生产成本升高。

超滤膜清洗时比较复杂，并且还要使用化学药剂，会对周围水质造成再次污染。

超滤膜清洗难度大，在对超滤膜进行清洗过程中要对超滤膜污染问题进行区别对待，提前做好各项准备，当超滤膜污染超标时，及时地进行超滤膜清洗。

通过超滤膜与粉末活性炭的组合工艺、混凝剂超滤膜组合工艺等工艺创新可以提高超滤膜污染工作效率。

本文通过对超滤膜在水处理中污染的原理和特点的分析，根据对超滤膜污染影响因素的探究，提出超滤膜在水处理中的污染控制措施，以期促进超滤膜技术的发展。

标签：超滤膜；水处理；污染；控制措施引言随着科学技术的发展，膜过滤技术得到较快的发展，使用膜过滤技术可以有效去除水中的微生物、细菌、无机颗粒和有机物，超滤膜水处理技术具有良好的物化性能和分析性能，能够满足环境工程水质要求。

超滤膜技术可以实现对水的净化、浓缩、分析，有效实现水体净化，并且成本低，有着较好的发展前景。

可以通过促进科技创新，逐步转变经济发展方式对超滤膜进行技术创新，促进企业健康发展，企业在获得经济效益的同时可以获得社会效益和生态效益。

1、超滤膜技术概念1.1 超滤膜技术工作原理。

超滤膜技术是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程，即在一定的压力作用下，当含有大、小分子物质两类溶质的溶液流过被支撑的膜表面时，溶剂和小分子溶质（如无机盐类）将透过膜，作为透过物被收集起来；大分子溶质（如有机胶体等）则被膜截留而作为浓缩液被回收，从而可以实现对水质净化和浓缩，分离出相关溶液的技术。

超滤膜技术在应用中介于微滤和纳滤之间，膜孔径范围为0.005-0.1μm，截留分子量为1000-500，000道尔顿左右。

超滤膜工作原理主要体现在一定压力下进行过滤的半透性的膜。

受到压力的作用，溶液中的溶剂和低分子量的溶质会通过超滤膜上的孔洞到达膜的另一侧。

浅谈超滤膜污染及其技术防治

由于科技发展水平的限制，当前还无法将膜的污染形式与污染物的受力情况建立量化联系，但若能通过膜前预处理
愈加先进的新工艺应运而生，其中膜技术的发展尤为显著。
膜技术被誉为 “ ２１世纪的水处理技术 ” ，常见的膜分离法主要有：微滤（ＭＦ）、超滤（ＵＦ）、反渗透（ＲＯ）、纳滤（ＮＦ）、电渗析（ＥＤ）、渗析（Ｄ）、渗透蒸发（ＰＶ）、液膜（ＬＭ）等，
中图分类号：Ｘ７０３３
超滤技术
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－７９７３（２０１３）１０－０１１４一Ｏ２三、超滤膜污染的技术防治
１．完善膜前预处理
一
、
随着经济的发展与人们生活环境的改善，饮用水标准也在不断提高。在传统水处理工艺对致病原生动物、蓝藻的处理效果不佳和有消毒副产物残留等局限性逐渐显露的同时，
膜的污染作为限制该技术发展的重要问题，也得到了越来越多的重视。文中通过终点介绍超滤污染的技术防治，认为完善膜前预处理、优化膜结构、改善操作流程和重视膜清洗将在很大程度上解决膜污染问题。关键词：超滤；膜污染；预处理；操作流程；膜清洗

超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究

超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究【摘要】超滤膜技术是目前环境工程水处理领域中一种重要的技术手段。

本文从超滤膜技术的原理入手，探讨了其在污水处理、饮用水处理和工业废水处理中的应用情况，并分析了超滤膜技术的发展趋势。

研究发现，超滤膜技术在实际应用中具有明显的优势，能够有效去除水中悬浮固体、颗粒和有机物质。

通过对超滤膜技术的应用研究，可以提高水处理效率，减少污染物排放，保护水资源。

未来随着技术的不断进步和应用领域的拓展，超滤膜技术在环境工程水处理中的应用前景将更加广阔。

展望未来，有必要加强对超滤膜技术的研究，推动其在环境工程中的应用，为水资源的保护和水质的改善做出更大的贡献。

【关键词】超滤膜技术、环境工程、水处理、应用研究、污水处理、饮用水处理、工业废水处理、发展趋势、前景、研究成果、展望。

1. 引言1.1 背景介绍超滤膜技术是一种新兴的膜分离技术，通过使用微孔大小在0.001~0.1微米（μm）之间的膜对水进行过滤，能有效去除水中的微生物、有机物质、重金属离子和胶体颗粒等杂质。

