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如何进行超滤膜的清洗?

来 源:中华水网   发布时间:2011-08-29 移动版

1)超滤膜的清洗

在实际膜分离技术应用中,尽管选择了较合适的膜和适宜的操作条件,在长期运行中,过滤通量随运行时间增加必然产生下降现象,即膜污染问题必然发生。浓差极化乃是超滤膜截留溶质的自然结果,它会导致溶剂通量下降,使溶质的去除效率降低。因此必须使浓差极化减至最低程度。

主要应釆取的措施包括以下几个方面:

(1) 提高超滤器的进水流速以增大膜面水流速,使被截留的溶质及时被水流带走。

(2) 适当提高水温以加速分子扩散,增大过滤速度。

(3) 釆取清洗措施:通过采取一定的清洗方法,使膜面或膜孔内污染物去除,从而达到过滤通量恢复、延长膜寿命的目的。

2)影响膜清洗的因素

(1)膜的化学特性,指膜耐酸、碱、氧化剂和化学试剂的特性,它决定化学清洗剂类型、浓度、清洗液温度。一般厂方说明书中有简单说明;或通过小型实验检测未知化学清洗剂对膜的危害。

(2)污染物特性指污染物在不同pH值下、不同种类盐类及浓度溶液中、不同温度下的溶解性、荷电性和它的可氧化性及可酶解性等。这样一来就可有的放矢地选择合适的化学清洗剂,以达到最佳清洗效果。

3)膜的清洗方法

针对膜污染产生的原因,采用合适的清洗剂和合理的清洗方法可以很好地清除膜污染,恢复膜通量。为保持一定的超滤速度,并延长膜的使用寿命,对膜组件必须进行定期清洗。

常用的方法有物理方法和化学方法两类。

(1 )物理方法。一般在超滤前均装有孔径为5pm〜I0pm的过滤器,以去除固体悬浮物及铁、铝等胶体。对已污染的膜,可釆用下列方法清洗。

①水力方法。降低操作压力,提高保留液循环量(即高速水冲洗)有利于提高通量。采用液流脉冲的形式可以很快将膜污染清除,特别是洗液脉冲同反冲洗结合起来,将会收到令人满意的效果。例如,内压式中空纤维膜可以用以下两种方式清洗。一个是反冲洗涤液体反向透过膜,除去沉积在纤维内壁的污垢,注意洗涤液中不得含有悬浮物以防止中空纤维膜的海绵状底层被堵塞。例如,反冲洗时可釆用两个超滤器并联运行,用一个超滤器的出水对另一个超滤器进行反冲洗,这应在较低的操作压力下进行,以免引起膜破裂。反冲洗时间一般需要20mir!〜30min。另一个是循环洗涤。关闭透过液出口,利用料液和透过液来清洗。由于料液在中空纤维内腔的流速高,因而流动压力降大。关闭透过液出口后,纤维间的压力大致等于纤维内压力的平均值。在中空纤维的进口段内压较高,产生滤液;在纤维的出口段外压较高,滤液反向流入纤维内腔,透过液在中空纤维内外作循环流动,返回的滤液流加上高速的料液流可以清除沉积的污垢,近来有一种发展动向是釆用两套内压中空纤维膜组合使用的方法。两套膜组件并联,其中一套工作,分流出一部分超滤液来反冲洗另一套中空纤维膜。间隔一段时间后交换进行,一般是工作IOmin,反冲Imin。这种边工作边反冲的方式能很好地防止膜孔道堵塞,使膜通量保持在较高的状态下工作。这种操作方式突破了要等到膜污染之后才停止工作进行清洗的观点。它不需用清洗剂,也不需卸下膜组件,是一种很好的方法;只是对换向开关以及换向开关的控制部分要求较高,否则影响膜的寿命。

又如,对外压式中空纤维膜可使用等压法冲洗。冲洗时首先降压运行、关闭超滤液出口并增加原液进口流速,此时中空纤维内腔压力随之上升,直至达到与纤维外侧内腔操作压力相等,使膜内外侧压差为零,滞留于膜面的溶质分子即会悬浮于溶液中并随浓缩水排出。等压冲洗适用于中空纤维膜。对于中空纤维膜组件,

还可使用负压清洗方法,即用抽吸的方法使膜的功能面处于负压状态,从而去除污染物,使膜的性能得到恢复。其优点为当膜的外侧压力为大气压时,膜内外侧的压差最大为一个大气压,膜不易损坏,同时其清洗效果优于等压清洗。

②气一液脉冲。往膜过滤装置间隙通入高压气体(空气或氮气)就形成气一液脉冲。气体脉冲使膜上的孔道膨胀,从而使污染物能被液体冲走。此法效果较好,气体压力一般为0.2MPa〜0.5MPa,可以使膜通量恢复到90%以上。此外,还有电场过滤、脉冲电脉清洗、脉冲电解清洗、电渗透反冲洗、海绵球机械擦洗等方法。

(2)化学方法。当膜污染比较严重,釆用物理方法不能使通量恢复时,必须用化学清洗剂进行清洗。化学清洗从本质上讲是沉淀物与清洗剂之间的一个多相的反应。根据布莱特的理论,化学清洗分为6个过程:

① 化学清洗前的机械清洗;

② 清洗剂扩散到污垢表面;

③ 渗透扩散进污垢层;

④ 清洗反应(其中包括物化过程:溶化、机械应力和热应力、湿润、浸透、溶胀、收缩、溶剂化作用、乳化作用、抗絮凝作用和吸附作用。化学过程为:水解作用、胶溶作用、皂化作用、溶解作用、整合作用、整合和悬浮,这些反应总是生成一些可溶性的产物,至少也能分散一些物质。反应产物减弱了污垢颗粒和膜表面之间的结合力);

⑤ 清洗反应产物转移到内表面;

⑥ 产物转移到内表面。

化学清洗常用的清洗剂有以下几种:

①酸碱液硝酸、磷酸、草酸、柠檬酸和氢氟酸以及NaOH ,KOH等碱类都可用于膜组件的清洗。无机离子如Ca2+ 、Mg2 +等在膜表面形成沉淀层,可釆取降低pH值促进沉淀溶解,再加上EDTA钠盐等络合物使沉淀物被去除;用稀NaOH溶液清洗聚砜膜,也可以较有效地清除蛋白质造成的污染。Hayel等釆用调节pH值与加热相结合的方法,能恢复乳酰超滤造成的污染,使通量恢复至原始通量的50%〜90%。 转载请注明出处: http://www.chndk.com/view-12753-1.html

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