超滤膜污染的机理和控制_张原
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关键词：超滤膜膜污染污染机理一、前言膜滤技术在水处理工艺中应用得到飞速发展，它能有效地分离去除水中的微生物、细菌、无机颗粒和有机物质等，并且具有处理水质稳定高效、占地面积小、节省药剂投加量、易于实现自动化操作等优点。
但由于膜表面极易污染堵塞，造成膜通量减少，只有通过增加反冲洗频繁，保证制水能力，导致膜的使用寿命大大缩短，从而增加了运行和经营成本。
膜过滤工艺的最终目标是要实现最低能耗下的高膜通量，现以陕西陕焦化工有限公司（下称陕焦）脱盐水站程控超滤的运行状况为基础分析如何控制膜污染速度。
二、膜污染过程机理掌握膜污染的机理是膜滤技术的关键，影响膜污染的最主要的因素是处理溶液中粒子与膜材料的互相作用，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。
在水处理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%，整个膜污染过程分为三个阶段：第一阶段是随着生物聚合物浓度的不断提高，可供使用的活性孔数量越来越少；第二阶段是迁移性生物聚合物沉积在孔内吸附的生物聚合物上，从而形成膜污染。
第三阶段，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，膜污染阶段可以合并变成两个阶段或阶段之间可相互转换。
三、膜污染的影响因素影响膜污染的因素主要有：膜结构及特性、膜使用条件、原水水质。
1.膜结构及特性膜结构及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、膜孔结构、膜的憎水性、膜表面电荷、膜的表面粗糙度等因素的影响，同时膜表面特性对于细菌的生存也起着重要作用。
当膜孔与粒子或溶质的尺寸相近时，极易产生堵塞作用，而当膜孔小于粒子或溶质的尺寸时，由于横切流作用，它们在膜表面很难停留聚集，不易堵孔。
膜孔径分布或分割分子量敏锐性，也对膜污染产生重大影响。
超滤技术中膜污染的控制研究
超滤技术中膜污染的控制研究超滤技术是一种利用微孔膜过滤的分离技术，被广泛应用于饮用水处理、废水处理、食品加工、药物制备等领域。
在超滤过程中，随着膜孔的不断被污染，膜通量逐渐下降，膜阻力增加，最终导致膜的失效。
膜污染成为制约超滤技术应用的主要问题之一。
本文主要探讨超滤技术中膜污染的控制研究，旨在为超滤技术的应用提供参考和指导。
一、膜污染的类型膜污染是指在膜分离过程中，由于悬浮物、胶体、无机盐、有机物等杂质在膜表面或孔隙中沉积、吸附、结垢、胶结等构成的膜表面或孔隙部位的物质堵塞，导致膜通量下降、透过率降低的现象。
根据污染物在膜表面附着的方式，膜污染可以分为物理性污染、化学性污染和生物性污染三种类型。
1. 物理性污染物理性污染主要包括颗粒物的截卡和沉积、气泡的附着和悬浮物的覆盖等。
这些污染物使得膜孔阻塞、膜表面粗糙、膜孔径减小，从而导致膜通量下降。
化学性污染主要包括有机物和无机盐的结垢、胶结、凝聚等。
有机物和无机盐在膜表面或孔隙中沉积形成结垢，使得膜孔阻塞，降低膜的通透性。
生物性污染主要是微生物在膜表面或孔隙中产生生物膜，形成生物覆盖层，这些生物膜不仅增加了膜的阻力，还影响了膜的分离效果。
二、膜污染的控制方法针对不同类型的膜污染，可以采取不同的控制方法，包括物理清洗、化学清洗、生物防控等，下面将对各种方法进行详细介绍。
物理清洗是利用物理力学的方法去除膜表面和孔隙中的污染物，主要包括气泡喷洗、超声波清洗、高压水冲洗等。
这些方法能够有效地清除膜表面和孔隙中的颗粒物、气泡等物理性污染，恢复膜的通透性。
2. 化学清洗3. 生物防控生物防控是通过改变超滤工艺操作参数，抑制污染物在膜表面或孔隙中的附着和生长，减轻膜的生物性污染。
包括优化进料水质、调整进料水的PH值、加入抗生素等措施。
除了以上几种常见的膜污染控制方法外，还可以根据实际情况采取一些特殊的控制措施，比如改变超滤工艺参数、提高超滤流速、增加反冲洗频率等。
超滤膜污染预防与控制技术
超滤膜污染预防与控制技术摘要：以超滤技术为核心的组合工艺作为微污染水源水处理的一项新技术，引起了人们越来越多的关注，成为给水处理领域研究的热点，也大量应用于电厂锅炉补给水除盐系统中，但超滤膜污染一直是超滤技术在实际工程推广应用中所面临的一大障碍。
总结了近年来超滤膜污染预防与控制方面的新进展，包括膜污染的成因及机理、膜污染防治以及膜清洗方法，为电厂除盐系统超滤膜污染预防和控制提供思路。
关键词：超滤膜；污染预防；控制技术1 引言目前，超滤技术已被广泛应用于市政、工业、特种分离等领域的水处理系统中，也大量应用于火力发电厂的锅炉补给水除盐系统中。
超滤膜是膜集成技术的重要组成部分，一般安装于反渗透装置的前级，它能非常有效地减少反渗透膜的污堵，保障反渗透装置的安全稳定运行，提高反渗透系统的产水率，减少浓水量。
但在实际应用的过程中，超滤膜污染情况时有发生，如果处理不当就会严重影响制水量，甚至影响电厂机组安全运行。
因此，掌握正确的预防、控制超滤膜污染的措施和清洗方法是电厂锅炉补给水除盐系统中非常重要的技术。
2 膜污染的形成2.1膜污染定义膜污染是指被处理物料中的微粒、胶体粒子和大分子溶质由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用，而引起的膜表面或膜孔内吸附、堵塞，使膜产生透过通量与分离特性的不可逆变化的现象。
