膜污染机理和其控制技术.pdf

东莞理j【学院学报 第17卷第l期 VoI．17NOl oF 2010年2月 JOURNALOFDONGGUANUNIVERSITYTECHNOLOGYFob20lO 膜污染机理及其控制技术 周显宏1 刘文山2 肖凯军2 罗远宏2 邹水洋1 黄宝光3 (1．东莞理工学院化学与环境工程学院，广东东莞523808：2．华南理工大学轻化T所，广州510640： 3．东莞驱洲制药有限公司，广东东莞523010) 摘要：综述了膜污染的定义，膜污染机理、预防膜污染和清洗的方法，介绍了膜污染控制技术的进 展及展望。 关键词：膜污染：膜清洗：机理；污染控制 中图分类号：TS201．2 文献标识码：A 文章编号：1009—0312(2010)01一0057—05 膜的污染自膜投入使用那一刻起就存在，随着膜分离技术的应用越来越广泛，膜污染的问题日 益受到重视。膜污染是被分离物质中某些成分吸附、留存在膜的表面和膜孔中造成的，在膜的使用 过程中，由于浓差极化的产生，尤其是在低流速、高溶质浓度情况下，在膜表面达到或超过溶质的 饱和浓度时，便有凝胶层的形成，导致膜的透液通量不依赖于超滤压力。污染后的膜透液通量下 降，超滤效果恶化，寿命缩短，清洗难度人，严重影响了超滤的’1i作效率和经济效益，科学家称膜 的污染与清洗是膜过程的第一研究开发热点。为了解决超滤膜的污染与清洁问题，国内外学者做了 人量的研究工作，取得了较大进展。采用料液前处理，选择合适的超滤膜和组件，选取最佳操作参 数等综合措施，可使膜污染减轻但不可避免，必须定期对膜进行清洗。 1 膜污染的定义 膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质火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征 的不可逆变化现象…。对于膜污染，应当说，一旦料液与膜接触，膜污染即开始。膜污染常发生在 三种场合，即浓差极化、大溶质的吸附和吸附层的聚合12·。 2膜污染的机理 Kelly等人p1研究了牛血清蛋白对微滤膜的污染后认为，污染开始时是蛋白质凝聚沉积在膜表 面，随着过滤进行，未凝聚的蛋白质由于与二硫化物的相互作用，对己聚集的蛋白质产生化学吸 附。Marshall等人‘41认为，除了二硫化键外，范德华力、静电作用、憎水性氢键等都对蛋白质聚合和 o通过对多孔属鳞状发酵液微滤污染研究后认为，发酵液中的溶解性组分的沉 膜污染有影响。Darkop 积是膜污染的主要冈素。Carrolla扣1认为，对未被预处理的地表水，胶状物质是导致微滤污染的主导 因素，而对明矾混凝处理的溶液，残留的NOM(naturalmatter)则是污染的决定因素。 organic Khafib等人171对琵琶湖原水超滤的情况进行分析后认为，在较高温度时，含铁胶体负电性会增强，膜 表面与凝胶污染物之间斥力增人，使得膜污染程度减轻。Piotr弘。认为，如果先除去发酵液中分子量 大于100的大分子物质，膜的外部污染基本可以消除。归纳影响膜通量下降的因素，一般认为主要有 以下4点一L一①浓差极化：由于膜表面上溶质的浓度成梯度增加，即边界层渗透压升高，使得膜的 收稿日期：2009一09一03 基金项目：东莞市科技攻关项目(N02006。 作者简介：周显宏(196l一)．男．湖北麻城人．副教授，土要从事精细有机合成和药物合成研究。 万方数据 58 东 莞理工学 院学报 2010年 渗透通量下降：②膜孔阻塞：被分离溶质在膜表面或膜孔内形成阻塞，造成通量下降；③膜孔吸 附：被分离溶质(尤其是蛋白质)在膜表面或膜孔内沉积进而吸附其他的分子，形成污染。④形成 凝胶层：在较低流速时，浓著极化使膜表面的溶质浓度大于其饱和溶解度，在膜表面吸附沉积而产 生凝胶层。 3 防止膜污染的方法 文献[10】指出：“在