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解答超滤膜污染影响因素


文章出处:超滤膜产品作者:北京超滤膜公司发表时间:2013-04-24 15:31:52

  影响膜污染的因素很多,不同的膜材质,不同的水源水质对膜造成的污染情况各异,对原水采取不同的预处理方法也会对膜的污染产生不同的影响。

   膜本身特性影响因素

  膜的亲水性和疏水性

  利用亲水性醋酸纤维素(CA)膜和疏水性聚醚砜(PES)膜过滤地表水,结果发现亲水性CA 膜对原水中的有机物吸附能力很低,而疏水性的PES 膜对有机物有显著的吸附。与疏水性的PES 膜相比,亲水性的CA 膜通量通过反洗很容易恢复。

  膜的孔径

  澳大利亚的A I Schafer 等研究了膜孔径与膜污染的关系,发现膜孔径与污染物粒径之比对膜的影响重大。当污染物粒径小于膜孔径时,污染物会吸附在膜孔径内部,造成膜孔堵塞;反之,污染物则会在膜表面形成污染层;污染物粒径与膜孔径接近时,膜通量的下降最为明显[8]。最初的膜污染会使膜孔径减小,提高膜对污染物的去除率,随着膜污染的加剧,污染物会在膜表面形成滤饼层,并且滤饼层的比阻与膜孔径呈反比关系。

  膜的表面性能

  双电层存在于固体和液体的交界处,它取决于固体材料的化学性质。几种理论解释了膜表面的电化学性能,包括官能团的解吸,从溶液中吸附离子,在固液交界处的电荷分布不同于溶液本体等。GCSG模型描述了电荷分布。

  污染水质影响因素

  有机物

  陶氏超滤膜在过滤地表水过程中,有机物在膜的污染过程中扮演主要角色,其可导致膜孔径的窄化,滤饼层的形成,从而导致通量的下降。等研究发现,原水中的有机物并不是一律吸附在膜上产生不可逆污染,产生不可逆污染主要是由于类多糖的有机物产生的,这些有机物具有很大的亲和力,优先吸附在膜上。它不但被吸附在膜表面上,而且也会在膜孔径中聚集,这些可能发生在膜开始运行的前几分钟之内,并且膜孔中吸收小的颗粒产生的阻力远大于滤饼层过滤形成的阻力。

  无机物

  无机物的污染主要是由于无机物与有机物之间的协同作用产生的。在钙存在的情况下膜污染增加, 主要是Ca2+ 与NOM 形Ca2+-NOM 化合物,产生高度压缩的滤饼层,导致通量急剧下降。研究发现,在用酸清洗被污染的膜后,有大量的铁和锰释放出来,这说明在一定程度上铁和锰能够产生不可逆污染;铝和钙在产生可逆污染过程中不重要。

  pH

  通过试验得出,胶体NOM 引起的通量下降与pH 无关,而研究发现,在较低的pH 下通量明显下降,归因于NOM 大分子电荷的减少。同时B Z Dong 指出,降低pH 能够降低NOM 的尺寸,促进其在膜上的吸附,结果产生明显的污染。当絮凝作为预处理时,降低pH 能够提高NOM 的去除率,减少进水NOM 的浓度,可以缓解膜污染。

  藻类

  利用微囊藻作为研究对象,试验中利用10 μm 的硅颗粒(质量浓度为50 mg·L-1)去除水中的小颗粒物质,结果硅的颗粒不能够有效地充当次级膜阻挡藻类的污染。当同时过滤藻类和NOM 时与单独过滤藻类或NOM 相比,则产生更大的通量下降。主要是由于膜孔径较小,沉积在膜的表面,细胞接触到膜便开始释放分泌物,产生胞外聚合物。这些胞外聚合物与硅颗粒协同作用形成密实且具有较小孔径的次级膜,进一步阻止较小的颗粒通过膜孔。

  其它

  细菌(包括铁细菌、硫酸盐还原菌等)水中的细菌在膜表面繁殖,将会严重缩短膜的寿命。粘土和泥沙的粒径一般小于5 μm ,在过滤过程中聚集在膜表面,形成滤饼层使膜通量下降。

  在混凝/UF 过程中,跨膜压差一方面影响絮体在膜组件中的形态,另一方面影响滤饼层的多孔性[20]。较高的跨膜压差能够产生较密实的滤饼层,会增加滤饼层的比阻;过滤时间影响滤饼层的厚度,随着过滤时间的延长,滤饼层的逐渐变厚,从而影响膜的渗透性。所以,运行过程中要根据实际情况来权衡跨膜压差,过滤时间与膜污染速率之间的关系。



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