随着各种污染物排放量的增加和水资源短缺的日益严重，超滤膜技术在环境工程水处理中的应用备受关注。

近年来，我国水污染和水资源利用问题成为社会关注的焦点，超滤膜技术在水处理领域的应用潜力巨大。

通过超滤膜技术处理污水，不仅可以将水中有害物质有效去除，还可以提高水资源的再利用率，减少对自然水源的依赖。

研究超滤膜技术在环境工程水处理中的应用具有重要意义。

本文旨在探讨超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究，深入分析其原理和在污水处理、饮用水处理、工业废水处理等方面的应用情况，旨在为超滤膜技术的推广和应用提供科学依据和技术支持。

通过本文的研究，可以为解决我国水资源短缺和水污染问题提供新的思路和方案。

1.2 研究意义超滤膜技术能够有效去除水中的大颗粒悬浮物、胶体颗粒、细菌等杂质，提高水质的纯净度，可以从根本上解决水资源污染的问题，保障人们日常生活用水的健康安全。

超滤技术处理过程中的膜污染及减缓技术概述

超滤技术处理过程中的膜污染及减缓技术概述******************摘要：超滤技术是一种基于物理筛选和微滤原理的膜分离技术，它利用膜两侧的压差去除水中的杂质，从而实现大小物质的分离。

它具有处理效果好、分离效率高、微生物安全性高、压力要求低、节能环保、易于自动化控制等优点。

世界上第一座超滤膜水厂建成后，超滤技术在世界各地得到了迅速发展。

我国对超滤技术的研究起步较晚，但近年来发展迅速。

目前已广泛应用于饮用水处理、高级污水处理、含油废水处理和海水淡化。

超滤技术已在杭州、北京、天津、无锡、甘肃、内蒙古等全国各地的水处理厂得到应用。

超滤膜作为超滤技术的核心部分，其孔径一般为1～100nm，通常属于不对称膜，分为功能层和支撑层两部分，分别起截留和支撑作用。

在超滤工艺的应用中，存在着小分子物质去除效率低、超滤膜污染等问题。

超滤膜污染后，处理效果变差，处理效率降低，出水水质达不到标准。

此外，影响膜污染的因素很多，包括进水水质、污染物类型、膜的结构和性能，因此膜污染已成为制约超滤技术进一步广泛应用的主要问题。

本文综述了国内外膜污染的原因、超滤膜污染的污染物及主要控制措施，以期为超滤技术的进一步发展提供重要依据。

关键词：超滤技术处理；膜污染；减缓技术1 超滤膜污染原因超滤膜污染的原因非常复杂，涉及水中杂质、水本身和超滤膜之间的交叉作用。

采用超滤技术进行水处理时，基于物理和机械筛选原理的超滤膜将粒径大于膜孔径的大分子杂质截留在入口侧的膜表面，形成滤饼层，降低膜通量。

当膜表面周围区域杂质含量过高时，也会发生浓差极化，使处理效果变差。

当杂质的粒径接近或小于膜孔径时，一些杂质会吸附在膜孔中，导致膜孔堵塞，降低处理效率。

根据物理方法能否去除污染物，膜污染可分为可逆污染和不可逆污染。

一些学者还将膜污染分为三类：可去除污染、不可去除污染和不可逆污染。

这种分类方法认为，任何方法都无法消除不可逆污染。

超滤技术的运行方式和条件也会影响膜污染。

影响超滤膜污染的因素

超滤膜污染：一旦料液与膜接触，膜污染即开始，即由于溶质与膜之间相互作用而产生吸附，开始改变膜特性。

对于超滤而言，若膜材料选择不合适，此影响相当大。

与初始纯水透水率相比，可降低20%〜40% ；污染严重时能使膜通量下降80%以上。

膜污染指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化。

此时，根据体系的不同，膜的渗透流率的衰退过程可能是一步完成的，也可能是几步完成的。

影响超滤膜污染的因素：纵观膜污染过程可分为两个阶段：
第一阶段是溶质被吸附在膜上，这个过程在蛋白质分子或其他溶质分子同膜接触IO分钟内便完成，使膜通量降低约30%;
第二阶段是使膜通量相对缓慢连续地降低，且这种降低趋势不依赖于料液中大分子溶质的浓度以及操作的水力条件。

