（紡織工程專業(yè)論文）超聲波在線監(jiān)測磁場對nf膜中碳酸鈣沉積的影響.pdf

摘要 摘要 世界水資源短缺和水污染正嚴(yán)重地影響著人類的生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 納 濾 n f 和反滲透 r 0 膜分離技術(shù)在解決水資源短缺和水質(zhì)凈化方面發(fā)揮著 越來越重要的作用 但在膜分離過程中 膜污染嚴(yán)重影響了膜的分離效果 限制 了膜分離技術(shù)的進(jìn)一步推廣 膜污染機(jī)理研究及膜污染控制受到了科學(xué)工作者的 廣泛關(guān)注 本文將磁化水處理技術(shù)引入到納濾過程中 并采用超聲時(shí)域反射法量 化研究磁場對納濾膜表面無機(jī)鹽垢沉積和生長的影響 系統(tǒng)研究了磁場對c a f i l c 0 3 h 溶液的某些物理化學(xué)性質(zhì)及其結(jié)晶形態(tài)的影 響 實(shí)驗(yàn)中所用的永磁和電磁場強(qiáng)度分別為0 4 t 和0 0 丌 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明磁場可 以提高溶液的電導(dǎo)率和d h 值 且其效果依賴于溶液濃度 隨著溶液的濃度的增 大 磁化效果有所減弱 實(shí)驗(yàn)過程中的流速和溶液的p h 值都會(huì)影響到磁化效果 另外 磁場可以促進(jìn)c a c 0 3 結(jié)晶由方解石向文石或球霞石的轉(zhuǎn)變 錯(cuò)流納濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超聲監(jiān)測與n f 膜表面污染層的生長和發(fā)展具有良好 的關(guān)聯(lián) 隨著c a c 0 3 垢在膜表面沉積 超聲信號的振幅不斷增高 超聲時(shí)域信 號隨著污染層厚度的增加而發(fā)生移動(dòng) 此外 超聲監(jiān)測技術(shù)可以監(jiān)測到不同的磁 化條件下 即無磁 永磁和電磁 污染層形成的速率 永磁和電磁作用條件下膜 通量下降緩慢 重量法和超聲監(jiān)測結(jié)果表明膜表面形成的c a c 0 3 垢質(zhì)層厚度較 薄 s e m 和x r d 研究結(jié)果表明磁化處理抑制了正六方體方解石的形成 而優(yōu)先 生長松球形的球霞石或針狀文石 磁處理后n f 膜表面c a c 0 3 晶體品型不規(guī)則 排列疏松 導(dǎo)致了污染層厚度和密度的減小及n f 膜的滲透通量衰減較緩慢 這 與超聲反射信號的振幅增長較慢相對應(yīng) 上述磁化效果通常被認(rèn)為與磁流體動(dòng)力 學(xué)機(jī)理有關(guān) 總之 超聲監(jiān)測與膜通量變化 重量法 s e m 和x r d 等分析結(jié)果具有良好 的對應(yīng)關(guān)系 這為膜污染控制方法的評價(jià)提供了一種有效手段 關(guān)鍵詞 納濾 膜污染 c a c 0 3 垢 磁場 超聲時(shí)域反射 摘要 a b s t r a c t t h el a c ko fw a t e rr e s o u r c ea n dt h es e r i o u sw a t e rp o l l u t i o ni nt h ew o r l da r e i n f l u e n c i n gt h el i f ea n dt h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ye c o n o m i cd e e p l y n a n o f i l t r a t i o n a n dr e v e r s eo s m o s i si sp l a y i n gam o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei nr e s o l v i n gt h el a c k o fw a t e rr e s o u r c ea n dw a t e rp u r i f i c a t i o n i nt h em e m b r a n ep r o c e s s e s h o w e v e r m e m b r a n ef o u l i n gw e a k e n st h es e p a r a t ee f f e c ta n dl i m i t st h ef u r t h e re x t e n s i o no f m e m b r a n es e p a r a t i o nt e c h n i q u e t h es t u d yo nt h em e c h a n i s ma n dt h ec o n t r o lo f m e m b r a n ef o u l i n gh a sb e e np a i de x t e n s i v ea t t e n t i o nt ob yb o f f i n sa l io v e rt h ew o r l d t h i ss t u d yi n t r o d u c e st h em a g n e t i cw a t e rt r e a t m e n t si n t on a n o f i l t r a t i o np r o c e s s a n d d e s c r i b e sa ne x i s t i n gu l t r a s o n i ct e c h n i q u ef o rq u a n t i t a t i v es t u d yo ft h ee f f e c to f m a g n e t i cf i e l d so nt h ec a c 0 3s c a l ed e p o s i t i o no nt h em e m b r a n es u r f a c ed u r i n g c r o s s f l o wn a n o f i l t r a t i o n 科f n ee f f e c t so fm a g n e t i cf i e l d so ns o m ep h y s i c o c h e m i s t r y p r o p e a i e s o f c a h c 0 3 2s o l u t i o n sa n dt h ec r y s t a lm o r p h o l o g yw e r ei n v e s t i g a t e ds y s t e m a t i c a l l y