包括膜的孔道被大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加；溶质在孔内壁吸附；膜面形成凝胶层增加传质阻力。
组分在膜孔中沉积将造成膜孔减小甚至堵塞，实际上减小了膜的有效面积。
组分在膜表面沉积形成的污染层所产生的额外阻力可能远大于膜本身的阻力，而使渗透流率与膜本身的渗透性无关。
膜污染程度同膜材料、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、温度和操作压力等有关，污染严重时能使膜通量下降80%以上。
2.2超滤膜污染的成因及机理超滤膜污染过程一般可分为三个阶段：第一阶段，超滤开始过滤时，大颗粒物质在溶液不断透过膜的过程中被带至并吸附在膜的表面，使膜面的大颗粒物质浓度高于主体溶液的浓度形成浓差极化层，浓差极化层所引起的传质阻力较小，对膜的选择性和过滤影响不明显。
超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究共3篇
超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究共3篇超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究1超滤处理高藻水过程中膜污染特性及控制研究随着工业化和城市化的不断加快，水资源的供需矛盾不断加剧。
同时，水质也面临着日益严峻的挑战，其中藻类水华污染也不容忽视。
藻类水华是指水中藻类数量异常增加，形成一定密度的藻类生物群落的现象。
藻类会利用水中营养物质大量繁殖，使得水质急剧下降，造成环境污染、水生态系统的破坏，甚至对人体健康构成一定威胁。
针对藻类水华的处理方法很多，其中超滤是目前较为常见的一种处理方式。
超滤是一种压力驱动的膜分离技术，其微孔膜可以去除水中的悬浮物、胶体物质、大分子有机物和微生物等颗粒，同时保留水中的小分子有机物、无机盐等。
超滤的好处在于能够高效、快速地去除水中的污染物，同时使水质稳定，桥接了传统物理化学处理和后续的生物处理两个阶段，为水源净化提供了一条新的途径。
然而，超滤处理藻类水华也存在一些膜污染问题，主要表现为：1. 挂膜污染：藻类水华中含有大量的胶体质，粘附在膜上，导致膜孔阻塞，降低了膜通量和水处理效率。
2. 膜污染：当水中有较高的有机物和微生物时，容易滋生膜污染物质，使膜表面出现结垢，破坏膜分离效果。
3. 段污染：由于膜孔小，水通量低，容易在膜表面形成局部的水流沉积，导致局部压力过高，甚至发生膜猝发。
因此，膜污染是超滤处理藻类水华的关键问题之一。
为了更好地控制膜污染，可以从以下几个方面入手：1. 操作条件优化：包括温度、pH值、清洗剂种类和清洗时间等，从而减少反冲洗的次数和强度。
2. 先进的预处理措施：如氧化法、Fenton法、超声波等先进氧化技术（AOP）处理前进行预先处理，能够使膜污染物质变为容易分离的物质。
3. 对膜材料的优化：采用新型的膜材料，如纳米氧化锆膜（ZrO2），膜孔径比常规膜小，能够更有效地去除藻类水华中的胶体物质。
4. 膜回收：采用污染物的物理、化学、生物修复等方法，使膜恢复原来的性能。
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。
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究摘要：为应对人均淡水资源较低的问题，需要开展环保工程水处理工作，使水资源的利用率能显著提高。
目前主要是利用净化、沉淀等方式来对水资源进行净化处理，但随着水资源污染的逐步严重，对于水资源的净化处理有了更高的要求。
超滤膜技术是基于传统技术的升级，来提升水处理的效率和效果。
相关部门应结合实际来加强环保工程水处理中超滤膜技术的应用和研究，从而促进水处理工作开展。
关键词：水处理；超滤膜；污染成因；控制方法1超滤膜技术概述随着人们对水资源使用需求的不断增加，污水处理的急迫性也更高，可以有效解决我国环境面临的问题，因此，要加大超滤膜技术的普及力度，充分发挥超滤膜技术的价值，使环境工程得到更有效地发展。
传统水处理技术通常使用消毒剂和净水装置净化水资源，虽然其净化效果显著，但会对水质产生一定的破坏，而超滤膜技术可以改善这一问题，该技术既可以使水资源得到有效处理，还可以降低对水质的破坏。
利用超滤膜技术可以使污水中的杂质得到有效过滤和处理，不会对环境造成影响，在确保水质的同时，还可以有效控制污水处理成本。
超滤膜技术相较于传统的污水处理技术，操作更加简单，减少了人工的使用量，使资源得到有效利用。
作为一种新型、高效的水处理技术，超滤膜技术弥补了传统水处理技术的不足。
传统水处理技术的每一个处理过程都要用到化学药剂，但是在超滤膜处理技术中化学药剂的用量非常少，因而降低了化学污染发生的概率。
另外，超滤膜技术基本实现了设备自动化，很少用到人工操作，既降低了成本，还能够保护人们的生命安全。
超滤膜技术在实施过程中，化学性质和物理性质非常稳定，能够承受强酸碱、高温和抗水解等极端环境，技术的安全程度很高。
该技术主要是利用过滤膜净化和过滤水资源，有效分离其中的有害物质，使水资源能够得到循环利用。
在处理电子工业废水时，要考虑其特殊性质，保证过滤膜具有抗腐蚀性能，不会受到酸性物质的腐蚀。
2环保工程污水处理现状分析环保工程污水处理的问题主要包括了以下几个方面：首先是缺乏完善的基础设施。
超滤膜污染预防与控制技术
超滤膜污染预防与控制技术摘要：以超滤技术为核心的组合工艺作为微污染水源水处理的一项新技术，引起了人们越来越多的关注，成为给水处理领域研究的热点，也为农村和小城镇水厂提供了很好的处理工艺，但膜污染一直是超滤技术在实际工程中推广应用所面临的一大障碍。
