參考內(nèi)容詳解

膜第七分膜第七分膜污染及膜過程強(qiáng)環(huán)境科學(xué)與工程李國春郊游聞街外有賣春郊游聞街外有賣花之聲，遂知春日已至。衣出外，不覺步至山下，牧童三五，坐牛上，吹笛唱歌再前青山綠白鳥紅楊柳綠，桃梅堆錦。仰望白云如絮，俯視碧草氈膜污染在使用過程中，膜的性膜污染在使用過程中，膜的性能(水通量，截留率等)通常隨時間的延長而降低，人們將這種現(xiàn)象稱為膜污染膜污染可分為兩大類可逆膜污染（外污染），比如濃差極不可逆膜污染（內(nèi)染濃極膜污染時通量隨時間變化的趨量濃差極膜傳質(zhì)推動溶滲透濃差極膜傳質(zhì)推動溶滲透邊界x0δ濃差極化示意液在膜分離過程中，一部分溶質(zhì)被截留，在膜表面及靠近膜表面區(qū)域的濃度越來越高，造成從膜表面到本體溶液之間產(chǎn)生濃度梯度，這一現(xiàn)象稱濃差極化濃差極化的危使膜表面溶質(zhì)濃度增高，滲透壓的增大，從而減小傳質(zhì)驅(qū)動力當(dāng)膜表面溶質(zhì)濃度達(dá)到其飽和濃度時，便會在膜表面形成沉或凝膠層，增加透過阻力；膜表面沉積層或凝膠層的形成會改變膜的分離特當(dāng)有機(jī)溶質(zhì)在膜表面達(dá)到一定濃度有可能對膜發(fā)生溶脹或惡化膜的性能；嚴(yán)重的濃差極化導(dǎo)致結(jié)晶析出，阻塞流道減少濃差極減少濃差極化的方由濃差極化形成原理可知，減小濃差極化邊界層厚度，提高溶質(zhì)傳質(zhì)系數(shù)，均可減少濃差極化，提高膜的透液速度。方法如下：①②③④⑤⑥⑦選擇合適的膜組件結(jié)構(gòu)加入紊流器提高進(jìn)料液溫度以降低粘度，增大傳質(zhì)系增加湍流，減增加湍流，減小邊界層厚度以減小濃差極膜濃縮加大，濃差極化加膜通量加大，濃差極化加溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)增大，濃差極化減器a器a膜污膜污染膜污膜污染指處理物料中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)生滲透通量與分離特性的不可逆變化現(xiàn)象物理膜污染和化學(xué)膜污2013-5-膜受到污膜受到污染主要標(biāo)志水通量逐步下降（膜通量下降通過膜的壓力和膜兩側(cè)的壓差逐漸增大（進(jìn)料壓力和△P逐漸增大）；膜對溶解于水中物質(zhì)的透過性逐漸增大（礦物截留率下降）。污染主要發(fā)生在MF和UF過程中。這些過程所使用的多孔膜對污染物有著固有的敏感性。對于使用致密膜的滲透汽化和氣體分離等21-5-2膜污染的形成過膜污染的形成過第二階段：超濾的初始通量降指開始過濾實(shí)際料液時，在極短時間內(nèi)(幾分鐘甚至幾第三階段：超濾的長期通量低這是指超濾膜運(yùn)行一定時間(幾小時．幾天．幾周)后長期通量降低超濾膜的通量隨時間的變化關(guān)膜污染的傳質(zhì)阻 膜體本身阻力 膜孔內(nèi)污染阻力C 凝膠層阻力u 濃差極化阻力膜污染的傳質(zhì)阻 膜體本身阻力 膜孔內(nèi)污染阻力C 凝膠層阻力u 濃差極化阻力污染阻力的特阻力名堵孔污染阻力的特阻力名堵孔阻力過濾前期增加明顯，濾餅層形成以后幾乎不再增長，不可逆吸附阻力過濾前，迅速增加并達(dá)到穩(wěn)態(tài)（吸附飽和），力所占比重隨料液性質(zhì)不同而不同不可逆膜自身阻力恒量，膜自身性質(zhì)決定，不同的膜自身阻力差別很大凝膠層阻力過濾前期很小，隨時間的不斷增長，在過濾中后期逐漸對膜通量隨時間的變化起主導(dǎo)作用，部分可逆濃差極化阻力隨過濾過程存在，過程停止即消失，在總阻力中所占比例較小，可逆膜污染的數(shù)膜污染的數(shù)學(xué)模凝膠層模滲透壓模邊界層阻力模凝膠層模濃差凝膠層模濃差極化和凝膠形 cgJ(R R klnc b膜污染的原因膜污染的原因(1)濃差極(2)凝膠層的出現(xiàn)及其固(3)微生（4）膜孔的堵塞與阻污染物種大致可分三類污染物種大致可分三類 有機(jī)物大分子、生物物質(zhì)等。