t h ep e r m a n e n ta n de l e c t r om a g n e t i cf i e l d su s e di nt h ee x p e r i m e n t sa r e0 4 ta n d0 0 2 t r e s p e c t i v e l y r e s u l t ss h o wt h a tm a g n e t i cf i e l de n h a n c e st h ec o n d u c t i v i t ya n dp ho f t h et r e a t e ds o l u t i o na n di t se f f e c td e p e n d so nt h ec o n c e n t r a t i o no ft h es o l u t i o n t h e i n f l u e n c eo fm a g n e t i cf i e l d sd e c l i n e sw i t ht h ei n c r e a s eo fs o l u t i o nc o n c e n t r a t i o n t h e m a g n e t i ce f f e c ta l s oa f f e c t e db yt h ef l o wr a t ea n dt h ep ho ft h es o l u t i o n s i na d d i t i o n t h em a g n e t i ct r e a t m e n t sp r o m o t et h ef o r m a t i o no fa r a g o n i t ea n dv a t e r i t ef r o mc a l c i t e t h er e s u l t so b t a i n e di nt h ee x p e r i m e n t so fc r o s s f l o wn a n o f i l t r a t i o ns h o wag o o d r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eu l t r a s o n i cm e a s u r e m e n t sa n dt h ed e v e l o p m e n to fc a c 0 3 s c a l eo nt h en fm e m b r a n es u r f a c e n ea m p l i t u d eo ft h eu l t r a s o n i cs i g n a li n c r e a s e d w i t ht h ed e p o s i t i o no ft h ec a c 0 3s c a l eo nm e m b r a n e f u r t h e r m o r e t h eu l t r a s o n i c t e c h n i q u ei sc a p a b l eo fm e a s u r i n gt h er a t eo ff o u l i n gl a y e rf o r m a t i o nu n d e rd i f f e r e n t t r e a t m e n tc o n d i t i o n s i e w i t hn o n m a g n e t i cf i e l d p e r m a n e n tm a g n e t i cf i e l da n d e l e c t r o m a g n e t i cf i e l d t h ep e r m e a t ef l u xo fn fm e m b r a n ed e c l i n e ds l o w e ra n dt h e t h i c k n e s so ft h es c a l el a y e ro b t a i n e db yu l t r a s o n i ca n dw e i g h tm e a s u r e m e n t sw a s t h i n n e ri nt h ee x p e r i m e n t sw i t hp m fa n de m et h es e ma n dx r da n a l y s e si m p l y t h a tt h em a g n e t i ct r e a t m e n ts u p p r e s s e st h ef o r m a t i o no fc a l c i t ec r y s t a l sa n dp r e f e r st o v a t e r i t ea n da r a g o n i t e 1 h ec a c 0 3c r y s t a ld e p o s i t e do nm e m b r a n es u r f a c ei sl e s s 摘要 r e g u l a ra n dl o o s e r r e s u l t i n gi nt h ed e c r e a s ei nt h et h i c k n e s sa n dd e n s i t yo ff o u l i n g l a y e ra n dt h es l o w e rf l u x d e c l i n eo fn fm e m b r a n e t h e s ec o r r e s p o n dw i t ht h el o w e r i n c r e a s ei nt h ea m p l i t u d eo ft h eu l t r a s o n i cr e s p o n s es i g n a l s t h ee f f e c to fm a g n e t i c t r e a t m e n t si sn o r m a l l yr e l a t e dt ot h et h em a g n e t o h y d r o d y n a m i c m h d m e c h a n i s m o v e r a l l t h ei n d e p e n d e n tm e a s u r e m e n t ss u c ha st h ef l u x d e c l i n ed a t a w e i g h t m e a s u r e m e n ta n ds e ma n a l y s i sc o r r o b o r a t et h eu l t r a s o n i cm e a s u r e m e n t s t h e u l t r a s o n i ct