这种现象的形成主要是由于膜孔道堵塞表面缓慢形成凝胶层，其过程是不可逆的，膜污染程度同膜材料、粒子或溶质的尺寸大小，膜与溶质，溶质与溶剂，溶剂与膜之间相互作用力的大小(以膜与溶质之间相互作用力为主），膜的单皮层或双皮层结构，膜的孔隙率，粗糙度等特性，保留液中溶剂以及大分子溶质的浓度、性质、溶液的PH值、离子强度、电荷组成、温度和操作条件等有关。

深圳市陶氏水处理有限公司专业生产RO纯水机，压力桶、小连通，PE管，滤芯、滤壳和RO机各个零部件，水家电产品及配件。

超滤膜污染的原因危害及处理办法

超滤膜污染的原因危害及处理方法一、超滤膜污染的原因分析超滤膜的污染主要是内膜材料及溶液溶质的化学特性所导致的，膜与溶质之问相互作用而产生的后果。

无论是在何种应用场合，超滤处理所分离的对象大多为溶解态或胶体态的大分子量有机物质，当这些物质和由人工合成的有机高分子材料制成的超滤膜相接触时，在溶质与膜材料之间会产生较为强烈的附着、吸附乃至结合的倾向，从而在膜表面上形成吸附污垢层，造成膜的污染。

此外，膜的污染还包括料液中悬浮物在膜表面的沉积。

超滤膜一旦被污染，将引起膜透水通量的下降，并且这种通量的衰减通常是不可逆的，这样就会导致超滤过程无法进行较长时间的稳定操作，影响超滤效率的充分发挥。

二、膜污染的控制措施有：①通过有效的清洗将膜的透水性能得到恢复；②采取过滤、混凝沉降等措施对料液进行预处理；③增加膜面的切向流速，降低边界层厚度，提高传质系数；④选择适宜的操作压力，避免增加沉淀层密度及厚度；⑤研制开发具有较优抗污染性能的制膜材料。

三、如何选择超滤膜的清洗膜的清洗效果在规定的操作条件下，超滤膜的使用寿命通常为12～18个月。

由于超滤过程中溶质与超滤膜之间的相互作用，会使膜表面形成吸附积淀层而导致膜的污染，因而必须对膜进行定期的清洗，以恢复和保持膜的透水通量，延长膜的寿命。

膜的清洗方法有水力清洗、药剂清洗和机械清洗等方式，通常应根据膜及处理料液的性质以及膜组件的形式进行确定。

由于超滤工艺中处理对象多为大分子和胶体溶液，膜极易被污染，超滤膜需要定期清洗。

清洗溶液的配方一般根据膜的性质和污染物的种类来确定。

例如加洗剂对蛋白质、多糖类及胶体污染有较好的清洗效果；乳化油废水，例如机加工企业的冷却液、羊?加工行业的洗废水，多采用表面活性剂和碱性水溶液对膜面进行清洗；乳胶污染常采用低分子醇及丁酮；纤维油剂污染除用温水清洗外，还定期用工业酒精清洗；用膜工艺处理生活污水时常采用次氯酸钠溶液等。