总结了近年来超滤膜污染预防与控制方面的新进展，包括膜污染的成因及机理、膜污染防治以及膜清洗方法等，并提出了今后超滤膜污染研究的重点和方向。
关键词：超滤；膜污染；膜通量；清洗膜分离技术由于无相变、能耗低、体系干净等优点，应用范围越来越广泛，特别是对处理热敏物质领域如食品、药物和生物工程产品，显示出极大的优越性，与传统分离操作相比，不仅可避免组分受热变性或混入杂质，还具有显著的经济效益, 因而发展相当迅猛。
但在膜分离过程中存在膜污染现象，使膜的渗透通量及截留率等性能发生改变，膜的使用寿命缩短，极大地影响了膜分离技术的实际应用，膜污染分析及膜污染清洗的研究已成为膜分离技术研究中的一个热点问题。
1膜污染的形成1.1 膜污染定义。
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[1]。
对于膜污染, 应当说，一旦料液与膜接触，膜污染即开始。
操作运行开始后，由于浓差极化产生，尤其在低流速、高溶质浓度情况下，在膜面达到或超过溶质饱和溶解度时，便有凝胶层形成，导致膜的透量不依赖于所加压力，引起膜透过通量的急剧降低影响其性能。
1.2 超滤膜污染的成因及机理关于膜污染机理没有统一的理论，但文献中一致肯定的是原液中的粒子与膜材料的相互作用是影响膜污染的最主要因素。
通常认为膜污染主要由浓差极化、滤饼层的形成和压缩、吸附、孔堵引起的。
超滤过程中膜的吸附现象被认为是造成膜污染的关键。
由于膜组分的化学性质、结构不同，产生吸附作用的机理也不同，一般可分为范德华力、静电作用、疏水性、氢键等。
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究摘要：超滤膜的污染问题一直困扰着水处理领域的发展，不仅会降低膜的性能，还会对膜的使用寿命造成严重的损害。
为此，本文将深入探讨超滤膜的污染机理，并提出一系列有效的控制措施，包括膜前预处理、膜清洗、改性膜的应用，以及超滤和其他工艺的联合控制，从而有效地减少膜的污染，并为未来的膜污染防治提供可靠的参考。
关键词：超滤；膜污染；预处理；膜清洗；改性膜引言：超滤膜的孔径介于20~50nm之间，它可以有效地去除大部分颗粒和胶体，并且具有较低的驱动压力，从而有效地保证饮用水的安全性。
然而，由于孔径狭小，超滤膜会截留或吸附溶液中的大分子污染物，而且还会与水中的污染物发生反应，导致膜孔径变小、堵塞甚至破坏膜结构，从而降低了膜的渗透通量，严重阻碍了膜技术的发展和膜产业的发展。
随着环境污染日益严重，膜污染已经成为限制超滤技术应用的主要因素之一，因此，有效地解决膜污染问题显得尤为重要。
一、超滤膜污染机理及类型（一）膜污染的形成机理“膜污染”通常指的是在超滤过程中，由于某些因素，如固态颗粒、有机物和大分子物质，会对膜造成损害，从而影响其透水和分离能力。
这些因素可以通过机械截留和物理化学反应来产生影响，并可能会导致膜的孔径减小甚至堵塞。
当污染物从超滤膜表面渗入时，较小的颗粒会被超滤膜捕获，而较大的颗粒会被截留，从而使得污染物在超滤膜表面的浓度不断上升，最终超出膜内的主要浓度，形成一个明显的浓度梯度。
随着超滤膜的使用时间延长，其表面上的微粒会积聚，这会增加滤水的阻力，从而导致膜的污染程度加剧。
通常，膜污染的机制可以分为滤饼过滤、完全堵塞、中间堵塞和标准堵塞四种类型[1]。
（二）膜污染类型在实践中，膜污染的类型可按照污染物种类分为固体颗粒污染、有机污染、无机污染和微生物污染。
此外，膜污染还可以根据其形成的位置来划分，如表面沉积污染和内部阻塞污染。
膜污染还可以根据其是否能够被消除来划分，如果是，则属于可消除性污染。
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。
超滤膜的工作原理和操作方法
超滤膜的工作原理和操作方法超滤膜的工作原理和操作方法一、工作原理过滤是使液体通过多孔过滤介质以分离其中所含的固体颗粒的一种操作。
过滤介质截阻颗粒而让液体通过，随着被分离的颗粒变小，要求介质的通道也要变小。
如果颗粒小到亚微细粒的程度，膜孔大小就要趋近于能阻止溶液中大分子的通过。
这种利用半透膜的微孔过滤以截留溶液中大溶质分子的操作称为超滤，而这样的半透膜称为超滤膜。
超滤的驱动力是压力，通常高达1.0MPa。
运用液压迫使溶液透过膜并按溶质分子大小、形状等差异，把大溶质分子阻留在膜的一侧，成为浓缩液; 而小分子的溶质则随溶剂透过膜到另一侧，成为透过液流出。
如果将所得浓缩液用水稀释，再进行超滤，可使料液中的低分子溶质进一步随透过液流出，而高分子物质逐步得到提纯，这样的过程称为全滤(如图8-4)。
超滤具有分离和提纯的作用。
1. 分离作用图8-4 超滤原理示意图1—进料2—浓缩液3—清液4—超滤膜低分子质量的溶质随溶媒一起透过滤膜，高分子质量的溶质被截留，因此，料液被分为带有低分子溶质的透过液和带有高分子溶质及残留低分子溶质的浓缩液。
2. 提纯作用由于分离，提高了浓缩液中总固体里高分子量溶质的百分率，因此，提纯了高分子溶质。
在透过液中，低分子溶质由于从高分子溶质中分离出来，也得到了提纯。
二、超滤膜(一)超滤膜的膜渗机理料液在超滤膜内的流动问题比较复杂，简单的床层流动理论不能充分解释膜内的流动，它不是单纯属于一般毛细管内层流的机理。
通常膜渗机理有下述两种模型：1. 毛细流动模型在这种模型中，溶质的脱除主要靠流过微孔结构的过滤或筛滤作用，半透膜阻止了大分子的通过，按这一模型建立的流动是毛细孔中的层流流动。
2. 溶解扩散模型在这种模型中，假定扩散质的分子，先溶解于膜的结构材料中，而后再经载体的扩散而传递。