e c h n i q u eh a sp r o v i d e da l le f f e c t i v em e a s u r et oe v a l u a t et h ep r e v e n t i o na n d c o n t r o io f m e m b r a n ef o u l i n g k e y w o r d s n a n o f i l t r a t i o n m e m b r a n ef o u l i n g c a c 0 3s c a l e m a g n e t i cf i e l d s u l t r a s o n i cm e a s u r e m e n tt e c h n i q u e 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的 研究成果 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得云洼王些太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或 證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文 中作了明確的說明并表示了謝意 學(xué)讎文作者虢巍他露簽字慨節(jié) 月節(jié)日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解丞洼王些太堂有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 特授權(quán)云洼王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行 檢索 并采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存 匯編以供查閱和借閱 同意學(xué) 校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明 學(xué)位論文作者簽名 叫招 導(dǎo)師簽名 簽字開期 噦年7 月印日簽字日期 如吵年 月j 7 日 學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 一 探討了磁場對系列濃度的c a h c 0 3 2 溶液的物化特性及結(jié)晶的 影響規(guī)律 并在此基礎(chǔ)上將磁化防垢技術(shù)引入到納濾膜過程中 研究 磁場對納濾膜表面無機(jī)鹽結(jié)垢的控制和減少作用 二 首次采用超聲技術(shù)實(shí)時(shí) 在線監(jiān)測和量化研究磁場對納濾膜表 面c a c 0 3 垢沉積和生長的影響 從而為發(fā)展膜污染的防治策略和磁 化水處理機(jī)理的研究奠定基礎(chǔ) 第一章概述 1 1 膜分離技術(shù)的發(fā)展 第一章概述 膜一般可定義為兩相之問的選擇性屏障 它可以對雙組分或多組分體系進(jìn)行 分離 分級 提純或富集 具有分離功能的固體膜目前主要以有機(jī)高分子聚合物 為膜材料 盡管傳統(tǒng)意義上的過濾是指從液流或氣流中對固體 不混溶顆粒的分 離 但是膜過濾的應(yīng)用卻包括液流中不溶性溶質(zhì)的分離和氣體混和物的分離 膜在大自然中 特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的 但是人類對它的認(rèn)識 利 用 模擬直至人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的 人類第一次發(fā)現(xiàn)膜現(xiàn)象是在1 7 4 8 年 n o l l e t 看到水會(huì)自發(fā)地?cái)U(kuò)散穿過豬膀 胱而滲透到酒精中去 但是直到1 9 世紀(jì)中葉g r a h a m 發(fā)現(xiàn)了透析現(xiàn)象 人們才 開始重視對膜的研究 最初 許多生理學(xué)家所使用的膜主要是動(dòng)物膜 一直到 1 8 6 4 年 t r a u b e 才成功地制成人類歷史上第一張人造膜 亞鐵氰化銅膜 2 0 世紀(jì)初期z s i g m o n d y 開發(fā)出第一張具有實(shí)用價(jià)值的商業(yè)膜 并由德國的s a r t o f i u s 生產(chǎn) 這些是對稱微濾膜 m f 1 9 6 0 年i j o c b 和s o u r i r a j a n 共同制成了具有 高脫鹽率 高透水量的非對稱醋酸纖維素反滲透膜 使反滲透過程迅速由實(shí)驗(yàn)室 走向工業(yè)應(yīng)用 目前 主要的膜分離技術(shù)有微濾 超濾 納濾 反滲透 透析 電滲析 滲透氣化等 1 l o 膜作為一種高分子化學(xué)材料 是水處理過程中的關(guān)鍵材料 早在5 0 年代 為 解決 水的危機(jī) 提出了膜分離技術(shù) 膜技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵共性技術(shù) 之一 在水資源開發(fā)和保護(hù) 飲用水凈化 改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和推進(jìn)清潔生產(chǎn)等方面 發(fā)揮巨大的作用 8 0 年代末 用傳統(tǒng)生物水處理工藝與膜技術(shù)集成形成膜生物反 應(yīng)器 m b r 采用m b r 或微濾加反滲透工藝 雙膜法 處理污水或廢水 既緩 解了供求矛盾 又減少了污染 還促進(jìn)了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 1 2 膜污染 1 2 1 膜分離技術(shù)的應(yīng)用 與常規(guī)分離技術(shù)相比 膜分離過程具有能耗低 分離效率高 過程簡單 不 污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn) 因此在近二三十年膜分離技術(shù)的發(fā)展非常迅速 其應(yīng)用已從早 第一章概述 期的脫鹽發(fā)展到化工 食品 醫(yī)藥 紡織 生產(chǎn)高純水等 成為重要的化工操作單元 題的重要高新技術(shù) 電子等工業(yè)的廢水處理 產(chǎn)品分離和 是解決當(dāng)代的能源 水資源和環(huán)境問 全世界膜及膜組件配套設(shè)備的需求空 白j 越來越大 每年的銷售額已超過8 0 億美元 目前 全球正在運(yùn)轉(zhuǎn)和建設(shè)中的采用膜技術(shù)的飲用水處理廠規(guī)模日達(dá)4 