腐殖酸聚集体对膜蒸馏过程膜污染的作用机理

腐植酸钠作用机理腐植酸钠是以风化煤、泥炭和褐煤为经特殊工艺加工制成的一种具有多种功能的大分子有机弱酸钠盐,其结构比较复杂,已知腐植酸分子中含有苯环、稠环和某些杂环如吡咯、呋喃、吲哚等,各芳香环之间有桥键相连,芳香环上有各种功能基团,主要是羧基、酚基、羟基、甲氧基、醌基等;腐植酸钠中腐植酸干基含量超过75%,是一种生产绿色乳肉蛋食品用的良好和饲料添加剂;我国把腐植酸做药用的历史较久,早在北宋时代公元1127年就开始应用,明代李时珍本草纲目中记载的“东墙土腐烂之古木”和“乌金石”实际上指的就是泥炭和风化煤;但对其开发利用还是最近半个的事,早在1902年,德国首先利用泥炭回收气体中的氨制取了腐植酸铵,其后许多国家的科技工作者在腐植酸用于工业、农业、医疗卫生等方面作了不少工作,在中国起步更晚一些,50年代末60年代初曾有些早期工作,但真正受到国家鼓励和推动是在70年代中叶以后,而腐植酸钠在畜牧兽医上的研究还是近几年国内外探讨的新课题;为了推动腐植酸钠在畜牧兽医上的广泛应用,本文对其作用机理的研究成果做一综述;一、腐植酸的药理学作用1.饲料成分的活化吸收由于腐植酸本身分子量较大,在一定介质中还可缔合成更大的粒子,因此具有胶体特性和吸附能力,形成良好的离子交换及催化作用,促进饲料成分的活化吸收;使饲料中的各种复分子营养成分充分分解并进行良好的有机组合、增加胃肠功能,促进蛋白质的同化作用;提高动物细胞膜和原生质的渗透性,使肌肉细胞间隙水量及细胞含水量增加,猪体毛光皮嫩的现象由此引起;腐植酸的吸附作用使饲料养分较缓慢的通过肠道,增强了吸收消化时间,提高了营养成分的吸收率;腐植酸分子中富含氮元素,并对氨基有较强的吸收作用,它使饲料中的非蛋白质氨化物达到了充分利用,饲料蛋白较高限度的转化为肌蛋白,发挥瘦肉生长潜力,提高瘦肉比重,同时残留在肠道内的腐植酸分子还可吸收粪便中的氨气,既减少了粪便的臭味,又因吸收了氨气而增加了肥效;腐植酸含有的醌基参与机体的氧化还原过程,使新陈代谢旺盛,促进细胞增殖,加速生长;腐植酸钠能改善胃肠功能,促进胃液分泌,增加食欲,促进营养物质更快的进入机体,刺激胃肠中有益菌的生长,抑制腐败菌的繁殖;由于腐植酸钠能促进消化吸收,所以可以使饲料配伍中的矿物质元素更好的吸收利用,充分发挥元素和多种的作用;2对内分泌功能的影响腐植酸可通过刺激某些腺体分泌,抑制交感神经、引起嗜睡,使畜体处于睡眠或安静状态的时间增加,全身躯体运动和内脏活动普遍减少,这一方面有利于整个机体的同化作用,使各器官系统能及时得到恢复,另一方面家畜睡眠时体温降低,热耗和多余的运动耗能减少,相对的增加了贮藏能,从而使肌肉、脂肪的沉积量增加、提高了饲料转化率;腐植酸能激活垂体-肾上腺皮质的功能,促进分泌ACTH、增加雌激素分泌,刺激甲状腺的平衡作用;3抗菌消炎作用腐植酸可以通过活化垂体-肾上腺系统,促进皮质激素及ACTH的释放,抑制前列腺E的合成前列腺素是疼痛过程的媒介物,并能对抗胺引起的毛细血管渗透性增加;腐植酸钠为高分子络合物并含有生物碱,故对于肠道炎性物和有毒物质有较强的吸附能力,同时对肠道粘膜有收敛作用,此外,由于腐植酸钠结构中含有各种活性基团,从而能收缩血管,降低毛细血管渗透性,起到消炎止血作用;在各种酶的作用下,腐植酸钠分子中活性基团可分解出较多的初生态氧,呈现杀菌作用;4抗病毒作用腐植酸与抗菌素不同,不受霉菌及细菌的分解,同时能使病毒蛋白变性,从而产生抗病毒作用;腐植酸钠能使DNA病毒裸露及带囊膜的不能吸附连接到细胞处,无法繁殖,