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膜的污染及其控制方法

膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分

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

特性的不可逆变化现象［１］。

实际上，膜的可靠性是目前阻碍膜技术推广应用的关键之一，而

污染问题又是影响其可靠性的决定性因素。据调查，就超滤而言，污

染仍是其主要问题，污染的消除将使超滤过程效率提高30%以上，使

投资减少15%，而且能提高分离效果，使超滤范围拓宽［２］。对膜

污染种类及其成因的具体分析，将有助于采取合适的措施减弱或消除

它的不良影响。

1沉淀污染

以压力为推动力的膜分离技术有反渗透(RO)，纳滤(NF)，超滤(UF)

和微滤(MF)。根据不同膜与水中微粒的相互关系［３］，可知沉淀污

染对RO和NF的影响尤为显著。

当原水中盐的浓度超过了其溶解度，就会在膜上形成沉淀或结

垢。普遍受人们关注的污染物是钙、镁、铁和其它金属的沉淀物，如

氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐等。

设在溶液中有化学反应：xAy－＋yBx＋＝AB

xy

xy－xy

当不考虑盐类之间的相互作用时，溶度积K＝γ［A］γ

spAB

x＋y

［B］为常数。其中，γ、γ为自由离子A和B的平均活度系数；

AB

［A］，［B］为溶液中的摩尔浓度；x，y为化学配比系数。平均活

度系数可用离子强度［I］的函数来估测：

logγ＝－0.509ZI1/2，

AA

logγ＝0.509ZI；

BB1/2

Z、Z为自由离子的化合价。对稀溶液，如大多数天然水体，其活度

AB

系数γ、γ近似等于1。

AB

如图1所示，进料液，浓缩液，渗透液浓度分别为C，C，C。

frp

图1膜系统中不同位置的溶质浓度

由阻截率知：

R＝1－C/C(1)

pf

设系统回收率为r，由物料平衡，知：

C－(1－r)C＝rC(2)

frp

由式(1)，(2)可得：

C＝C［1－r(1－R)］/(1－r)(3)

rf

由(3)式可以看出，浓缩液中截留盐浓度C，随进水浓度C，回

rf

收率r和截留率R的增加而增加。此时，被截留的浓缩液溶度积K

spr

xy－xyx+y

＝γ[A]γ[B]。当浓缩液溶度积K与溶液溶度积K的比值

ArBrspr