1 1 萬噸 其中規(guī)模最大的在法國 日處理能力為1 4 萬噸 英國近期即將投產(chǎn)的一個(gè) 采用膜技術(shù)的水處理廠規(guī)模將達(dá)每天1 6 萬噸 日本正考慮在橫濱建設(shè)一個(gè)規(guī)模達(dá) 每天2 0 萬噸的飲用水處理廠 在液體膜分離過程中 膜污染嚴(yán)重影響了膜的分離效果 限制了膜分離技術(shù) 的進(jìn)一步推廣 1 2 2 膜污染 膜污染可定義為由于被截留的顆粒 膠粒 乳濁液 懸浮液 大分子和鹽等 在膜表面或膜內(nèi)的 不 可逆沉積 這種沉積包括吸附 堵孔 沉淀 形成濾餅 等 膜污染典型的表觀特征是滲透通量隨操作時(shí)間而衰減 膜技術(shù)的成功應(yīng)用 極大地受到了污染的限制 污染能破壞膜的性能并最終縮短膜的壽命 從而影響 膜的分離效率 增加膜的操作和維護(hù)費(fèi)用 膜污染的種類主要有無機(jī)污染 有機(jī) 污染和生物污染 2 通常認(rèn)為分離過程中污染較嚴(yán)重的膜技術(shù)包括微濾 m f 超濾 u f 納濾 n f 反滲透 r 0 和電滲析 e d 現(xiàn)有的控制膜污染的方法主要有改變料液組成 如 調(diào)節(jié)膜進(jìn)水p h 值 往 膜進(jìn)水中加抑垢劑 采用超濾或離子交換樹脂進(jìn)行預(yù)處理等 調(diào)節(jié)膜的操作流 態(tài) 以及對已污染的膜用清洗劑進(jìn)行清洗等 但是上述方法要么比較復(fù)雜 要么 成本較高 或是對操作者存在一定的安全危害 而且它們也不能完全解決膜污染 問題 在一些主要的膜工藝中污染問題仍然相當(dāng)嚴(yán)重 因?yàn)楹铣赡の廴臼且粋€(gè)非 常復(fù)雜的現(xiàn)象 并且實(shí)際中遇到的污染物也是紛繁復(fù)雜的 1 3 研究目的 隨著農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高 全球的用水量急劇 提高 而自然界的水資源量是有限的 因此 淡水資源供應(yīng)成為2 l 世紀(jì)的主要 問題 膜分離過程可在常溫下進(jìn)行 且具有無相變 能耗低 裝置簡單等優(yōu)點(diǎn) 近年來發(fā)展迅速 其中n f 和r o 膜分離過程由于可有效地去除無機(jī)鹽和有機(jī)小 分子雜質(zhì) 具有較高的脫赫率和較高的水回用率 已成為海水淡化和苦咸水淡化 制取飲用水最經(jīng)濟(jì)的手段 并成為超純水和純水制各的優(yōu)選技術(shù) 第一章概述 但在n f 和r o 膜分離過程中 無機(jī)污染是造成膜通量下降的主要因素之一 無機(jī)污染將大大減少有效過濾膜面積 增加透過阻力 降低膜的透水通量和產(chǎn)水 品質(zhì) 長期以來 人們對膜的無機(jī)污染形成和機(jī)理進(jìn)行了大量的研究 并找到不 同的膜污染防治措施 常用的方法有在膜的進(jìn)料中加入阻垢劑或酸來防止垢的產(chǎn) 生 或改變操作條件及膜器的構(gòu)成來增加膜面湍流程度以防止垢的沉積 而對于 已生成的垢則使用化學(xué)清洗劑加以去除 但加阻垢劑或酸的方法改變了料液組 成 影響到膜的出水水質(zhì) 而且對膜材料有一定程度的影響 改變膜器構(gòu)造使料 液湍流程度加大的同時(shí)也導(dǎo)致更多的能量損失 化學(xué)清洗的方法不僅操作復(fù)雜 生產(chǎn)成本高 且會(huì)造成二次環(huán)境污染 大量文獻(xiàn)表明 磁場可以在某種程度上改變水及溶液的部分物理化學(xué)性質(zhì) 其效果表現(xiàn)在減少垢質(zhì)的沉積 去除已生成的垢或生成疏松的軟垢 而且磁場的 效果不依賴于水質(zhì) 更不會(huì)改變水的成分和影響出水的可飲用性 3 4 因此 將 磁化水處理這種簡單易行 成本低廉且環(huán)境友好的物理方法用于膜的無機(jī)鹽防 垢 除垢引起了越來越多研究者的關(guān)注 在探索膜污染的過程中 由于污染的復(fù)雜性和缺乏一種實(shí)時(shí) 在線監(jiān)測膜污 染過程的有用技術(shù) 使得膜處理過程中膜通量下降的真正原因和機(jī)理還沒有被深 入地了解 因此 尋找一種實(shí)時(shí) 在線監(jiān)測技術(shù)具有很重要的意義 超聲時(shí)域反 射法 u t d r 在這種要求下被應(yīng)用于膜分離過程的研究 5 1 u t d r 利用它的反 射波的振幅和回聲抵達(dá)超聲傳感器的時(shí)間來監(jiān)測膜污染 濃差極化與清洗過程 同時(shí)也可以用來測量膜的壓緊度 膜污染層厚度以及擠壓性 本課題將u t d r 技術(shù)應(yīng)用到納濾過程中 定量化研究磁場對納濾膜表面無機(jī)鹽沉積的影響 進(jìn)而 探討磁化作用機(jī)理 1 4 研究內(nèi)容 本研究的總體目的是考察磁場 包括永磁和電磁 對納濾膜性能是否有改善 作用 研究其是否對納濾過程中的無機(jī)鹽 主要是c a c 0 3 有防垢和除垢的效果 同時(shí)發(fā)展一種超聲時(shí)域反射技術(shù) u t d r 來量化膜表面污染層及其生長情況 本研究的具體內(nèi)容如下 1 設(shè)計(jì)適合此研究的納濾膜組件和建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室膜操作系統(tǒng) 2 在納濾過程中引入磁場 研究其對膜表面無機(jī)鹽結(jié)垢的影響情況 3 發(fā)展超聲時(shí)域反射技術(shù) u 1 d r 定量研究磁場對納濾膜的無機(jī)污染情 況 將超聲信號與納濾膜性能參數(shù)相互關(guān)聯(lián) 并且用獨(dú)立的膜污染層的 物理化學(xué)分析方法 如 掃描電子顯微鏡 s e m 來驗(yàn)證超聲監(jiān)測結(jié)果 第一章概述 4 分別在有磁場和無磁場條件下 用超聲監(jiān)測納濾膜的無機(jī)污染沉積和濃 差極化 5 量化解釋從實(shí)驗(yàn)中獲得的超聲信號 并且將超聲測量與無機(jī)鹽沉積過程 相關(guān)聯(lián) 研究磁場對納濾膜上無機(jī)污染沉積的影響機(jī)理 獲得更好的污 染控制方法 第二章文獻(xiàn)綜述 2 1 膜分離過程 第二章文獻(xiàn)綜述 所有膜過程的共同特征就是通過膜實(shí)現(xiàn)分離 膜是每一膜過程的核心部件 它可以看成是兩個(gè)均相之間的一個(gè)選擇性屏障 當(dāng)向原料中的組分施加某種作用 力時(shí) 被會(huì)發(fā)生通過膜的傳遞 在大多數(shù)情況下 