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微滤膜的污染与其防治方法有哪些?

来 源:中华水网   发布时间:2011-08-30 移动版

  膜组件在运行过程中,经常遇到的一个重要问题是膜的污染。

  对于微滤膜而言,膜的污染与过滤阻力主要是来自于被截留的溶质或颗粒在膜的表面形成的浓差极化和滤饼层的阻力及颗粒在膜微孔中的吸附和堵塞。因为微滤膜污染的主要原因是滤饼层的形成及膜孔的堵塞,则其污染的防治应从滤饼层的消除或减小以及膜孔堵塞的防止方面入手。

  采用亲水性而不是疏水性的膜可以减少含蛋白质的颗粒在膜表面的吸附,从而可以减少蛋白质对膜的污染。又因为待分离的料液中的颗粒多带有负电荷,所以使用带负电荷的微滤膜以减少颗粒在膜表面的沉积,也有利于降低膜的污染。

  现有的微滤膜多为对称结构,料液中的颗粒很容易在膜孔中聚集而堵塞膜孔,制备具有不对称结构的微滤膜,则可以将颗粒在膜表面截留,避免颗粒进入膜孔内部被截留,从而减少膜孔的堵塞。

  下面介绍其他一些减少膜污染的措施。

  1)料液的预处理

  预处理的方法包括絮凝沉淀、多介质机械过滤、热处理、调pH值、加配位剂(EDTA等)、氯化、活性炭吸附、化学处理、精密过滤等。例如对于蛋白质,PH值的调节是很重要的。在这种情况下,当pH值对应于蛋白质的等电点时,即蛋白质为电中性时,对膜的污染程度最轻。

  2)膜的运行方式

  膜的运行方式通常有两种,即死端操作和错流操作。

  在死端操作中(图5 - 18 (a )),所有料液均被强制通过膜,被截留的颗粒在膜表面聚集,滤饼层不断增厚,料液通过阻力不断增加,膜的通量随时间而不断减小,衰减很快。

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   在错流操作中(图5-18(b)),料液在进入组件后,一部分通过膜形成滤液,一部分并不通过膜,而是直接流出,形成含有较多被截留物的浓缩液。在错流操作中,由于浓缩液不断将截留的颗粒带出,则膜表面的滤饼层可以维持在一个稳定的水平上,从而膜的通量可以稳定下来,而不至于衰减太快。

  3 ) 膜器和系统的设计

  流速等)和使用较低通量的膜可以减少浓差极化。釆用不同形式的湍流强化器也可减少污染。尽管对于大规模应用从经济的观点出发,流化床系统和转动膜器系统并不实用,但对小规模应用还是有吸引力的。

  4)电场作用

  通过错流操作可以使膜通量稳定下来,为了进一步增加膜的通量,还可以考虑同时使用其他行之有效的方法。

  微滤膜分离的物料中的微粒多带有电荷(通常为负电荷)。因此,通过电场的作用促进膜表面聚集的带电微粒向料液主体的迁移,从而增加其传质系数,也是减少膜的污染,增加膜通量的方法。

  当对膜表面施加电场时,存在一个临界电场强度&,其定义为:在临界电场强度&时,由于电场作用,因电场引起的膜表面微粒向料液主体的迁移通量与微粒通过膜的通量之和等于微粒从料液主体向膜表面的对流通量。此时,膜表面的边界层及凝胶层消失。若继续增加膜表面的电场强度,则膜表面的微粒浓度将会低于料液主体的微粒浓度。

  由此可以看出,当施加电场后,由于膜表面的边界层及凝胶层的减小或消失,液体的通过阻力减小,膜通量将增大,若膜表面的电场强度大于临界电场强度E。由于膜表面的微粒浓度小于料液主体浓度,膜的通量将继续增加而趋近极限。因此,施加电场可以有效地增加含带电微粒物料的分离过程的膜通量。

 

 

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