造成浸没式超滤膜污染的因素分析

浅析浸没式超滤膜处理技术摘要：超滤膜凭借着优秀的过滤能力成为了现代过滤水体的重要工具，目前最为流行的就是浸没式超滤组膜。

本文介绍的浸没式膜处理设备通过设置一系列曝气工具保证水体呈现扰动状态，使超滤膜管与水接触的面积变大，从而提高净水效率。

关键词：超滤膜、蜂巢式六边形、曝气柱、反洗风机1、技术背景超滤膜是一种用于超滤过程中将一定大小的高分子胶体或悬浮颗粒从溶液中分离出来的高分子半透膜，超滤膜表面有非常多微小的孔洞，往往只能允许水分子通过，其它大于水分子的微粒都会被拒之门外，市面上主要的有压力式和浸没式两种超滤组膜，目前最为流行的就是浸没式超滤组膜。

浸入式超滤组膜往往是依靠水压和水补充原理进行净水，原水水体基本上是处于静止状态，时间一久被隔离的各类微小物质就会吸附在过滤组膜的表面，不仅容易堵塞超滤组膜的过滤孔，同时会大幅缩短超滤组膜的使用寿命，因为超滤组膜比较柔软不能依靠抽水机强大的动力进行直接抽取，净水效率比较低。

2、浸没式超滤膜处理技术的介绍浸没式超滤膜处理技术使用的设备包括曝气室，曝气室内部的上端开设有送气室，送气室的上部固定连接超滤组膜，超滤组膜下部的最外端固定安装不锈钢固定环，且超滤组膜的中部固定安装曝气柱，超滤组膜的顶部固定安装储水。

储水室的上部固定连接抽水管，曝气室的左侧固定连接送气管，送气管的右侧固定连接二分头，二分头的右侧固定连接反洗风机管。

曝气柱上有气管，气管的上部固定安装气柱，气柱的表面开设若干孔洞。

曝气柱采用的是下细上粗，原本气流在狭窄的气管中移动非常快速，突然到达宽阔的气柱中移速大幅降低，最终所传输的气流也不会非常的剧烈，避免对超滤组膜造成剧烈的晃动。

曝气柱主要的作用就是通过自身的气孔向外传送出气体，产生气泡使水体出现扰动，防止细微垃圾吸附在超滤组膜上，由于整个超滤组膜结构柔软，曝气柱所产生的气动能够使超滤组膜分散开来，扩大了其净水面积。

超滤组膜采用的是蜂巢式六边形结构，且超滤膜与送气室上部贯穿相连，蜂巢式结构精密细致，能够保证在同等的面积中产生最多的净水空间，另外该结构非常的紧密结实，能够保证超滤组膜长时间使用。

超滤膜污染类型及原因超滤过程中的膜污染被理解为在保持透过液流量不变的情况下，跨膜压力（TMP）逐渐增加的现象（反之亦然，即进料压力不变的情况下，透过液流量逐渐减少），这通常是由于进料中污染物沉积或吸附在膜表面或膜孔内部引起。

膜表面的污染有时也会由以下原因造成：•预处理不充分•上游工艺混凝剂投加过量•材质（如泵、管道等）选择不当•化学加药系统出现故障•反冲洗不充分及停车不当•操作控制不当•长期缓慢积累的沉淀物•进料成分发生改变•进料或透过液中生物污染•进料中油和无机物污染从污染的机理来看，污染基本上可分为三类，即形成滤饼层、膜孔吸附和膜孔堵塞。

滤饼层通常由于污染物尺寸过大无法进入到膜孔内，从而沉积在膜表面引起，对水的透过造成额外阻力，导致跨膜压力升高。

膜孔吸附通常发生在污染物尺寸小于膜孔径时，污染物沉积在膜孔内壁上，造成孔径减小，增加了水的流动阻力。

最后，当污染物尺寸大小与膜孔径相当时就会出现膜孔堵塞，导致膜孔的数量下降，也增加了水的流动阻力。

根据污染物的性质，污染也可分为以下四类：颗粒污染：此类污染是由进料中含有的有机和无机颗粒物、悬浮固体、胶体以及浑浊物所引起，这些污染物的尺寸通常大于膜的孔径，可以通过上游预处理（如絮凝、沉淀、澄清或介质过滤）来降低。