因为分子种类不同，溶解度和扩散度也就不同。
实际上，两种模型在膜渗传递中都可能存在，但反渗透以溶解扩散机理占优势，而超滤则以毛细流动机理占优势。
超滤膜制备应用及污染控制
浅谈超滤的应用研究进展摘要：超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0。
001—0.02微米的微孔过滤膜。
在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于2～20纳米的颗粒。
本文将就超滤膜的制备(着重介绍相转化法制备PVDF超滤膜）、应用、膜污染控制、发展前景等方面进行简要的研究.1、引言超滤膜技术是一种把溶液滤过分离和浓缩的膜透过分离技术,属于微透过和略透过。
超滤膜不仅可以滤过颗粒物质及胶体物质，也对两虫藻类细菌病毒和水生物起到滤过作用,这样达到溶液的净化分离与浓缩的目的与传统工艺相比，超滤膜技术在处理污水方面具有损耗低使用压力低分离效率高滤过量大可回收再利用的优点,所以可以广泛用于净化饮用水回收生活污水回收含油废水回收纸浆废水,海水淡化等.超滤膜分离的基本原理为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，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的.每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0。
01微米的微孔,其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0。
02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。
其基本特点有：①有效去除水中杂质，滤过的水质远远好过传统滤过水；②避免大量化学制剂的使用，也减少了再次污染；③滤过系统属自动化设施，操作简单，设备简易，安全性能高；④超滤膜技术有耐酸耐碱耐水解的化学性能，其稳定性决定它适合各种领域，能在较宽的PH范围内使用，可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用像处理工业废水；⑤超滤膜技术具有耐高温的特点，可达140℃，所以可以用高温蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒⑥超滤膜技术过滤精细，可去除水中99。
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。
超滤膜污染的机理和控制_张原
研究与探索超滤膜污染的机理和控制张 原(深圳市自来水集团有限公司,广东 深圳 518031)摘要 文章介绍了超滤膜污染的机理和模型,然后试验证明引起膜污染的主要因素包括:膜材料的性能、膜材料与所处理液的相互配合、处理液的浓度与流速等。
通过改善膜材料的性能、合理处理好膜与所处理液之间的各种参数匹配,可以有效地解决膜的污染问题。
关键词 超滤膜 范德华力 双电层 吉布氏吸附方程 弗雷德里希方程Mechanism and Control of the Pollution of Ultrafiltration MembraneZhang Yuan(Shenzheng Water S upply (Group )Co .Ltd .,Guangdong Shenzheng 518031)A bstract In this paper ,mechanism and model of the pollution of ultra -filtration membrane are in -trouduced and then the main facto rs including the characteristics of the materials membrane m ade of ,m atchingof the membrane and the liquid to be treated ,make the mem brane polluted were approved .To improre the char -acteristics of the membrane and match well the parameters related to the membrane may be solved .Keywords ultra -fillration membrane van der weals force electric double layer Gibb 's adsorption e -quation freundlich isotherm 1 膜技术在给排水行业的应用由于在给排水领域内,超滤膜应用较广,而系统在运行过程中,特别是废水处理领域内,因膜污染而引起的过滤阻力不断增加,膜过滤通量严重衰减,是阻碍该项技术应用推广的关键所在。
超滤膜技术原理、特点及应用详解
超滤膜技术原理、特点及应用详解超滤膜是最早开发的高分子膜之一，是一种额定孔径范围为0.001~0.02微米的微孔过滤膜。
在膜的一侧施加适当压力，溶液中的溶剂以及一部分分子量较低的溶质从超滤膜的微小孔隙中穿透到膜的另一边，而分子量较高的溶质或一些乳化胶束团被截留，从而达到过滤分离的效果。
在水处理领域，超滤膜技术相对于其他过滤技术来说，过滤杂质的效率更高，其过滤精度可达99.99%，能有效去除水中的绝大部分有害物质；并且使用很少或不使用化学药剂，有效避免水质受到二次污染，因此处理后的水质更好。