此外它还能抑制逆转录酶活性,抑制病毒合成.5促进伤口愈合作用腐植酸钠对于软创伤化脓性感染有较好的去腐生肌作用,感染的机体细胞,在微生物的刺激和损害下,局部细胞缺氧引起坏死,分离出有害的离子和毒物,这种毒性产物破坏健康,使创面扩大;腐植酸钠与创面接触后由于理化作用的变化,消除了金属离子和毒物,脓液的臭味和分泌物也随之减少;腐植酸钠能很快在创伤表面形成一个保护膜,并使微细血管收缩,即可止血;由于腐植酸钠分子结构决定它既是一种氧化剂,又是一种还原剂,从二能分离出初生态氧,增加细胞的内呼吸,促进细胞新陈代谢,有利于间生态细胞的存活及肉芽的生使感染得到有效的控制;腐植酸钠能增加血小板数量,使血管收缩,降低毛细血管通透性,能逆转异常的微循环灌注促进恢复正常;腐植酸钠能刺激胃黏膜内前列腺素的合成,增加胃黏膜血流量,保护胃黏膜,使溃疡愈合;6对免疫功能的影响腐植酸钠可使小鼠和兔子的脾脏重量增加,白髓区域变大,红髓的细胞明显增多,出现很大的巨噬细胞,从而增强免疫器官的功能;腐植酸钠对网状内皮系统的功能,即对非特异性免疫功能有兴奋作用;腐植酸钠有增强体液免疫功能的作用;腐植酸钠能使淋转率升高,有类似植物血凝素PHA的作用,参与细胞免疫;二、腐植酸钠的毒理学及解毒作用腐植酸钠经一般毒性和特殊毒性试验证明安全无毒,如腐植酸钠对大鼠口服LD5012克/千克,用腐植酸钠对小鼠灌胃LD503150毫克/千克,犬口服最大耐受量LD504克/千克;腐植酸钠不但没有毒性而且还有解毒作用,对重金属、马钱子碱等有解毒作用,并可降低尿素毒性;三、存在问题1腐植酸的组成结构迄今尚未完全清楚;2腐植酸钠对Gˉ菌有肯定疗效,对G＋菌、支原体等是否有效还需进一步试验;3国内外研究证明对口蹄疫、羔羊口膜炎、鸡新城疫有效,对其机理需进一步证实,国内外证明对DNA病毒有效,畜禽DNA病毒包括3科20种,这20个成员中文献报道有效的只有鸡传染性喉气管炎、牛乳房炎两种,其他病毒还没人试验;4腐植酸钠的作用效果是积累性的,作为生长促进剂需连续使用;5腐植酸钠的药物质量尚未统一,农业部药政处尚没制定统一标准,目前市售商品中,由于质量不合格严重损害了腐植酸钠的声誉;6由于不同或提取方法不同,所得到的腐植酸钠的组分及分子结构有较大差异,其生物学活性也将随之而异;四、应用展望目前人类对食品中的化学药物、抗生素、磺胺、农药、重金属的残留问题非常重视,各国制定了各种法规,进出口都要严格检查;我国猪、鸡产量占世界第一位,但出口量很少,残留问题是一个主要原因;80年代我国肉类出口问题是DDT、六六六和口蹄疫,近年来化药、抗生素和磺胺成为国外检查的目标,而腐植酸钠不存在休药期问题,它既能增重、减少粪便臭味,又能防病,可一直喂到宰前,是生产乳肉蛋产品的一种很好的饲料添加剂;此外,我国具有丰富的煤炭资源,而含有腐植酸的泥煤,褐煤等在工业上为劣质煤,使用价值不大,正好用于饲料;因而,腐植酸类饲料添加剂作为一种新型、低成本、高效益的添加剂,其开发利用前景非常广阔;主要参考文献1王兴洲等.腐植酸化物的药理作用及其应用.饲料博览.1992,12蒋安文、刘维华.腐植酸钠兽医药理学研究进展.腐植酸.2000,23王内青.腐植酸钠在畜禽业的应用初探.腐植酸.1990,44谢占武等.腐植酸类产品的毒理学及解毒作用研究概况.动物毒物学1996,11,15蒋安文、刘维华.腐植酸钠在我国畜牧生产上的应用.腐植酸.4,19996高放.腐植酸类饲料添加剂.饲料研究.6,19997刑丽娟等.腐植酸钠在畜牧兽医中的应用进展.预防兽医学进展.1999,3。