如果有现成的资料，其清洗配方和清洗周期需通过试验确定。

超滤法处理油田采出水技术及其膜污染机理研究方法

超滤法处理油田采出水技术及其膜污染机理研究方法引言随着石油开采的不断发展，油田采出水作为一种废水资源得到了越来越多的关注。

超滤法作为一种环保的水处理技术，在油田采出水处理中发挥着重要作用。

本文将介绍超滤法处理油田采出水的技术原理和应用，同时探讨超滤膜污染的机理及研究方法。

超滤法处理油田采出水技术原理超滤法是一种利用膜分离原理将水中的悬浮固体、胶体物质和高分子有机物截留在膜表面，从而实现水的净化的方法。

在处理油田采出水时，超滤法可以有效去除水中的油脂、悬浮物和部分溶解有机物，从而提高油田采出水的水质。

超滤法处理油田采出水的技术流程一般包括预处理、超滤处理和后处理等步骤。

预处理主要是去除水中的大颗粒杂质，为后续的超滤处理提供良好的操作条件。

超滤处理过程中，水通过膜孔被压力驱动向膜流动，较大的颗粒和有机物被膜截留，而较小的溶解物质则通过膜孔排出。

后处理则是对超滤后的产物进行处理，通常包括膜清洗、膜再生等步骤。

超滤膜污染机理超滤膜在处理油田采出水过程中容易发生污染现象，主要包括膜堵塞和膜污染两种。

膜堵塞是指水中的颗粒物质在膜表面聚集形成膜层，导致膜的通透性下降；膜污染则是指水中的有机物质、微生物等在膜表面或膜孔内聚集，影响水的通过。

超滤膜污染的机理可以归纳为物理吸附、化学吸附和生物附着等过程。

物理吸附是指水中的颗粒物质在膜表面吸附形成膜层，阻碍水的透过；化学吸附则是指水中的有机物质与膜材料发生化学反应，导致膜的污染；生物附着则是指水中的微生物在膜孔内繁殖生长，形成生物膜，造成膜的污染。

膜污染机理研究方法为了有效预防和解决超滤膜污染问题，研究膜污染的机理显得至关重要。

常用的研究方法包括实验研究和理论模拟两种。

实验研究主要包括膜通透性测试、膜污染试验等。

通过对超滤膜在不同条件下的通透性测试，可以了解膜的清洁度和污染状况；而通过模拟不同情况下的膜污染试验，可以探讨膜污染的机理及解决方法。

理论模拟则是通过建立相关的传质模型和反应动力学模型，模拟超滤膜污染过程中物质的传输和相互作用。

超滤膜技术在环境工程水处理中的运用分析_1

超滤膜技术在环境工程水处理中的运用分析发布时间：2023-03-20T07:13:36.206Z 来源：《科技新时代》2023年第1期作者：孔梦杰[导读] 超滤技术是一项广泛应用的水质处理技术孔梦杰安徽世标检测技术有限公司安徽省合肥市230000摘要：超滤技术是一项广泛应用的水质处理技术。

超滤技术一般是利用超滤膜将水中的悬浮物、胶体、细菌和大分子有机物等污染物滤掉。

环境保护工作既是我国实现“双碳”发展目标，又是落实生态文明建设的重要理念。

而污水处理工作作为环境保护工作中的重点工作内容，该工作可以有效改善我国水资源质量，高质量污水处理工作亦是提高城市环境的关键，只有开展有效且符合当前城市实际现状的污水处理工作，才可以有效提高人们的生活质量。

关键词：超滤膜技术；环境工程；水处理引言随着我国城市化建设的不断完善与扩张，人口的数量以及城市人口密度逐渐增加，这会增加污水的排放总量，为污水处理工作带来压力。

若污水没有得到正确的处理，则会直接污染可用的水资源，严重的话会造成不可逆的水资源污染，威胁人们的身体健康。

1超滤膜技术工艺原理超滤膜技术是通过压力将液体中的溶剂与低分子量溶质从滤膜一端的空隙输送到另一端，可通过滤膜将高分子量溶质拦截，实现液体物质截留的效果。

这种超滤膜技术的作用机理是一种分子筛选作用，同时其表面还含有一定的化学物质，可通过静电作用过滤物质，同时滤膜还可以随液体运动进行浓缩与过滤更小的分子量溶质，让溶质穿过滤膜小孔，将病毒、杂质、藻类等物质隔绝在膜的另一端。

相关研究表明，超滤膜技术的物质截留效果可将粒径500~500000nm的物质进行隔绝，而滤膜上的孔径范围一般为0.002~0.1μm，拥有0.2MPa左右的静压差，因此，在处理过程中可将水资源中的高分子物质进行隔绝，隔离其中的有害物质，同时还应计算膜阻力。

2超滤膜技术在环境工程水处理中的运用2.1含油废水的处理含油废水既包括工厂的排放，还包括群众日常的生活饮食，特别是在餐饮企业中由于运用大量的食用油，为此该类废水中的含油量较高。