从操作层面来说，基于超滤膜技术的过滤系统自动化程度高，运行简单可靠，只有开、关两种操作。
由于超滤膜的材料化学稳定性强，抗酸碱腐蚀，耐高温，因此可以高温杀菌消毒，适用性很广。
1、超滤膜技术原理及特点（1）技术原理超滤膜技术是一种膜透过分离技术，其滤过能力介于纳滤和微滤之间，其工作原理是：在溶液通过一种半透膜的时候，在压力的作用下，溶剂和溶质中的小分子物质可通过滤膜到达膜的另一侧，而溶质中的大分子物质和胶体则由于无法通过滤膜孔洞而被拦截下来，随着溶液不断流过，膜上被拦截的物质也越来越多，因此要想实现超滤作用就得对溶剂施加更大的压力，与此同时在膜的表面形成的物质也展现出一定的化学特性，对于一些污染物也具有截留和分解的作用，从而实现水的净化。
随着大分子物质不断高集在膜表面滤过的速度不断降低，出现“浓度极化”的现象，为使超滤能够持续有效地进行，实际工作中常使用搅排式超滤装置来消除”浓度极化”的现象。
（2）超滤膜技术的特点相对于其他水处理技术而言，超滤膜技术具有很多无可比拟的优势：第一，超滤膜化学稳定性高，可耐高温、耐酸、耐碱，因此对进水水质要求不高，通用性强；第二，超滤膜技术原理简单，容易实现自动化运转，节约劳动力，且操作简便、易于维护，运行安全稳定；第三，超滤膜技术属于物理方法，在水处理过程中并不需加任何化学药剂，因此可有效的防止水体的出现二次污染的情况；第四，超滤膜技术效率高，处理水量大，尤其是对污染较小的城市饮用水处理，展现出极高的作效率；2、超滤膜技术在环保工程水处理中的应用（1）城市饮用水净化随看社会的发展，人们对饮用水安全要求越来越高，但与此同时我国城市用水源地的污染也日益严重，直接取水的水质越来越无法满足饮用水的标准，因此必需要对城市饮用水进行净化。
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摘要：随着对水质要求的日益提高，膜技术的应用将成为国内外重点发展的前沿课题，其中膜污染的控制研究是该技术能否大范围推广的关键问题。
本文对超滤膜技术的基本情况与特征等进行研究，并对超滤膜技术在水处理技术中的应用情况进行分析。
关键词：超滤膜；水处理；污染；控制措施；随着我国经济的发展，人们的环保意识不断提升。
我国是水资源缺乏的国家，因此需要应用先进的水处理技术，回收水资源。
传统水处理技术中对细小杂质的处理工艺较为复杂，且处理效果不好，很难有效的去除水中的有害物质，影响着人们的饮用水安全，不符合现今社会人们对健康的要求。
因此，通过人们的不断研究，提出了新的处理工艺，通过膜分离技术来处理饮用水，水质满足人们对健康的需求。
本文主要介绍膜处理技术中的超滤膜处理技术。
1超滤膜技术的基本概述1.1膜污染机理关于膜的污染机理目前研究中尚没有统一的理论，但普遍认为，从微观上膜污染是在范德华力以及双电层作用下的大分子污染物和膜表面以及大分子溶质间相互作用的结果。
在范德华力和双电层的作用下，与膜表面带电性相同的污染物对膜的污染小，而带电性与膜表面相反的污染物对膜的污染严重。
从宏观上讲，浓差极化使得某些溶质在膜表面的浓度超过其溶解度；同时水中微粒、胶体离子或溶质分子与膜发生物理化学作用，使膜的透水量下降。
滤饼层是大量微粒在膜表面逐渐累积而形成的覆盖在膜表面的污染层，其会增加透过阻力，降低膜通量。
膜的吸附是污染物与膜微观作用的结果，是造成膜污染的关键。
膜孔堵塞是由于污染物在膜表面或膜孔内吸附或沉积造成的，其结果使膜孔窄化，导致膜通量下降。
有研究表明，超滤除杂有3种形式：1）在膜表面的机械截留；2）在膜孔中停留；3）在膜表面及膜孔内吸附。
膜污染是由无机物沉淀、有机物吸附、颗粒物沉淀和微生物黏附生长及其相互作用引起的。
1.2超滤膜技术特点超滤膜技术的特点包括下述几点：第一、先进性、便捷性。
与传统滤膜技术相比，新技术更为先进，符合新时代水资源需求，效率更高。
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究
水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究摘要：近年来，水质提升成为我国公共供水事业的重大任务之一，其中先进、可靠和经济可承受的新兴水处理技术的应用，对实现水质提升起到了关键的支撑作用。
本文主要对水处理中超滤膜污染成因及其控制方法进行研究。
关键词：水处理；超滤膜；控制方法引言当前，开展污水深度处理，合理分配水资源等工作已经成了我国当前的一项重要任务。
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。
通过计算膜阻力，可对膜进行一定的调节，从而可以让膜透过一些可以被透过的分子，如饮用水净化中对人体有益处的微量元素等，在使用中可起到较为良好的效果。
2水处理中超滤膜污染成因膜污染类型分为有机污染、无机污染与生物污染。
有机污染是膜污染的主要表现形式，有机物的存在导致了有机污染的产生。
有机物亲疏水性与溶解性等都对膜污染有较大影响。
选用腐殖酸、海藻酸钠和牛血清蛋白来模拟二级出水中腐殖类、多糖类和蛋白质等有机物对超滤膜的污染情况，发现海藻酸钠造成的膜污染最严重。
大部分的无机污染是由化学沉积和生物沉积所导致的，当溶液中某种污染物超过水溶液的溶解极限就会在膜表面沉积，甚至会破坏膜结构。
在不同浓度Mg2+条件下腐殖酸对膜污染的影响，研究发现当Mg2+含量较低时，随着离子强度的增大，加剧了腐殖酸对膜的污染。
水处理中超滤膜污染及其应对方式研究进展
水处理中超滤膜污染及其应对方式研究进展摘要：超滤技术是一种以物理筛分以及微渗透为原理，利用膜两侧压差去除水中的杂质，从而实现大小物质分离的膜分离技术。