各种膜的污染形成机理及其控制方法(一)膜的污染问题大体可分为沉淀污染、吸附污染、生物污染。

对各自形成的机理或原因进行了分析，并且提出了相应的控制方法。

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。

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。

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，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：－＋yBx＋＝当不考虑盐类之间的相互作用时，溶度积＝γxA〔Ay－〕xγyB 〔Bx＋〕y为常数。

其中，γA、γB为自由离子A和B的平均活度系数；〔A〕，〔B〕为溶液中的摩尔浓度；，为化学配比系数。

平均活度系数可用离子强度的函数来估测：logγA＝－0.509ZAI1/2，logγB＝0.509ZBI1/2；ZA、ZB为自由离子的化合价。

对稀溶液，如大多数天然水体，其活度系数γA、γB近似等于1。

如图1所示，进料液，浓缩液，渗透液浓度分别为，Cr，Cp。

由阻截率知：＝1－设系统回收率为，由物料平衡，知：－(1－r)Cr＝由式(1)，(2)可得：＝Cf〔1－r(1－R)〕/(1－由(3)式可以看出，浓缩液中截留盐浓度，随进水浓度，回收率和截留率的增加而增加。

xDLVO 理论解析腐殖酸微滤膜污染机理刘晓倩;高欣玉;梁爽;张建【摘要】运用extended Derjaguin－Landau－Verwey－Overbeek （xDLVO）理论定量解析不同 pH值下腐殖酸微滤膜污染机理。

理论计算表明，随着 pH 升高，膜污染趋势会降低，这主要是通过改变极性相互作用而实现的，并且过滤初期的膜污染比后期更严重。

过滤实验验证了xDLVO 理论预测膜污染趋势的准确性。

不同阶段下界面相互作用能和膜污染趋势的线性拟合表明，在粘附阶段膜污染趋势对界面作用能更敏感。

%The mechanisms governing humic acid fouling of microfiltration membranes under diff-erent solution pHs were quantitatively analyzed using the extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (xDLVO) approach. According to theoretical calculations, membrane fouling would bec-ome less severe at higher pH, which is mainly attributed to the change of acid-base interfacial in-teraction. Besides, membrane fouling would become more serious in the initial stage than that in the final stage. The validity of xDLVO approach for predicting the severity of membrane fouling was proved by the membrane fouling experimental results. Quantitative analysis of the relationship between fouling potential and interaction energy in different stages suggested that membrane fouling is more sensitive to the change of interfacial interaction in the adhesion stage than that in the cohesion stage.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P65-68)【关键词】xDLVO 理论;腐殖酸;微滤;膜污染;pH 值【作者】刘晓倩;高欣玉;梁爽;张建【作者单位】山东大学环境科学与工程学院，山东济南 250100;山东大学环境科学与工程学院，山东济南 250100;山东大学环境科学与工程学院，山东济南250100;山东大学环境科学与工程学院，山东济南 250100【正文语种】中文【中图分类】X703微滤过程中的膜污染现象是微滤技术广泛应用的主要障碍[1]，而引起膜污染的主要有机污染物是腐殖酸[2]，它是动植物残留物经过生化降解的产物，包含羧基（-COOH）和羟基（-OH）等多种官能团，因此腐殖酸的性质容易受溶液化学环境的影响，尤其是溶液pH值的影响。