推動(dòng)力為膜兩側(cè)壓差 濃度 活 度 差 溫差或電位差 根據(jù)推動(dòng)力不同 可對膜過程進(jìn)行分類 如表2 1 表2 1 根據(jù)推動(dòng)力分類的不同膜過程 1 j 壓差濃度 活度 差溫差電位差 微濾全蒸發(fā)熱滲透電滲析 超濾氣體分離膜蒸餾電滲透 納濾蒸汽滲透膜電解 反滲透透析 加壓透析擴(kuò)散透析 2 1 1 壓力驅(qū)動(dòng)膜過程 各種壓力驅(qū)動(dòng)膜過程可以用于稀 水或非水 溶液的濃縮或凈化 根據(jù)溶質(zhì) 的顆粒大小以及膜的結(jié)構(gòu) 可對壓力驅(qū)動(dòng)膜過程進(jìn)行分類 即 微濾 m f 超 濾 u f 納濾 n f 和反滲透 r o 這些過程的原理如下圖2 1 1 2 l 第二章文獻(xiàn)綜述 圖2 1壓力驅(qū)動(dòng)膜過程示意圖 2 有機(jī)物 鹽 在推動(dòng)力即壓力的作用下 溶劑和許多溶質(zhì)分子通過膜 而另一些分子或顆 粒截留 截留程度取決于膜結(jié)構(gòu) 從微濾 超濾 納濾到反滲透 被分離的分子 或顆粒的尺寸越來越小 因此膜的i l 徑也必須越來越小 這意味著膜的傳質(zhì)阻力 增大 所以操作壓力 推動(dòng)力 也增大以獲得相同的通量 但各種過程間并沒有 明顯的分別界限 盡管納濾膜是在反滲透的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 但由于它在低價(jià)離子和高價(jià)離 子的分離方面有獨(dú)特功能 因此納濾更適用于水的凈化和軟化 而反滲透主要用 于脫鹽 本課題中我們主要是研究納濾過程 納濾膜的二價(jià)無機(jī)鹽污染及其防治 策略 2 1 2 納濾 2 1 2 1 納濾膜的概念及特點(diǎn) 納濾膜是在反滲透膜基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 它的分離能力介于反滲透和超濾之 間 因具有納米級的孔徑 故名 納濾 納濾膜的研究始于2 0 世紀(jì)7 0 年代中 8 0 年代中商品化 膜材料主要是芳香族 聚酰胺復(fù)合納濾膜和醋酸纖維素不對稱納濾膜等 具有不對稱結(jié)構(gòu)的膜 其很薄 但相對較致密的皮層 厚度0 卜1 a m 支撐在多孔亞層 厚度5 0 1 5 0 u m 上 流體力學(xué)幾乎全集中在皮層 貶層只起支撐作用 復(fù)合膜的皮層和亞層由不同聚 合物材料構(gòu)成 因此每層均可獨(dú)立地發(fā)揮其最大作用 大部分復(fù)合納濾膜是通過 界面聚合制備的 膜通量近似反比于 有效 膜厚 所以根據(jù)膜的本征分離性質(zhì) 選擇了一種材料后 應(yīng)盡可能地降低膜厚以提高通量 同反滲透一樣 納濾過程 的傳遞機(jī)理是溶解一擴(kuò)散 作為一種新型分離技術(shù) 納濾膜在其分離應(yīng)用中表現(xiàn)出以下特征1 2 錨1 第二章文獻(xiàn)綜述 1 截留分子量2 0 0 1 0 0 0 2 對c a 2 和c 0 3 等二價(jià)離子的截留率很高 9 9 而對n a 和a 等單價(jià)離 子的截留率卻很低 4 0 9 0 納濾膜對一價(jià) 二價(jià)陰離子截留率上的 差別 許多情況下由d o l m a r l 效應(yīng)所致 3 膜本體帶有電荷 通常為負(fù)電荷 這是它在很低壓力下 一般 1 0 m p a 仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數(shù)百的膜也可脫除無機(jī)鹽的重要 原因 2 1 2 2 納濾膜的應(yīng)用 納濾膜由于截留分子量介于超濾與反滲透之間 同時(shí)還存在d o n n a n 效應(yīng) 因此對低分子有機(jī)物和鹽的分離有很好的效果 同時(shí)具有不影響分離物質(zhì)的生物 活性 節(jié)能 無公害等特點(diǎn) 在食品工業(yè) 舡1 1 1 發(fā)酵工業(yè) 1 0 1 制藥與染料i 業(yè)l s 1 2 1 4 石油開采等行業(yè)得到越來越廣泛的運(yùn)用 納濾膜最大的應(yīng)用領(lǐng)域是飲用水的軟化和凈化 以及有機(jī)物的脫除 目前 隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟 納濾膜的其它用途也在不斷地?cái)U(kuò)大 包括低聚糖 的分離和精制f 1 5 塒 果汁的高濃度濃縮 1 7 坷 肽和氨基酸的分離 1 9 刎 抗生素的 濃縮和純化 2 牛奶及乳清蛋白的濃縮 2 2 1 膜生物反應(yīng)器的開發(fā) 等等 但是納濾膜在應(yīng)用的同時(shí)也存在著一些問題 如污染和濃差極化 并且食品 與醫(yī)藥行業(yè)對衛(wèi)生要求極嚴(yán) 膜需要經(jīng)常的殺菌 清洗等處理 使得該技術(shù)的廣 泛應(yīng)用受到一定影響 因此膜污染的防治和清洗仍是膜技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題 之一 2 2 濃差極化和膜污染 壓力驅(qū)動(dòng)膜過程中 膜的性能隨時(shí)間有很大變化 典型的行為就是通?？吹?的通量隨操作時(shí)間的延長而逐漸減小 如圖2 2 所示 造成這種現(xiàn)象的主要原因 是膜污染和濃差極化 第二章文獻(xiàn)綜述 2 2 1 濃差極化 皿咖 贈(zèng) 時(shí)間 圖2 2 通量隨時(shí)間的變化趨勢 液體膜分離過程中 當(dāng)推動(dòng)力作用于原料溶液時(shí) 溶質(zhì) 部分的 被膜截留 而溶劑滲透通過膜 即膜對溶質(zhì)有一定的截留性 而溶劑可較自由地滲透 這表 明溶質(zhì)在滲透物中濃度 c p 低于其在主體中的濃度 c b 實(shí)際上 這就是膜 分離的基本概念 被截留的溶質(zhì)在膜表面處累積 其濃度會(huì)逐漸提高 這種濃度累積會(huì)導(dǎo)致溶 質(zhì)向原料主體的反向擴(kuò)散流動(dòng) 但經(jīng)過一定時(shí)間后會(huì)達(dá)到定態(tài) 溶質(zhì)以對流方式 流向膜表面的通量等于溶質(zhì)通過膜的通量加上從膜表面擴(kuò)散回主體的通量 平衡 狀態(tài)時(shí)膜表面形成一溶質(zhì)濃度分布邊界層 如圖2 3 對溶劑等小分子物質(zhì)的運(yùn) 動(dòng)起阻礙作用 這種現(xiàn)象稱為膜的濃差極化1 2 1 界面上比主體溶液濃度高的區(qū)域 就是濃差極化層 x0 圖2 3 濃差極化引起的穩(wěn)態(tài)條件下的濃度分布 2 l 第二章文獻(xiàn)綜述 濃差極化的后果包括 滲透通量衰減 產(chǎn)水質(zhì)量降低 截留物在膜表面的沉 積概率增大 截留率下降或升高 濃差極化被認(rèn)為是一個(gè)可逆的過程 所以是可以減輕和加以控制的 通?？?