虽然超滤技术在我国的研究起步较晚，但近年来得到了飞速的发展，目前在生活饮用水处理、污水深度处理、含油废水处理和海水淡化处理等方面都得到了广泛应用。
在全国各地，如杭州、北京、天津、无锡、甘肃、内蒙等均有采用超滤技术进行水处理的水厂。
关键词：水处理；超滤膜污染；应对方式1超滤膜污染原因超滤膜污染产生的原因十分复杂，涉及水中杂质、水体本身与超滤膜三者之间交叉的相互作用，使用超滤技术进行水处理时，以物理机械筛分为原理的超滤膜会将水中粒径大于膜孔径的大分子杂质截留在进水一侧的膜表面，形成滤饼层使膜通量降低，杂质在膜表面周围区域含量过高时，还会发生浓差极化现象，使得处理效果变差。
当杂质粒径与膜孔径相近或者小于膜孔径时，有部分杂质会被吸附在膜孔内造成膜孔堵塞，使得处理效率降低。
根据污染物质通过物理方法能否被去除膜污染可分为可逆污染和不可逆污染。
也有学者将膜污染分为可消除性污染、不可消除性污染和不可逆污染，该分类方法认为不可逆污染是任何方法都无法去除的。
超滤技术的运行方式和条件也会对膜污染造成影响，国内外众多文献都曾指出，采取低于临界通量的低通量运行方式时，可以将跨膜压差（TMP）控制在一定范围，可以极大地降低膜污染程度。
有研究表明，在超滤系统运行过程中进行曝气会对膜污染造成影响，曝气产生的扰动可以减轻超滤膜的堵塞。
2缓解膜污染主要方法2.1膜前预处理及组合工艺联用通过混凝、过滤和氧化等方法对进入超滤膜之前的待处理水进行预处理，以及将超滤技术与其他水处理技术联用可以有效降低水中污染物的含量或者改变污染物的形态，不仅能够提升出水水质，还能减轻膜污染，延长膜的使用寿命。
分别采用混凝和芬顿2种预处理工艺，然后再用超滤工艺处理再生造纸厂二次出水，同时与直接超滤进行了对比，发现直接超滤时膜污染最为严重，而2种预处理均能有效的缓解膜污染。
浅谈超滤膜污染机理及防控措施
浅谈超滤膜污染机理及防控措施李明魏巍李雪飞(天津大学建筑设计研究院天津300072)摘要：该文综述了超滤膜在饮用水净水工 艺中的技术优势;.重点分析了膜污染的机理及防控措施;，提出超滤膜:技术存在的问题和发展方_向p j关键词：超滤膜；膜污染；膜污染防控,目前我国自来水处理1艺还是以20世纪初形成 的混凝-沉淀-过滤-消毒的常规工艺为主，该工艺主要 应对细菌、浊度、病毒等常见水质问题，但对水中溶解 性有嗅味、机物、氨氮去除能力有限。
水源水质不断恶 化时.在原有工艺的基础上增加了臭氧活性炭单元，虽 然强化了对有机物和嗅味物质去除效果，但现状工艺 中存在的一些新问题仍需要解决。
超滤:C艺具有以下优点:除浊率高，出水浊度能保 持在0.10麗TO以下，对親粒物的去除率趄过99.9%;能有效去除贾第鞭毛虫、隐孢子虫、细菌等微生物及病 毒，在后续消毒过程中，减少了氯的甩量，同时降低了 对人体构成危書的氯代副产物的形成；水厂占地面积 小,产能高，便于操作，易于老水厂的工程改造;对藻类 的去除效果较好，同时对大分子有机物去除效果较好, 出水水质稳定1超滤膜工艺简介超滤对原水的适应能力比常规：D艺强，可有效去 除胶体、悬浮物、细菌、病毒及大分子有机物，但对氨 氮、金属离子、溶解性盐、小分子有机物s天然有机物处 理能力有限，单独使用时超滤膜容易受到污染9超滤膜 根据膜材料的不同可分为有机膜材料和无机膜材料^ 員前国内外研究及应用较为广泛的有机膜材料有:纤 维素衍生物类、聚砜类、聚烯烃类、含氟聚合物、聚酰胺 类、聚酰亚胺类、聚酯类，其中对聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类研究相对较少。
无机膜材料主要有无机陶瓷类、金属、金麗氧化物、玻璃膜、碳纤维、硅酸盐、沸石P现在 很多学者致力于超滤与其他组合工艺联用的研究w，“混 凝-超滤”、“粉末活性炭-超滤”等组合工艺已逐渐成为 国内外学者研究的热点$2超滤膜污染成因及机理膜污染程度直接关系到膜的使用寿命、出水水质、工艺造价等。
超滤膜的污染原因及清洗方法
超滤膜的污染原因及清洗方法中空纤维超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔，工作原理是在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，一般以截留分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。
在现实运行操作中超滤膜污染的情况经常会发生。
一、超滤膜的污染在做超滤清洗之前，要做的准备工作之一就是搞清楚超滤膜的污染成分。
以便于选择什么样的清洗方式和方法。
超滤膜在投入使用一段时间后，由于截留的杂质在膜表面会逐渐积聚，浓差极化的产生，形成凝胶层和污染物沉积层。
污染后的渗透量下降，过滤效果差，寿命缩短。
污染严重时，清洗难度很大，所以现在很多超滤设备工艺中都会在超滤膜组件前设计加药清洗系统。
设制定期对膜进行清洗。
清洗方法主要有物理清洗和化学清洗两类。
二、物理清洗利用水压的作用，去除超滤膜表面和膜孔中的污染物。
1、水清洗用增压泵把纯水压入超滤膜丝中，超滤膜组件浓缩出口阀全打开，关闭净水阀门，采用低压湍流或者脉冲清洗。
一次清洗时间一般是30分钟左右，这种方法一般对除膜表面上的松动杂质比较有效。
如果冲洗时通水量一直上不去，可以采取浸泡几天再清洗。
污染不严重的膜组件一般这样清洗的效果就会很好。
2、反洗法利用增压泵压力把大量的清水从超滤膜的净水口进入并透过膜，冲向浓缩阀门口，为了防止压力大造成超滤膜机械损伤，反洗的压力一般在1KG/CM2，清洗时间大概30分钟。
这种方法可以有效去除膜的覆盖面杂质。