水处理设备中超滤膜污染的研究进展及其控制措施等资料下载

水处理设备中超滤膜污染的研究进展及其控制措施等资料下载水处理设备中超滤膜污染的研究进展及其控制措施对膜污染机理的研究是膜滤技术的关键，关于膜污染的机理说法不一，可以肯定的是处理溶液中粒子与膜材料的互相作用是影响膜污染的最主要的因素[1]，广义的膜污染不仅包括由于堵塞引起的污染，不可逆的吸附污染，而且包括由于浓差极化形成的凝胶层的可逆污染。

Katsoufidou[2]等人在对膜机理研究过程中发现，膜孔堵塞和泥饼层形成是造成膜污染的主要原因。

Zheng[3]等人研究也发现，在处理生活污水中，比超滤膜孔径大的溶解性有机物是构成膜污染的主要成分，产生的膜阻力超过总膜阻力的50%，整个膜污染阶段分为三个阶段，第一阶段生物聚合物不断进入到膜孔里，随着生物聚合物浓度相对较高时，所有的孔在短时间内被堵住;第二阶段是随后的迁移性生物聚合物沉积在之前的已经吸附在孔内的生物聚合物上，从而形成膜污染，第三阶段，随着越来越多的迁移性生物聚合物聚集在膜表面，形成凝胶层和泥饼层。

随着生物聚合物浓度的变化，膜污染阶段可能变成两种阶段或阶段之间可相互转换。

2.膜污染的影响因素影响膜污染主要有膜或膜组件自身特性、运行条件、原水水质、污泥混合液的性质等四大因素。

2.1膜或膜组件自身特性膜或膜组件自身特性对控制膜污染十分重要。

在超滤过程中,膜、溶质和溶剂之间的相互作用受到膜材质、孔径、孔分布、外形尺寸、憎水性、带电荷、表面粗糙度等因素的影响,且膜表面特性对于细菌的生存也起着重要作用。

Choo等[4]研究发现，在对聚矾膜、纤维素膜和聚偏二氟乙烯(PVDF)膜的污染比较中得出，PVDF的膜污染最小，膜表面张力的分散组分越多，越容易发生粘附污染，且疏水性膜的膜阻力大于亲水性膜;Shimizu等[5]研究了MBR中膜孔径为0.01-1.60μm的一系列膜的过滤性能，结果表明膜孔径为0.05-0.20μm的膜的通量最大;当膜所带电荷性与溶液所带电荷性相同时，产生电斥力能够减轻膜污染;膜表面的粗糙度对膜孔堵塞也有一定的影响。

超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究

超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究发布时间：2021-09-16T05:51:26.539Z 来源：《中国建设信息化》2021年11期作者：曹兴玲[导读] 随着经济社会的发展与科学技术的进步，曹兴玲青海夏都职业健康监测评价有限责任公司青海，西宁 810000摘要：随着经济社会的发展与科学技术的进步，水处理工作得到了极大的发展，越来越多先进的科学技术被广泛运用于环境工程水处理工作中，超滤膜技术就是其中一项应用较为广泛的技术，具有稳定性较强、操作较为简便、产生的污染较小、运行成本较低等优势，但由于各项主客观因素的影响，现阶段超滤膜技术的运用还存在诸多不足，亟待改进。

鉴于此，本文先是阐述了什么是超滤膜技术，又探究了超滤膜技术的运用不足，最后详细研究了环境工程水处理中超滤膜技术的运用，仅供相关人员进行借鉴与参考。

关键词：超滤膜技术；环境工程；水处理1超滤膜技术的概述在生物分离技术中使用超滤膜过滤是一种常用技术，这项技术的原理就是超滤膜两侧的液体存在着通透量的差距，往往分子量比较高的一侧溶液可以通过超滤膜的过滤，流到分子量比较低的一侧，直到溶液两侧的等渗差为零，溶液之间分子平衡，通过这种技术，可以应用在液体的杂质分离中来。

筛选是应用超滤膜技术实现水体净化的主要方式。

物化与分离是超滤膜技术的两大性能，其中耐热性与耐药性是物化的特点，分离的本质是利用超滤膜的过滤原理对于分子进行过滤的过程。

超高清洁效率性能是超滤膜技术的自身特点，相比较传统工艺而言，超滤膜技术整体的效率与质量具有相对高的优势，其可以有效防止对水体环境造成二次污染，可减少在施工过程中对化学药品的使用次数，此外，其还有简单操作、方便使用的特点。