以通過稀釋本體溶液 攪拌 采用湍流強(qiáng)化器 或者借助于脈沖 超聲 電 磁 場等方法來減弱濃差極化現(xiàn)象 2 2 2 膜污染 膜污染是指處理物料中的微粒 膠體或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)吸附和沉積造成膜孔徑變小或孔堵塞 使膜通量及膜的分離特性產(chǎn)生不可逆變化的現(xiàn)象 可以說正是因?yàn)槿苜|(zhì)與膜之間 的接觸才導(dǎo)致了膜性能的改變 一旦料液與膜接觸 膜污染即開始 膜污染物可大致分為三類 有機(jī)沉淀 大分子 生物物質(zhì)等 無機(jī)沉淀 金屬氫氯化物 鈣鹽等 顆粒 膜污染現(xiàn)象非常復(fù)雜 因?yàn)樗怯梢幌盗形锢?化學(xué)和生物作用所造成的膜 性能的不可逆破壞 甚至對一種給定溶液 其污染也是取決于濃度 溫度 p h 值 離子強(qiáng)度和具體的相互作用力 氨鍵 偶極一偶極作用力 等物理和化學(xué)參 數(shù) 大量對污染的研究分析表明主要的原因有 料液組分的吸附 孔堵塞 固體 伴隨結(jié)晶在膜表面的沉積 膜結(jié)構(gòu)的壓實(shí) 膜材料與料液組分間的化學(xué)作用 凝 膠凝聚作用及細(xì)菌生長 膜污染被廣泛認(rèn)為是微濾 超濾 納濾和反滲透膜過程中最嚴(yán)重的問題 因 此 正有大量的科研人員致力于這方面的研究 2 2 3 膜污染的檢測 2 2 3 膜污染的表征 對于反滲透工廠的設(shè)計(jì)來說 有一個(gè)定量預(yù)測進(jìn)料液多快或?qū)⒍鄧?yán)重地污染 一張膜的分析程序是很必要的 人們已經(jīng)提出了許多參數(shù)來描述污染現(xiàn)象 i 淤泥指數(shù) s i 2 堵塞指數(shù) p i 3 污染指數(shù) h 或淤泥密度指數(shù) s d i 4 修正污染指數(shù)或膜過濾指數(shù) m f i 第二章文獻(xiàn)綜述 污染指數(shù) f i 或淤泥密度指數(shù) s d i 是反滲透工廠表示污染能力最通用 的指標(biāo) 它綜合表示了進(jìn)料中懸浮固體和膠體物質(zhì)的濃度和過濾特性 其測定方 法如下 2 5 1 取5 0 0 m l 或1 0 0 m l 體積進(jìn)料液 使其在特定條件 壓差a p 0 2 m p a 濾 液側(cè)為常壓 濾器采用0 4 5 u m i l 徑的醋酸纖維素膜 過濾面積為1 3 5 0 m m 下通 過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過濾器 1 5 m i n 或5 m i n 后 用同一過濾器重復(fù)該實(shí)驗(yàn) 二次過濾 時(shí)間分別用t 1 t 2 表示 則阻塞因子 p 按如下公式計(jì)算 鉀以0 0 0 一凈 2 1 淤泥污染指數(shù) s d i 是用阻塞因子 p 除以測 量時(shí)問 l i p l 5 m i n 或5 m i n 如下式 2 6 s d i 二 生 5 2 2 但是這樣定義的污染指數(shù)有兩個(gè)主要缺點(diǎn) 1 沒有明確表示懸浮粒子濃度 與污染能力的關(guān)系 2 測定在 非流動(dòng) 狀態(tài)下進(jìn)行 沒有考慮膜組件內(nèi)流動(dòng)狀 況對污染的影響 針對以上的第一個(gè)缺點(diǎn) s c h i p p e 娼等人 提出了修正的污染指 數(shù)m f i 如公式 2 7 m f i 一研 r a p 2 1 0 t a n a 2 3 其中 t i 2 0 2 時(shí)的粘度 r l 水溫下的粘度 p 使用的壓力 k p a t a n a 測定體積的流速 t v 對過濾體積 v 所作圖上直線部分 的斜率 s c h i p p e r s 等人 2 6 1 試驗(yàn)證明了m f i 與進(jìn)料中的膠體濃度之間為線性關(guān)系 因 此 m f i 可用于預(yù)測一種進(jìn)料液的污染趨勢 但是 污染現(xiàn)象是如此復(fù)雜以至 于單獨(dú)一個(gè)參數(shù)并不足以準(zhǔn)確的描述它 2 2 3 2 傳統(tǒng)的膜污染檢測方法 化學(xué) 物理和微生物分析決定了膜上存在的污染物類型及它們對膜性能的影 響 用于研究膜污染的技術(shù)通常有掃描電子顯微鏡 s e m x 射線熒光 x r f x 射線衍射 x r d 感應(yīng)耦合等離子體 1 c e l 光譜測定法 離子色譜 i c 能 散x 射線光譜測定法 e d s 原子吸收光譜測定法 a a s 生物滅光劑靈敏度 測試等 2 7 l 第二章文獻(xiàn)綜述 以上分析方法對于發(fā)展防垢 防污染 以及有效的清洗劑和清洗程序方面都 提供了非常有用的信息 同時(shí)更好的理解膜污染也可以幫助許多設(shè)備生產(chǎn)商預(yù)測 問題多發(fā)區(qū)域 從而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就采取補(bǔ)救措施 但是 這些方法卻幾乎不 能提供污染物在膜表面的實(shí)際和動(dòng)態(tài)的發(fā)展情況 而且 這些方法對于膜都具有 破壞性 一旦測量進(jìn)行或完成 膜將不能重新被使用 2 2 3 3 在線檢測 迄今 大量直接或間接的實(shí)時(shí)測量方法用于研究膜污染 傳統(tǒng)上 實(shí)時(shí)污染 研究主要是根據(jù)通量衰減數(shù)據(jù)的分析來推測膜的污染情況 其它的污染分析方法 包括滲透濃度變化的監(jiān)測 沿著膜壓力降的增加 和截留濃度的突然變化 但是 這些方法卻提供不了污染物沉積過程的直接信息 無損技術(shù)正是為了克服傳統(tǒng)膜污染檢測方法不能提供關(guān)于濃差極化和污染 的直接信息這個(gè)缺點(diǎn)而發(fā)展起來的 近一二十年來發(fā)展的無損檢測技術(shù)有很多 但它們都因?yàn)檫@樣或那樣的缺陷而沒有得到廣泛的應(yīng)用 具體如下 w a n d e l t 等人1 2 8 1 使用一種n m r 微觀圖像技術(shù) 分辨率為1 0 2 0 1 m 測量中 空纖維微濾膜組件中膨潤土濾餅層的厚度 y a o 等人i 冽將n m r 微觀圖像技術(shù)用 于中空纖維膜組件中的流量分布和極化效應(yīng)的無損研究 