膜污染与膜清洗

膜污染与膜清洗

膜的污染与性能劣化

膜经过一定时间运行后，膜的性能下降情况大体上可按下表进行划分：

膜性能下降表

膜性能的变化情况

结垢

劣化

附着层孔目堵塞

滤饼：悬浊物凝胶

层：溶

解性高

分子

垢层：

难溶

物质

吸附

层：溶

解性高

分子

立体的

悬浊物：

溶解性

高分子

吸附：

溶解性

高分子

析出：

难溶

性物

质

化学性

劣化：

水解、

氧化

物理性劣

化：被压

缩、膜干

燥、被划

伤

生物性

劣化：

代谢产

物

膜污染

尽管膜分离技术具有优于其它传统分离技术的显著特点与优点，但是依然有其局限性。膜的使用者在膜芯使用过程中总是可以看到膜的通量在不断的下降，过滤出来的料液性质也有所改变，原因很简单，膜被污染了，通量自然不如以前。

膜污染是指与膜接触的料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而引起的在膜面或膜孔内吸附、沉积或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。

必须首先认识到在工业膜应用中，必须认识到膜污染是不可避免的，而且是伴随着膜的应用而出现，是不可避免的现象。只能采取各种手段降低膜污染的程度，并通过清洗使膜性能恢复。

需要特别指明和区分的一个现象：

膜性能劣化与下降

对于结垢来说，膜本身的结构没有发生变化，通过适当的清洗处理就可以使膜的性能全部或

部分恢复。而劣化是膜自身发生了变化，属于非可逆性性能下降。另外，膜内外表面产生的污垢称为附着层，而膜孔内部产生的垢层称为孔目堵塞。

膜劣化的原因有如下几种情况：

1、处理的料液物理化学性质超过膜材质许可的范围：料液酸碱度过高、料液中含有对膜有破

坏作用的有机物或氧化物、料液中含有较大颗粒的硬物对膜造成刮伤。

2、由于操作压力过大使膜结构被压密或膜没有保持湿润干燥而产生的物理性劣化；

3、使用不适当的膜清洗剂或杀菌剂而使膜发生化学性劣化；

4、膜材料被微生物侵蚀而发生生物性劣化等等。

区分两者的重要意义

膜污染和膜性能下降都会表现在通量和截留性能上的改变，但是往往很多人混为一谈。有必要分清楚这两个概念，因为膜劣化造成的性能下降是不可逆的，只能通过换膜来解决，膜污染可以通过膜清洗来恢复的。

膜污染的清洗

膜污染清洗的长期性

在膜系统的长期运行过程中，污染和清洗始终是一个动态的平衡过程，每次清洗都保持最大限度的洁净度，才能让膜更高效的运行；运行一段时间以后，膜上吸附沉积了大量的污染物需要被及时的清除干净，以待下一次高效率的运行。如果每次清洗不到位就接着进行过滤，污染将会进一步的累积，累积到膜表面流道被堵死，清洗剂无法渗透进去的现象；同时由于长期带压力运行，污染物会发生密实现象，这都将导致膜的清洗恢复极其困难，最终导致膜的报废。

所以膜的使用与清洗如同保持人体的健康一样，要从平时做起。冰冻三尺非一日之寒，如果以前的膜没有进行有效率的清洗，已经污染到极低通量了，那一定是日积月累的结果，不要指望用一次某种高效的膜清洗剂就能把全部的污染物一次清除干净，好比生了一场大病，指望吃一次药就能立刻恢复健康，那是完全是不实际的。

膜清洗剂和膜清洗工艺

膜清洗需要用到膜清洗剂，而膜清洗剂选择需根据污染物的类型而定，一类的污染物只能用某种膜清洗剂，并按一定的清洗工艺进行，才能有效果，特别是有一些污染物特别明显，只有用针对性清洗剂，其它清洗剂往往没有如何效果，或者速度非常慢。就像世界上没有什么仙丹妙药可以包治百病一样，用一两种清洗剂不可能解决所有的污染。

合理的清洗工艺也是很重要的因素，同样的膜清洗剂不同的清洗参数、顺序、用量、操作条件，效果差异很大，往往导致同样的膜清洗剂由于操作工艺的不到位导致截然不同的结果，从而错失了解决问题的最佳途径。