此类污染常见的清洗方法是空气擦洗和反洗。

生物污染：此类污染是由微生物在膜上附着和生长所引起，可能还会形成粘性生物膜。

可以通过在线加氯或杀菌剂，以及使用吸附（如粉末活性炭或颗粒活性炭）消除营养物，或在上游进行混凝来减少生物污染。

生物污染常用的清洗方法是使用氧化剂或杀菌剂（如次氯酸钠、氯气、过氧化氢、亚硫酸氢钠）进行清洗。

无机污染：此类污染是因无机物（如钙、镁、铁、锰）在膜上沉淀所引起，可以通过氧化/沉淀和过滤预处理，或者在某些情况下使用低硬度水源进行碱性化学加强反洗来减少。

无机污染常用的清洗方法是使用酸（如盐酸、硫酸、柠檬酸或草酸）进行化学加强反洗或者化学清洗。

微滤\超滤\纳滤膜组件中膜污染因素分析摘要：膜污染是影响膜技术得以推广应用的主要因素，其机理尚未完全清楚，本文综述了近年来关于膜污染的影响因素的研究成果，从膜的性质、膜、溶质和溶剂之间的相互作用、料液性质三方面因素对膜污染的影响进行了阐述，具体对膜材质、膜孔径、膜孔隙率、膜电荷性、膜亲疏水性、膜粗糙度、膜件结构等膜性质、膜与溶质间的相互作用以及料液温度以及料液流速与压力、pH等料液物理、化学性质对膜污染的影响进行了讨论。

关键词：膜组件; 膜污染; 因素分析Abstract: the membrane pollution is affecting membrane technology to the main factors of application, the mechanism is not entirely clear, this paper reviewed recent film about the effects of the pollution of the research achievements of factors, from the nature of the film, film, solute and solvent, the interaction between the liquid materials properties of three factors the effects of the pollution of the membrane were introduced, on specific membrane materials and membrane aperture, membrane porosity, membrane charge sex, film or water, membrane roughness, membrane a structure, film and film properties of the interaction between the solute and material liquid temperature and velocity and pressure, the liquid materials such as pH material liquid physical and chemical properties of the effects of the pollution of the film are discussed.Keywords: membrane module; Membrane pollution; Factor analysis膜污染主要是由于流体在分离膜表面的浓差极化和流体中溶质与膜面间的相互作用所引起的。

水处理中超滤膜污染成因及其控制方法研究摘要：超滤膜的污染问题一直困扰着水处理领域的发展，不仅会降低膜的性能，还会对膜的使用寿命造成严重的损害。

为此，本文将深入探讨超滤膜的污染机理，并提出一系列有效的控制措施，包括膜前预处理、膜清洗、改性膜的应用，以及超滤和其他工艺的联合控制，从而有效地减少膜的污染，并为未来的膜污染防治提供可靠的参考。

关键词：超滤；膜污染；预处理；膜清洗；改性膜引言：超滤膜的孔径介于20~50nm之间，它可以有效地去除大部分颗粒和胶体，并且具有较低的驱动压力，从而有效地保证饮用水的安全性。

然而，由于孔径狭小，超滤膜会截留或吸附溶液中的大分子污染物，而且还会与水中的污染物发生反应，导致膜孔径变小、堵塞甚至破坏膜结构，从而降低了膜的渗透通量，严重阻碍了膜技术的发展和膜产业的发展。

随着环境污染日益严重，膜污染已经成为限制超滤技术应用的主要因素之一，因此，有效地解决膜污染问题显得尤为重要。

一、超滤膜污染机理及类型（一）膜污染的形成机理“膜污染”通常指的是在超滤过程中，由于某些因素，如固态颗粒、有机物和大分子物质，会对膜造成损害，从而影响其透水和分离能力。

这些因素可以通过机械截留和物理化学反应来产生影响，并可能会导致膜的孔径减小甚至堵塞。

当污染物从超滤膜表面渗入时，较小的颗粒会被超滤膜捕获，而较大的颗粒会被截留，从而使得污染物在超滤膜表面的浓度不断上升，最终超出膜内的主要浓度，形成一个明显的浓度梯度。