t i l l e r 等人p o l 開發(fā)出一 種c a r s c a n 方法 此法被應(yīng)用于測量泥漿濃度的變化和沉淀過程中沉積高度 a l t m a n n 和r i p p e r g e r l 3 1 l 利用一種激光三角式測量器來探究在各種過濾條件下濾 餅層的厚度 n m r 微觀圖像 啷c a n 激光束捕捉方法都十分的昂貴 因此 它們的使用受到了限制 l u 等人p 2 l 應(yīng)用紅外線反射的方法來實(shí)時(shí)測量濾餅厚度并且證實(shí)了錯(cuò)流微濾 中的理論結(jié)果 盡管用此方法可以檢測出污染層厚度的變化和污染層的擠壓性 能 但是內(nèi)在的局部污染特性卻只能通過恒定壓力過濾下的動(dòng)力學(xué)分析來評估 m a c l d e y 和s h e r m a n 3 3 1 使用攝像機(jī)對污染層的生長和其表面的顆粒運(yùn)動(dòng)進(jìn)行 觀察 w a k e m a n p 4 1 類似地用具有高倍放大鏡頭的高速攝像機(jī)來觀察更小顆粒在織 物表面的動(dòng)態(tài)變化 以及污染層在沿著濾器中心軸上的生長 污染層的即時(shí)形成 阻礙了對顆粒沉積的直接觀察與對表面上顆粒一顆粒之間相互作用的直接觀察 通過使用微觀攝像照相技術(shù) m o r e s 和d a v i s 3 5 1 對微濾膜上的酵母沉積及隨后反 沖洗與單一反脈沖過程中酵母的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了直接的觀察 盡管m o r e s 和d a v i s 的 研究結(jié)果揭示了膜通量與膜表面摩擦力之間的關(guān)系 但并沒有涉及到有關(guān)污染層 厚度的有關(guān)信息 h u t c h i n s 和m a i r 3 6 1 發(fā)展了超聲圖像技術(shù)用于對陶瓷粉漿澆鑄制件過程中的 涂敷層厚度進(jìn)行監(jiān)測 傳感器設(shè)置為脈沖 反射模式 h a e r l e 和h a b e r l 37 進(jìn)一步 擴(kuò)充了h u t c h i n s 和m a i r 的研究工作 測定出頻率對峰分辨率的影響 發(fā)現(xiàn)1 m h z 第二章文獻(xiàn)綜述 的頻率為最佳的峰分辨率 m a d a l 等人 將超聲時(shí)域反射法技術(shù)應(yīng)用于反滲透污染研究中 研究中 他 們采用了3 個(gè)5 m h z 和3 個(gè)1 0 m h z 的傳感器 研究結(jié)果表明 隨著污染層在膜 表面開始出現(xiàn)并生長時(shí) 膜反射信號的振幅不斷回落 柴國墉等人p 引證明超聲 時(shí)域反射法 u t d r 能夠?qū)崟r(shí) 在線監(jiān)測濃差極化 膜污染與膜清洗過程 也 可以用來測量膜的壓緊度和污染層厚度 s a n d e r s o n 等人1 5 1 也對u t d r 技術(shù)應(yīng)用于不同膜過程和不同污染物方面進(jìn)行 了廣泛的研究 結(jié)果都表明超聲無損 在線監(jiān)測與傳統(tǒng)膜性能測量結(jié)果有良好的 關(guān)聯(lián)性 且具有區(qū)域性測量的特征 超聲技術(shù)被證明是一種極好的無損測試工具 并且它具有相對較低廉的價(jià) 格 所以被認(rèn)為是目前最具潛力的無損檢測技術(shù) 2 2 4 膜污染的防治和減少 研究污染的最終目的就是防止和減少污染 目前為止 所用的減少污染的方 法包括 原料液的預(yù)處理 膜材料的改性 膜器和工藝條件的優(yōu)化 以及對已污 染膜進(jìn)行周期性清洗 2 2 4 1 原料液的預(yù)處理 料液預(yù)處理的方法和深度主要決定于膜材料 膜組件的結(jié)構(gòu) 進(jìn)料的組成 產(chǎn)物的質(zhì)量要求及產(chǎn)率 不同的膜過程 對預(yù)處理的要求也會(huì)有很大差別 預(yù)處 理方法可分兩大類 防止膜化學(xué)損傷的預(yù)處理和防止膜污染的預(yù)處理 l 防止膜化學(xué)損傷的預(yù)處理 對一般進(jìn)水 其中氯的濃度和p h 值是影響r o 膜化學(xué)損傷最重要的因素 此 外微生物的侵蝕 游離氧也會(huì)損傷膜的性能 液體中的氯通常用來控制微生物生 長 但是某些反滲透膜 特別是聚酰胺膜 即使在低氯濃度下也會(huì)受到損傷 因 此原水在進(jìn)入膜組件前必須脫氯 而p h 值的控制對于以醋酸纖維素為基礎(chǔ)的膜 特別重要 這類膜在p h 值低于4 和高于7 時(shí)即迅速水解 在酸性條件下比在堿性條 件下的水解更快 因此必須嚴(yán)格控s t j p h 值 2 防止膜污染的預(yù)處理 極大多數(shù)原水中含各種污染物 它們會(huì)降低膜的通量 影響膜的出水品質(zhì) 不同污染物的預(yù)處理方法如表2 2 所示 圖2 4 是科威特d a h ar o i 廠與處理的流程示意 像這類先加入絮凝荊 抗垢 劑再經(jīng)過各種過濾的常規(guī)預(yù)處理方法的缺點(diǎn)是 過程復(fù)雜 消耗大量化學(xué)藥劑 費(fèi)用昂貴 且出水水質(zhì)常常難以穩(wěn)定 近年來用m f u f 作為r o 進(jìn)料預(yù)處理己 第二章文獻(xiàn)綜述 e t 益受到重視 表2 2r o 體系不同污染物的預(yù)處理方法 污染物類型預(yù)處理方法污染物類型預(yù)處理方法 粗篩金屬氧化物選用適當(dāng)?shù)牟牧?懸浮固體或水力離心過濾 氯化 粒子筒式m f 臭氧 多介質(zhì)過濾 生物污染紫外線 凝集 凝聚 然后過濾 使用濃的n a h s o s 膠體 u f使用硫酸銅 酸化 用石灰和石灰蘇打 凝聚后再過濾 成垢鹽 活性炭吸附 進(jìn)行水軟化 有機(jī)污染物 使用阻垢劑 化學(xué)氧化 u f m f 金屬氧化物酸清洗 氯氣f e c s o 加酸抗垢劑脫氯 圖2 4d a h a 反滲透工廠的預(yù)處理流程 4 0 3 用膜進(jìn)行預(yù)處理 用m f 或u f 膜預(yù)處理后的水質(zhì)優(yōu)于常規(guī)預(yù)處理 見表2 3 且可脫除大腸桿 菌和細(xì)菌 用于預(yù)處理的m f 膜 膜孔經(jīng)為0 2 肼m 及u f 膜 膜截留率分子量為 1 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 d a 組件多為中空纖維結(jié)構(gòu) 膜材料為聚丙烯 磺化聚醚砜等 采用壓縮空氣脈沖式反沖洗 可在很低的錯(cuò)流速度下工作 