如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、微生物、有機(jī)膠體及凝膠、腐質(zhì)酸、多羥基芳香化合物 無機(jī)鹽類及無機(jī)膠體。如CaSO4、CaCO3、鹽或凝膠、磷酸鈣復(fù)合物等 顆常見污垢位生污有常見污垢位生污有機(jī)離子氧化物和氧化和無機(jī)膠質(zhì)鐵無水硅影響膜污染的因影響膜污染的因影響膜污染的因素很多，并因膜所運(yùn)用體系的不同而不同：（1）膜的性質(zhì)（2）溶質(zhì)性能（3）膜、溶質(zhì)和溶劑之間的相互作用（4）操作參數(shù)減輕濃差極化“污減輕濃差極化“污染”的方回收率的控一般卷式組件，單個組件回收率不得高于15％，整機(jī)回收率不得高于50％流態(tài)和流程的控流態(tài)一般分滯流、湍流和過渡流三種，滯流態(tài)極化程度最大，過渡流次之，湍流極化最小減輕濃差極化“污減輕濃差極化“污染”的方填料將直徑為29-100μm的小球加入被處理液體系令其共同流經(jīng)反滲透器以減小濃度極化層厚度而增大透過速度。小球的材質(zhì)可用玻璃、甲基丙烯酸甲酯。裝設(shè)湍流促進(jìn)通常還可采用器內(nèi)設(shè)置湍流促進(jìn)器的辦法來消除各式反滲透器的濃差極化脈沖攪拌是目前應(yīng)用最廣脈沖攪拌是目前應(yīng)用最廣泛，且在試驗(yàn)裝置中必定使用的一種方法。它主要是在膜面附近增設(shè)攪器也可以把裝置放在磁力攪拌器上回轉(zhuǎn)使用增大擴(kuò)散系數(shù)此法主要是提高溫度流化床影響膜清洗的因影響膜清洗的因(1)膜的化學(xué)特包括膜耐酸、堿、氧化劑和化學(xué)試劑的特性它決定化學(xué)清洗劑類型、濃度、清洗液溫度(2)污染物特指污染物在不同pH下，不同種類鹽類及濃度溶液中，不同溫度下的溶解性，荷電性和它的可氧化性及可酶解性等。膜的清洗方(1)物膜的清洗方(1)物理方水力方降低操作壓力，提高保留液循環(huán)量有利于提高量；采用液流脈沖的形式可以很快將膜污染清除機(jī)械清機(jī)械清洗只適用于微濾／超濾管式系統(tǒng)中空纖維膜污染的清洗方利用中空纖維膜污染的清洗方利用膜的不對稱性和膜組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行清保留透過清洗液出超逆循環(huán)清超濾清洗液入清洗液入清洗液出清洗液出(2)化學(xué)清根據(jù)布菜特的(2)化學(xué)清根據(jù)布菜特的理淪，化學(xué)清洗分為6個過程①化學(xué)清洗前的機(jī)械清洗②消洗劑擴(kuò)散到污垢表面③滲透擴(kuò)散進(jìn)污垢層④清洗反應(yīng)⑤清洗反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到內(nèi)表面⑥產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到內(nèi)表面化學(xué)法常用的清洗堿（化學(xué)法常用的清洗堿（NaOH）發(fā)酵工業(yè)中用得很普遍濃度為0.1～1.0M。