3、手工清洗对于污染较为严重的超滤膜，凝胶层厚而且结实，这时可以拆开超滤膜组件，在水中用海绵擦洗膜表面，这种方法对凝胶层污染严重的超滤效果很好，但是要注意防止超滤膜组件在装拆和清洗过程中的损坏。
三、化学清洗当物理清洗后膜的通水量还是恢复不了时，可以结合化学药剂一起清洗。
化学清洗是利用了化学物质与污染物发生化学反应达到清洗目的。
1、酸性化学物清洗法加入2-3%盐酸或柠檬酸或草酸等，把PH值调至2-3，开清洗泵循环使药剂溶解并搅拌均匀，浸泡2个小时左右，清洗循环1个小时左右。
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研究与探索超滤膜污染的机理和控制张 原(深圳市自来水集团有限公司,广东 深圳 518031)摘要 文章介绍了超滤膜污染的机理和模型,然后试验证明引起膜污染的主要因素包括:膜材料的性能、膜材料与所处理液的相互配合、处理液的浓度与流速等。
通过改善膜材料的性能、合理处理好膜与所处理液之间的各种参数匹配,可以有效地解决膜的污染问题。
关键词 超滤膜 范德华力 双电层 吉布氏吸附方程 弗雷德里希方程Mechanism and Control of the Pollution of Ultrafiltration MembraneZhang Yuan(Shenzheng Water S upply (Group )Co .Ltd .,Guangdong Shenzheng 518031)A bstract In this paper ,mechanism and model of the pollution of ultra -filtration membrane are in -trouduced and then the main facto rs including the characteristics of the materials membrane m ade of ,m atchingof the membrane and the liquid to be treated ,make the mem brane polluted were approved .To improre the char -acteristics of the membrane and match well the parameters related to the membrane may be solved .Keywords ultra -fillration membrane van der weals force electric double layer Gibb 's adsorption e -quation freundlich isotherm 1 膜技术在给排水行业的应用由于在给排水领域内,超滤膜应用较广,而系统在运行过程中,特别是废水处理领域内,因膜污染而引起的过滤阻力不断增加,膜过滤通量严重衰减,是阻碍该项技术应用推广的关键所在。
本文拟通过对超滤膜污染的实验,总结污染的控制因素,提高膜技术在给排水领域内有效应用的认识。
2 超滤膜污染机理与模型2.1 污染的机理与模型从宏观理论上讲,溶液在膜表面的吸附过程比较复杂,因为在吸附过程中,溶质和溶剂之间,或者吸附剂混合物(膜)各组分之间始终存在着竞争吸附,所以溶液的吸附等温线必须在测量表观等温吸附线后,加上适当的蒸气吸附数据进行计算才能得到。
但在实际上,从定性的角度可以认为,膜对溶质的吸附与两者之间的极性密切相关,极性材料的膜倾向于强烈的吸附极性物质,对非极性物质的吸附就弱得多。
相反,非极性材料的膜则更容易吸附非 另据试验表明,2%浓度的稳定性ClO 2,由于浓度低,活化后转化率不高,ClO 2含量低,如能采用高纯ClO 2发生器(如上海技源科技有限公司的产品),ClO 2转化率在95%以上,效果更佳。
参考文献1 王升坤:《Cl O 2用于油田采出水处理的研究》,工业水处理,1999,3.2 陈雷等:《石油开采废水处理技术的现状与展望》,中国给水排水,1999,11.3 唐晓东等:《含硫气油水的综合治理技术》,工业水处理,1999,4.4 李佐东等:《稳定性ClO 2在油田解堵中的应用》,资料,1999,4.5 李超等:《关于大庆地区净化水处理中应用稳定性ClO 2的可行性研究》,资料,1997,5.6 陆柱、郑士忠等:《油田水处理技术》,石油工业出版社,1990,2.第一作者简介:项成林 上海吴泾化工有限公司副总工程师,教授级高级工程师,上海市净水技术学会副理事长,中国工业水处理学会理事 收稿日期:2001年7月11 净水技术Vol .20NO .42001极性溶质。
另一方面,根据相似相溶的原理,极性溶质易在极性溶剂中溶解,而非极性溶质易在非极性溶剂中溶解,而越容易溶解,也就越不容易被膜表面吸附。
综上所述,溶质的极性若越与溶剂相近而与膜相反,则溶质在膜表面的吸附越少。
从微观的角度来看,膜表面吸附的难易程度以及吸附层的稳定性这两大污染特征指标,与大分子溶质和膜表面、大分子溶质之间的相互作用力有关,其间的作用力一般分为范德华力和双电层作用力。
2.1.1 范德华力两个物体间的范氏力大小可用Hamaker 比例常数H 表征。
对于水(1)、溶质(2)和膜(3)的三元体系:H 213=[H 1/211-(H 22×H 33)1/4]2式中H 11、H 22、H 33分别为水、溶质、膜的Ham aker 常数。
对疏水性膜,H 33下降;对疏水性溶质,H 22下降;两者均会导致H 213增加,使膜与溶质间范氏力增大,加重膜面的污染。
因此,疏水性膜与溶质均会使膜面更易被污染。