甚至可在無流動(dòng)狀態(tài) 下工作 全流過程 與常規(guī)預(yù)處理比 有設(shè)計(jì)易于標(biāo)準(zhǔn)化 操作易于自動(dòng)化 無需連續(xù)投入化學(xué)試劑 節(jié)省能耗和人力等優(yōu)點(diǎn) 第二章文獻(xiàn)綜述 表2 3m f 預(yù)處理與常規(guī)預(yù)處理比較 項(xiàng)目常規(guī)處理m f 預(yù)處理 產(chǎn)水的m f i s l 2 1 4 55 5 脫除粒子直徑 m 1 0 2 00 2 產(chǎn)水中懸浮固體含量 m g l 4 0 0低到難以檢測 將中空纖維超濾 微濾膜用于海水反滲透脫鹽的預(yù)處理 中試研究結(jié)果表明 預(yù)處理后產(chǎn)水水質(zhì)好 水的膠體濃度低 過程簡單 且經(jīng)濟(jì)上具有競爭力 2 2 4 2 膜材料的改性 改變膜的性質(zhì)可以減少污染 多孔膜 微濾 超濾 的污染一般比致密膜 全 蒸發(fā) 反滲透 嚴(yán)重得多 另外 孔徑分布窄有助于減少污染 不過這種效果不 應(yīng)過分強(qiáng)調(diào) 采用親水膜也有利于減少污染 因?yàn)橐话愕鞍踪|(zhì)在疏水膜上比在 親水膜表面上更容易吸附且不易除去 使用帶 負(fù) 電膜也可能有利于減少污染 特別是當(dāng)原料中含有帶 負(fù) 電微粒時(shí) 還可以在膜面上預(yù)先吸附某一容易除去 的組分 2 2 4 3 膜組件和工藝條件的優(yōu)化 傳質(zhì)的改善是減少濃差極化和膜污染的最重要的因素 傳質(zhì)系數(shù)不僅與流體 動(dòng)力學(xué)有關(guān) 而且與膜組件構(gòu)型的設(shè)計(jì)有關(guān) 優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流體動(dòng)力學(xué)條件及 膜組件構(gòu)型 可以使系統(tǒng)的濃差極化和膜污染降到最低 主要方法有 1 增加流體在膜面的橫向流速 2 流體脈沖 流體流動(dòng)方向的反轉(zhuǎn) 3 使用湍流促進(jìn)器 4 對傳統(tǒng)的膜組件構(gòu)型進(jìn)行小的修飾 減少死角和死空間 改善傳質(zhì) 5 開發(fā)新型的膜組件一旋轉(zhuǎn)式 波紋式 橫切流動(dòng)式膜組件等 2 2 4 4 外場的應(yīng)用 電場 磁場 超聲 原則上 外場 電場 磁場 超聲 可被用于提高膜的性能 1 磁場的應(yīng)用 自1 8 9 0 年f r a n c e 和c a b e l l 申請專利起 磁場用于水處理已有1 0 0 多年的歷史 了 1 9 4 5 年v e r m e i r e n 發(fā)現(xiàn)用 磁水 可以減少鍋爐水垢的生成后 磁化水處理技術(shù) 得到了廣泛的研究與發(fā)展 目前 隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟 磁場防垢除垢 第二章文獻(xiàn)綜述 作用的研究重點(diǎn)正被轉(zhuǎn)移到膜過程中以防止或減少膜污染 q a h t a n i 4 i 研究了磁場對海水 4 3 0 0 0 p p m 的電導(dǎo)率并l l p h 值以及對反滲透膜 的透過率的影響 結(jié)果表明磁場作用下 海水的電導(dǎo)率和p h 值均上升 若磁場 處理一定時(shí)間后再移除 則電導(dǎo)率和p h 值又下降 實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)磁場可以減小 反滲透膜的透過率 即明顯提高截留率 優(yōu)化膜的出水品質(zhì) 2 電場的應(yīng)用 在錯(cuò)流過濾過程中 本體流體與膜是相切的 這使得溶質(zhì)或顆粒被橫向地輸 送給膜 通過采用d c 電場梯度給顆粒加上一個(gè)電泳速度 可以在更高或更低程 度上使溶質(zhì)或顆粒的導(dǎo)電流達(dá)到平衡 細(xì)小顆粒和凝膠所致的膜污染可以通過這 種方法去除 從而提高過濾通量 連續(xù)應(yīng)用電場所帶來的能耗和其它相關(guān)問題可 以通過脈沖電場得以緩解 無論對于荷電溶質(zhì)還是不帶電溶質(zhì) 在電場作用下膜 的滲透性能均有所改變 3 超聲技術(shù)的應(yīng)用 超聲技術(shù)也可以作為一種減少膜污染的手段 其原理1 4 2 j 是利用超聲波在液 體中的空穴效應(yīng) 使之產(chǎn)生大量非穩(wěn)態(tài)的微小氣泡 在聲場的作用下 氣泡以每 秒完成數(shù)萬次從壓縮到擴(kuò)張的物理過程 液體微粒激烈碰撞并產(chǎn)生非常強(qiáng)大的能 量 它足以極快地剝落吸附在物體表面上的污粒 達(dá)到清洗之目的 2 2 4 5 膜清洗 盡管上述方法均可在某種程度上減少污染 但在實(shí)際應(yīng)用中總要采用適當(dāng)?shù)?清洗方法 清洗是將雜物從膜表面或膜體內(nèi)除去的過程 清洗方法大致可分為 化學(xué)清洗 水力學(xué)清洗 機(jī)械清洗 電清洗等 1 化學(xué)清洗 化學(xué)清洗是減少膜污染的最重要的方法 可選用的化學(xué)試劑很多 既可單獨(dú) 使用 也可以組合起來使用 以下是一些重要的化學(xué)試劑 1 酸 較強(qiáng)的如磷酸 較弱的如乳酸 2 堿 n a o h k o h 聚磷酸鹽螯合劑 表面活性劑 氧化劑等 主要用 于移除脂肪和蛋白質(zhì) 3 酶 用以除去生物污染和微有機(jī)物 4 螯合劑 e d l a 和消毒劑 雙氧水和次氯酸鈉等 2 水力學(xué)清洗 水力學(xué)清洗方法主要是反洗 即以一定頻率交替加壓 減壓和改變流向 經(jīng) 過一段時(shí)問后 原料側(cè)減壓 滲透物反向流回原料側(cè)以除去膜內(nèi)或膜表面上的污 染層 此法只適用于微濾膜和疏松的超濾膜 在此方法上的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的反 沖法 是將回流間隔時(shí)間縮短為幾秒 由于沒有時(shí)問形成一個(gè)沉積層 所以濾餅 第二章文獻(xiàn)綜述 阻力始終很低 從而可以保持高通量 3 機(jī)械清洗 機(jī)械清洗法只適用于管狀膜組件 實(shí)際上 就是在管狀膜組件內(nèi)放入些海綿 球 海綿球的直徑要比膜管的直徑略大一些 在管內(nèi)用水力讓海綿球流經(jīng)膜表面 對膜表面的污染物進(jìn)行強(qiáng)制性去除 但對硬質(zhì)垢易損傷膜表面 因此該法特別適 用于以有機(jī)膠體為主