它能水解蛋白質(zhì)，皂化脂肪和對某些生物分子起溶解作用酸如HNO3、和HCI。用于去除無機(jī)污染物如鈣和鎂鹽。對不銹鋼裝置不能用HCI。檸檬酸對含鐵污染物有效表面活性劑：主要對生物高分子油脂等起乳化、散、干擾細(xì)菌在膜上的粘附。常用的SDS和X-100，有較好的去蛋白質(zhì)和油脂等作用氧化劑：氯有較強(qiáng)的氧化能力。當(dāng)NaOH或表面活性劑氧化劑：氯有較強(qiáng)的氧化能力。當(dāng)NaOH或表面活性劑不起作用時可以用氯其用量為10-6mg/L活性氯其最適pH為10～11酶：酶本身是蛋白質(zhì)，能用其他清洗劑就酶。但如要去除多糖時，淀粉酶有一定作用的有機(jī)溶劑：由于有機(jī)溶劑對膜和裝置有不良作用，因而很少采用。20-50％乙醇可用于膜裝置的滅菌和去除油脂或硅氧烷消泡劑，但使用時系統(tǒng)必須符合防爆要求常見的污染物及其清洗方用常見的污染物及其清洗方用 ①2%檸檬酸+0.1%TRITONx-100+97.9%RO水,氨水調(diào)節(jié)pH至②2%檸檬酸+2%EDTA鈉+96%RO水,氨水調(diào)節(jié)pH至③2%三聚磷酸鈉+0.1%TRITONx-100+2%EDTA鈉+95.9%RO水硫酸調(diào)節(jié)pH至④鹽酸或檸檬酸調(diào)節(jié)RO水pH至①1%加酶洗滌劑水溶液②30%H2O20.5L+去離子水①次氯酸鈉溶液5~10mg/L,用硫酸調(diào)節(jié)pH至5~6(芳香聚酰胺膜則1%甲醛溶液②1%~2%H2O2溶①高濃度鹽水;②含酶清洗電清是電清是一種十分特殊的清洗方法。在膜上施加電場，則帶電粒子或分子將沿電場方向遷移。通過在一定時間間隔內(nèi)施加電場且在不必中斷操作的情況下從界面上除去粒子或分子。這種辦法的缺點(diǎn)是需使用導(dǎo)電膜及安裝有電極的特殊膜器，對膜和裝置的要求較高。(4)其它清洗方法，如電場過濾、脈沖電解清洗、電滲透清洗等反滲透膜常規(guī)化學(xué)清洗方 堿洗：0.1%(wt)氫氧反滲透膜常規(guī)化學(xué)清洗方 堿洗：0.1%(wt)氫氧化鈉溶液，常溫下，用環(huán)清洗30min，主要清除有機(jī)污染物及生物污染； 酸洗1：0.2%(wt)鹽酸溶液(PH=1)，常溫下，用泵循環(huán)清洗30min，主要清除碳酸鹽垢 酸洗2：2%(wt)檸檬酸溶液(用氨水調(diào)節(jié)℃，用泵循環(huán)清洗30min，主要清除碳酸鹽垢及金屬氧化物(鐵污染物) 清洗建議流量及壓力元件直徑 清壓力 清流量48納濾納濾膜的清一般情況下，先用低pH值后用高pH值的洗液，這與膜上污染物的形成因素有關(guān)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中；膠體粒子和有機(jī)污染物最先在膜上沉積和吸附，形成膜表面的第一層垢；碳酸鹽及金屬氧化物垢是逐漸形成的，沉積于膠體垢之上，并緩慢滲入膠體中。因此，先用酸性溶液去除上部污垢，并可達(dá)到松動下層膠體的作用．然后再用堿性溶液清洗，可快速達(dá)到清洗效果。超微濾膜組件的清超微濾膜組件的清洗再生技1手工擦洗海綿球擦洗等壓水力沖洗熱水沖洗水-氣混合清洗化學(xué)清洗酸溶液清洗堿溶液清洗氫氧化鈉、氫氧化氧化性清洗加酶洗滌1％—3H2O2、500—1000mgL胃蛋白酶、胰蛋白膜污染的分析方光學(xué)顯微鏡膜污染的分析方光學(xué)顯微鏡：觀察無機(jī)類沉積物、細(xì)菌以及藻類掃描電子顯微鏡：觀察膜的