2环境工程水处理中超滤膜技术的应用不足2.1?污染处理问题在污水处理中对超滤膜技术的应用，污水当中的胶体存在的细菌和膜会产生物化反应，其在膜的表面被吸附或者沉积，对污水处理效果会产生促进的同时，对膜会造成相应的污染。

膜污染机理的研究和防治措施

力的方法，该方法包括了各种膜-有机物的相互作用形式(如静电作用、酸碱作用等)，只需知道膜和有机污染物的特性，便可进行计算。该方法可用于描述各种条件下发生的污染(各种膜、各种污染物、各种溶液条件等)，避免耗费大量时间、财力和资源进行试验来获得膜污染潜力。
1.2.2 污染层的成分和结构
膜污染层的结构同样也是近年来的研究热点之一，解析污染物的化学组成和空间结构对污染物的去除有指导意义。Wang 等在恒流死端过滤装置中分析了 MBR 上清液中 SMP 对膜污染的影响峥 o。膜污染速度快时，SMP 截留率高，且出水污染物浓度不断下降，表明 SMP 在膜表面形成凝胶层；而污染速度慢时，SMP 仅在初始阶段由于吸附被截留。在 SMP 的组分中，多糖物质的截留率高达 75％，是形成凝胶层骨架的主要成分，蛋白类物质(截留率约 50％)和腐殖酸(几乎不被截留) 很少参与骨架搭建。加人 EDTA 后膜污染大大减轻，说明二价离子与多糖类物质之间的架桥作用对形成凝胶层具有重要作用。进一步利用滴定试验分析了 MBR 膜表面积累的 SMP 官能团，发现氨基和羧基是与二价离子配位的主要官能团。计算结果也表明，被膜截留的氨基和羧基量与 Ca、Mg 和 Fe 的量相当。Zhang 等利 [7] 用共聚焦激光扫描显微镜和荧光显色方法对 MBR 中的污染膜进行分析，针对不同成分采用不同颜色的荧光染料，发现被污染膜丝上不同深度生物膜的成分有较大差异。该分析方法为解析 MBR 膜丝上生物膜污染层的结构提供了新的途径。 Brink 等对 MBR 中膜表面凝胶层进行 TOC、扫描电镜和 x 射线能谱(EDX)的分析。当通量恒定为 76 L／(m2·h)时，膜阻力在前 6 h 内没有明显上升，之后呈指数形式增加，同时膜表面的 TOC 含量由 3．3μg／cm2 上升至 6．59 μ g／cm2。扫描电镜结果表明凝胶层厚度为 30 μ m，EDX 结果表明凝胶层表面含硅。以上研究表明，MBR 膜丝污染层的结构相当复杂，呈现出有机大分子、无机金属离子、无机非金属元素和微生物细胞相互交联的网状结构。

超滤膜材料抗污染改性方法研究进展

对生物分子吸附产生高能阻碍作用．
１１游离自由基引发聚合．
Ａｓｔｋｎ等ｌ］ＰＯ接枝聚丙烯腈（ＡＮ）ａｅｉ３用Ｅ “ Ｐ并与ＰＡＮ共混制备ＰＡＮ／ＡＮｇＰＯ共混膜，Ｐ ——Ｅ对ＢＡ、藻酸钠和腐植酸进行过滤试验表明，性膜Ｓ海改表面以可逆污染为主，纯水清洗或反洗后可完全恢复初始透水性．ｓｅＨｅｔｒ等ｌ合成了ＰＭＭＡ－＿Ｏ— ５］（ｒＰＥ共聚物，与聚偏氟乙烯（Ｖ）备共混膜，Ｍ）并ＰＤＦ制透水性为未改性膜的２倍．ｈｎ［通过表面臭０Ｃａｇ等６］
的添加剂．ｏｇ等ＥＤｎ。州分别将Ｐ（ＥＭＡ）聚甲基ＰＧ、丙烯酸环氧丙酯（ＧＰＭＡ）和聚丙烯酰胺（ＡＭ）Ｐ接
枝在氯甲基化聚砜（ＭＰＦ）表面上．ＭＰＦｇＣＳ膜ＣＳ－—
ＰＡＭ膜表面更粗糙，ＡＭ刷呈现蘑菇状．量Ｐ过
关键词：滤膜；抗污染；两性基团；亲水链段超
中图分类号：Ｑ０８８Ｔ２．
文献标识码：Ａ
文章编号：１０ —９４２１）５００ — ７０７８２（０１０ — １００面的污染．此外，与水形成氢键的中性电荷共聚物也
第３卷第５１期２１年１月０１Ｏ
膜科Leabharlann 学与技术
Ｖｏ．１Ｎｏ５１３．Ｏｃ．２１ｔ０１