避免膜污染

膜系统在运行的过程中发生污染，这是不可避免地现象。但是我们可以采取一些方法来减轻污染的程度，减慢污染的速度。

1.从改进前工艺和预处理入手，提高进料质量，尽量减轻膜的工作负荷，确保料液符合进膜的标准。对于一个清洗遇到严重问题的膜系统，十之八九是由于进料没有严格控制，不符合膜的进料要求；

2.改善膜系统的操作参数，调节温度、压力、循环流速和浓缩倍数，这样可以延缓膜通量的

衰减速度；

3.选用合适的膜清洗剂和正确的膜清洗工艺对膜系统进行及时有效的清洗，不要等膜系统污染的累积非常严重的时候再清洗，这时通常难以完全恢复。

如果把膜比作一个人，对一个人的健康来说，最重要的是合理的饮食和良好的生活习惯，这样可以减少患病的几率。如果一个人平时不爱惜自己的身体，没有良好的生活习惯，医生有时也无回天之力。因此，合格的进料、优化的操作参数和及时有效的清洗，才能保证膜系统发挥其最大的能力，是您最佳的选择。

膜清洗的原则

膜清洗剂的选择性

膜清洗剂是有选择的，它的使用与选择是受到膜材质的限制。膜清洗剂不能伤害膜，是首先要保证的。

既然材质对清洗有影响，需要了解膜的材质。

工业化的制膜材料主要分为有机类和无机类：

1.无机膜主要是陶瓷膜，金属膜。

目前最主要的无机膜是陶瓷膜。陶瓷膜材料的化学性质稳定，可以在高浓度酸、高浓度碱、氧化剂，高温度下进行清洗。但陶瓷膜有硬而脆的特点，不抗冲击，瞬间各种物理参数（温度、压力、流速等）不能变化不能太快；金属膜也具有陶瓷膜类似的性质，缺点是不耐酸。目前无机膜的清洗绝大多是采用强碱清洗，这种方式的清洗效率和效果并不理想，具体清洗数据可参考本资料中的复配清洗剂与氢氧化钠的对比实验。征成公司针对无机膜化学性质稳定的特点开发了陶瓷膜专用清洗剂MB-1S和陶瓷膜专用清洗增效剂MB-1D。MB-1S是高碱度复配清洗剂，是清洗无机膜的最佳选者。MB-1D是陶瓷膜专用清洗增效剂，配合强碱使用，也具有很好的清洗效果。

2.有机膜是由各种高分子有机材料制成的，主要有聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)和醋酸纤维素(CA)等。

有机膜是品种最丰富的，但有机物制成的膜材料，和无机材料在化学性能上还是有一定的差距。有机材料抗受酸、碱、氧化剂的能力是弱于无机膜，耐温能力也较弱。某些纯态如PS、PES、PP、PVDF等的高分子材料在多数的酸碱、氧化剂的条件下，化学性质、结构是可以保持不变的，但是大多数的制膜材料在制膜的时候是经过复合、改性的，才有可能形成各种的分离级别，就造成了抗受化学药剂能力的弱化。也正是材料化学性能上的改变，给膜的清洗造成了一定的困难。

考虑到有机膜的复杂情况，在选择膜清洗剂的时候更要十分慎重。目前，世界上各大膜公司供应的聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF) 和聚酰胺(PA)材质的膜化学耐受性比较好，清洗时一般pH值的耐受范围可以在2-11。征成公司的碱性通用型清洗剂MB-2S、MB-3S、蛋白污染专项清洗剂ME系列、油脂污染专项清洗剂MO系列、染料行业专项清洗剂MD系列、无机结垢专项清洗剂MC系列、铁胶体污染专项清洗剂MF系列和酸性通用清洗剂MA系列的工作pH值均在此范围内，可根据具体污染物选择合适的清洗剂，按照说明书或清洗方案上提供的清洗工艺放心使用。

而聚丙烯腈(PAN)和醋酸纤维素(CA)材质的膜，由于其材质本身pH值耐受能力差，选择清洗剂的时候要选择工作pH值低的清洗剂。征成公司的MB-3S、ME系列、MO系列、MD系列、MC 系列和MF系列可以用于此类膜的清洗。使用时请严格按照清洗方案清洗，过量的使用仍有可能损坏膜芯。

对于某些特定情况需要使用MX系列氧化型清洗剂的时候更要格外谨慎。从化学性能上讲，