2.1.2 双电层的作用力膜在与溶液相接触时,由于离子吸附、偶极取向、氢键等作用会使膜表面带上电荷,表面电荷能够影响表面附近溶液中的离子分布:带异性电荷的离子受到表面电荷的吸引而趋向膜的表面;带同性电荷的离子被表面电荷所排斥而远离膜的表面,使得膜表面附近溶液中的正负离子发生相互分离的趋势;同时,热运动又使得正负离子有恢复到均匀混合的趋势,在这两种相反趋势的综合之下,过剩的异号离子以扩散的方式分布在带电膜表面附近的介质中,就形成了双电层。
当膜所带电性与溶液电性相同时,污染吸附较小;反之,则吸附较大。
膜面污染吸附量取决于上述两种作用力的综合结果。
膜污染吸附模型可用吉布斯吸附方程和弗雷德里希吸附方程表示。
其中吉布斯吸附方程重点表征等温条件下的吸附关系:Γ=(C /RT )[d (γCOS θ)/dC ]2.1……………式中:Γ为单位面积膜的污染吸附量C :为溶液浓度T :为溶液体系温度R :为气体常数γ:为溶液表面张力θ:为润湿角度而在吸附热与表面覆盖程度有关的情况下,采用弗雷德里希方程:Γ=k ×c 1/n 2.2…………………………………式中:Γ为单位面积膜的污染吸附量k ,n 为相关常数 c 为溶液的平衡浓度3 膜污染的控制根据膜污染的机理和污染吸附模型,膜污染主要可以通过调节以下的影响因素加以控制:膜材料的亲水性能;膜材料的荷电性能;处理液的浓度;处理液的流速。
本文通过有关实验对以上四种膜污染影响因素进行研究,以寻求各种因素的变化对膜污染的控制。
3.1 实验设备及材料本实验所用设备有自制平板式超滤池、自制料液罐、超级恒温水浴池、WZJ -Ⅱ型计量循环泵、C14同位素测定仪、石英弹簧秤、测高仪等。
所用的材料有标准BSA 溶液、配制的酒精发酵液、截留分子量为3万的聚砜(PS )、聚砜酰胺(PSA )、聚丙烯腈(PAN )和醋酸纤维平板超滤膜各若干。
3.2 实验循环流程及控制条件图1 试验流程首先将各种材料的超滤膜,按超滤池大小及形状要求分别制作成块,并在纯水中浸泡24小时,秤湿膜重量;然后,将按同样方法配制不同浓度的酒精发酵液或标准BSA 溶液分别倒入料液罐,按图1所示的流程进行恒温、空压循环,待超滤膜吸附平衡后,再测定吸附平衡后膜块重量,以确定实验膜块的平衡污染吸附量。
对于标准BSA 溶液和酒精发酵液分别采用C14同位素法和石英弹簧秤加测高仪进行膜重的测定;料液的流速利用调节阀和计量泵联合控制,并采用秒表、量筒法测量校正;酒精发酵液的pH 值采用PHB -4型酸度计测量,并分别使用1N 的HCl 和NaOH 溶液调整。
3.3 实验结果与讨论3.3.1 膜材料的亲水性能实验我们选取了最具代表性的亲水性膜材料醋酸纤维超滤膜(CA )和最具代表性的疏水性膜材料聚砜超滤膜(PS )在标准BSA 溶液中进行了平衡吸附测试的对比实验,并采用C14同位素测得膜污染的平衡曲线见图2:从图2中看出,疏水性PS 膜对BSA 的污染平衡吸附量约为1.0mg /m 2,是同等条件下12超滤膜污染的机理和控制亲水性CA 膜的5倍,其达到污染平衡吸附量的时间60分钟,为CA 膜所用时间的6倍。
可见,采用亲水性材料制成的膜,由于其H amaker 增大,使得H 213减小,从而降低了膜材料与溶质之间的范氏力,可以有效的降低膜面的污染程度。
对照吉布斯方程可以清楚的看出C 、T 、R 、γ等参数确定后,Γ仅随θ变化,材料疏水性越强,则d (γCOS θ)/dC 越大,膜的污染越严重。
图2 膜污染的平衡曲线实验显示亲水性膜有污染平衡吸附量低的优点;而疏水性膜有达到污染吸附平衡时间长的优势。
因此,实际上目前国外的超滤膜一般采用在疏水性基膜的基础上,复合亲水性材料的做法,既降低膜面污染,同时延长达到膜面污染吸附平衡的时间,对超滤膜的性能起到了有效的改善作用。
3.3.2 膜材料的荷电性能实验我们选择了较具代表性意义的荷正电PAN 膜与荷负电PAN 膜来做对比实验,实验条件为,压力:空压运转;温度:25℃;发酵液浓度:0.333g /L ,pH 为3.5;流速:43.7cm /min 。
表1和图3所示分别为荷正电及荷负电聚丙烯腈超滤膜(PAN )在酒精发酵液的平衡污染吸附量及其吸附平衡曲线。
从图表分析中可以看出在酸性荷正电的酒精发酵液环境中,带有荷正电的PAN 超滤膜的平衡污染吸附量要远低于荷负电的PAN 膜的平衡吸附量;pH 值越低即溶液的正电性越强,两种膜的污染平衡吸附量的差别越大,而当溶液pH 值接近等电点时,两种膜的吸附量趋于一致,而两种膜的最大吸附量之差可达75%以上。
可见由于双电层的效应,膜与溶液荷电性(pH 表1 丙烯腈超滤膜在酒精发酵液平衡污染吸附量pH 值3.03.54.04.55.0荷正电PAN 膜0.20670.25690.29690.30360.3152荷负电PAN 膜0.35580.35020.34700.32960.3154图3 丙烯腈超滤膜在酒精发酵液的吸附平衡曲线值)的相互关系会对膜污染产生非常大的影响。
当膜的荷电性与溶液的荷电性相同时,被截留的溶质一般远离膜面,所造成的污染较小;当膜的荷电性与溶液的荷电性相反时,被截留的溶质极易在膜面吸附沉积,所造成的污染较大。
因此,在给排水处理,尤其是在废水处理工艺过程中,应特别注意处理液的荷电性(通常以pH 表示),当处理液呈酸性时,选择荷正电的超滤膜;而处理液呈碱性时,选择荷负电超滤膜。
3.3.3 处理液的浓度根据弗雷德里希方程Γ=k ×c 1/n,我们选择了聚砜(PS )、聚砜酰胺(PSA )、聚丙烯腈(PAN )和醋酸纤维(CA )等四种材质的超滤膜,对其在不同浓度的酒精发酵液中所形成的污染进行测定,实验条件为,压力:空压运转;温度:25℃;发酵液流速:43.7cm /min 。