超滤膜污染成因及改性措施研究进展

超滤膜污染成因及改性措施研究进展寇相全（哈尔滨工业大学建筑设计研究院，哈尔滨 150090）摘要：超滤膜因其优越的性能，广泛应用于生物制品、医药制品和食品工业的分离、浓缩以及纯化环节。

然而，膜污染问题一直制约着超滤膜的进一步发展。

在膜污染发生之前，可以通过化学改性（等离子改性、表面涂层包覆改性、共混改性）的方法来改善膜的防污性能。

文章综合国内外的相关研究成果，介绍了超滤膜的污染形式以及改性方法。

关键词：超滤膜；膜污染；膜改性中图分类号：X701 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2021）03-0054-04超滤膜作为一种安全、便捷、高效的分离工具，在水体净化和污染物处理方面得到了长足发展和广泛应用[1, 2]。

“超滤”这个术语在1907年由Benchold首次提出，它指的是静水压促使液体通过半透膜[3]。

这种分离技术针对的是分子量较高的分子和悬浮固体，具体取决于特定膜所规定的截留分子量（MWCO），以及其他由膜性质所决定的因素，如分子形状、电荷和流体动力条件[4]等。

超滤膜实现分离的主要原理是尺寸排除与筛选，然而，由于可能存在各种化合物，粒子和膜之间可能发生各种各样的反应，这些反应的存在也可能会对分离过程产生影响。

通过扫描电镜观察到超滤层是一层均匀的海绵层，具有良好的附着力，适宜厚度约为9mm（见图1）[4]。

图1 超滤膜膜孔结构1 超滤膜的污染1.1 污染形式超滤膜污染通常是通过吸附、堵塞孔洞、形成滤饼或凝胶等产生的。

当溶质、粒子与膜之间存在特定的相互作用时，就会发生吸附。

这是分离蛋白质和腐殖酸（HA）等大分子时的常见问题，通常是不可逆的[5]。

如果不进行化学清洗，被此类大分子污染的膜就无法恢复。

由于超滤膜的孔径大小与许多大分子相当，孔内吸附引起的内污染是造成超滤膜整体通量下降的主要原因之一。

吸附的热力学性质使其区别于其他形式的沉积，这些沉积是由施加在沉积物上的外力造成的，而不是热力学平衡的结果[6]。

膜污染的机理和数学模型研究进展

膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象［３］。对于膜污染机理的深入研究和通过数学模型对污染进行预测，可以对污染进行更好的防控。
１污染物的类型
按照污染是否可逆，膜污染阻力还可以分为可
逆污染阻力Ｒｒ和不可逆污染阻力Ｒｉｒ。吸附和孔堵过程一般不可逆，通过反冲等物理方法不可去除；浓差
极化阻力过滤过程停止即消失，可逆；滤饼层阻力经
反冲可去除其大部分，属于部分可逆。按照污染的位
置，膜污染阻力还可以分为外部污染和内部污染，一
般孔内吸附和孔堵属内部污染，膜表面吸附、浓差极
ｄｔｄＶ
ｎ
（３）
或ｄＪｄｔ
＝－ｋＪ（ＪＡ０）２－ｎ
（４）
ｎ取值的不同，可得到不同模型［１２］：
（１）ｎ＝２时为完全孔堵模型：此模型假设孔径
远大于粒径，每个到达膜的颗粒都参与堵塞，并且颗
粒不会重叠，此种情况与一般过滤实际情况不符。
（２）ｎ＝１时为中间孔堵模型：
Ｊｖ（ｔ）＝（１＋Ａｔ）Ｊνｏ
２
水处理技术
第３３卷第６期
表１不同过滤阻力的特点Ｔａｂｌｅ１Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
阻力名称
导致通量下降的原因
特点
膜自身阻力Ｒｍ吸附阻力Ｒａ
孔堵阻力Ｒｂ浓差极化阻力Ｒｃ
滤饼层阻力Ｒｃａｋｅ
阻力名称导致通量下降的原因特点膜自身阻力rm吸附阻力ra孔堵阻力rb浓差极化阻力rc滤饼层阻力rcake不导致通量下降被分离溶质在膜表面或膜孔内沉积进而吸附其他的分子形成污染被分离溶质在膜表面或膜孔内形成阻塞造成通量下降由于膜表面上溶质的浓度成梯度增加即边界层渗透压升高使得膜的渗透通量下降浓差极化使膜表面的溶质浓度大于其饱和溶解度在膜表面吸附沉积而产生滤饼层恒量由膜自身性质决定不同膜的自身阻力差别很大过滤前期迅速增大并达稳态吸附饱和所占比重随料液性质不同而不同不可逆过滤前期增加明显滤饼层形成以后几乎不再增长不可逆随过滤过程存在过滤停止即消失在总阻力中所占比例较小可逆过滤前期很小随时间不断增长在过滤中后期逐渐对膜通量随时间的变化起主导作用部分可逆不同过滤阻力的特点table1characteristicsofdifferentfiltrationresistance这个阶段的内部污染占优势

Zeta电位法表征γ-球蛋白对超滤膜污染研究

第50卷第3期当代化工Vol.50, No.3 2021 年 3 月Contemporary Chemical Industry March，2021Z e ta电位法表征Y-球蛋白对超滤膜污染研究赵静红，王旭亮，李宗雨，张艳萍，董泽亮，张梦(n然资源部天津海水淡化与综合利用研究所，天津3〇〇丨92)摘要：研究聚偏氟乙烯（P Y D F)超滤膜截留7-球蛋内的过程中，溶液质M浓度、p H值和膜面流速的变化对膜吸附污染的影响，结合截留率和膜表面Z ela电位的变化.从宏观和微观角度分析膜的污染情况结果表明：PVDF膜在中性溶液中呈荷负电性；膜对7-球蛋内的截留率随着溶液质M浓度的增大而升高，同时膜表面Z fta电位向荷正电性移动，膜污染越严重；将溶液向酸性或碱性调节以及加快膜面流速后截留效果里冇不同，但污染后的膜表面Z H a电位部史接近新膜：关键词：聚偏氟乙烯；超滤膜：7-球蛋内；截留率；Z eta电位中图分类号：1\)028.8 文献标识码：A 文章编号：1671-0460 ( 2021) 03-0567-04Characterization of y-Globulin Fouling onUltrafiltration Membrane by Zeta PotentialZHAO Jing-hong, WANG Xu-liang, LI Zong-vu, ZHANG Yan-ping, DONG Ze-Iicing, ZHANG Meng (Institute o f Seawater Desalination and Multipurpose Utilization, SOA, Tianjin 300192, China) Abstract: The effect o f the change o f solution concentration, pH and crossflow velocity on the adsorption fouling ofthe membrane during the retention of y-globulin by the polyvinylidcne fluoride (PVDF) ultrafiltration membrane wasstudied. Combined with the change o f the rejection rate and Zeta potential, the pollution o f membranes was analyzedfrom the macro and micro perspectives. The results showed that PVDF membrane was negatively charged under theneutral solution.The rejection rate o f y-globulin by membrane increased with the increase o f solution concentration, atthe same time, the Zeta potential o f the membrane surface moved to positive charge and membrane pollutionincreased.The retention effect was different after adjusting the solution to acidic or alkaline and speeding up thecrossflow velocity, but the Zeta potential o f the membrane surface after pollution was closer to the new membrane.Key words: Polyvinylidene fluoride; Ultrafiltration membrane; y-Globulin; Rejection rate; Zeta potential聚偏氟乙烯（P\D F )是一种功能性高分子聚合物，具有稳定的化学性能、耐酸碱抗氧化能力、较高的柔韧性和热稳定性等诸多优点，被广泛应用于超滤膜技术领域超滤膜的分离性能与其表面特性、膜与料液间的相互作用和操作条件息息相关^。