随着超滤膜的使用时间延长，其表面上的微粒会积聚，这会增加滤水的阻力，从而导致膜的污染程度加剧。

通常，膜污染的机制可以分为滤饼过滤、完全堵塞、中间堵塞和标准堵塞四种类型[1]。

（二）膜污染类型在实践中，膜污染的类型可按照污染物种类分为固体颗粒污染、有机污染、无机污染和微生物污染。

此外，膜污染还可以根据其形成的位置来划分，如表面沉积污染和内部阻塞污染。

膜污染还可以根据其是否能够被消除来划分，如果是，则属于可消除性污染。

超滤膜化学清洗及污染原因分析[摘要]对某热电厂锅炉补给水处理系统超滤膜污染物进行分析，确定其主要成份为有机物、泥沙和铁等。

确定化学清洗方案后对4套超滤进行在线清洗。

清洗后进出水压差恢复至0.02MPa，产水量达到105m3/h，清洗效果良好。

从系统设备和运行操作两方面分析超滤膜污染的原因并提出改进建议。

[关键词]热电厂；锅炉补给水；超滤膜；化学清洗1超滤原理超滤是一种加压膜分离技术，带有一定压力的水在超滤膜表面流动时，水分子、无机盐及小分子有机物可以透过滤膜达到超滤膜的另一侧，而水中携带的悬浮物、胶体、微生物以及金属氧化物等颗粒性杂质则被超滤膜截留，从而使水得到净化。

2某热电厂超滤简介某热电厂2×350MW机组锅炉补给水处理超滤系统设备采用美国KOCH公司生产的中空纤维内压式V8072-35-PMC型超滤膜，单套超滤设备配备24支超滤膜元件，制水量120t/h。

该超滤系统设备投运2年间，进行三次在线化学清洗。

3污染物的确定3.1表面污染物特征1、超滤膜端盖膜壳内部附着一层砖红色物质，壳内充满土黄色细粉状粘性物质；2、超滤膜丝顶部表面被粘稠状物质包裹，部分超滤膜丝堵塞，膜丝内孔径较初始状态缩小30%-40%，将粘稠污染物取出进行浸泡处理，酸碱条件下均不溶解；3.2化学清洗反洗水样分析结合超滤膜表面污染物及水源情况，对超滤膜进行加碱预冲洗，并收集一次反洗出水水样和二次反洗出水水样，与冲洗母液进行对比，结其中母液为无色溶液，第一次反洗水样溶液并呈砖红色，且沉淀物较多，第二次反洗水样依然呈砖红色，但沉淀物相对较少。

取反洗水样，依据DL/T502.25-2006《全铁的测定磺基水杨酸分光光度法》进行全铁分析，一次反洗水样含铁59mg/L，二次反洗水样含铁9.8mg/L。

收集一次反洗水水样中沉淀物（简称沉淀物）进行分析，沉淀物110℃烘干失重87.32%，烘干物550℃灼烧失重54.14%，550-950℃失重 2.30%，依据DL/T502.23-2006《化学耗氧量的测定重铬酸钾法》对沉淀物中有机物进行定性分析，结果为45.7mg/L。

超滤膜污染的主要成因分析作者：朱轩慧唐玉兰来源：《科技风》2017年第12期摘要：膜污染是制约膜应用的主要原因，综述了膜污染的主要成因和改性方法，并对控制膜污染进行了展望。

关键词：膜污染；膜寿命；膜改性膜的分离技术因为具有节能、高效、清洁等优点，而被许多研究者关注。

膜的分离技术早在20世纪初就出现了，20世纪60年代后迅速崛起。

迄今，已在各个领域广泛应用，如水处理、食品、环保、能源、电子、医药、化工、石油、生物、冶金、仿生等领域，而且在各个领域都发展的很快。

然而，膜的寿命和膜污染严重制约了其应用，尤其是水处理领域。

一、膜污染及改性方法超滤膜受到污染的原因主要有以下三个方面：表面的附着、颗粒的阻塞、表面的吸附；如果一个膜能够最大限度的克服这三个方面的污染，那么这个膜只要通过最简单的反冲洗就可以达到非常理想的清洗效果，从而可以更好的应用于大规模的水处理工程中。

第一，表面的附着，在实际滤水过程中，可以通过定期加入次氯酸钠来杀菌，这个方法可以用来杜绝膜的表面吸附着；第二，在膜的制造过程中，可以通过严格的质量检验，观察到如果膜的孔径分布很窄，并且没有大孔缺陷，就能很高效的克服颗粒的阻塞；第三，为了克服表面的吸附，可以利用亲水性永久的膜材料，通过这种方法可以很好的克服膜表面的吸附对膜造成的污染。

如果克服了这三方面的污染问题，也就能保证了超滤膜组件在大规模水处理工程应用中的可靠性。

膜污染是膜过滤技术的一个主要挑战。

在膜操作期间，胶体、微生物和天然有机物质（NOM）的积累是结垢的主要原因。

当膜污染累积时，流量下降并且操作压力也会增加。

如果膜很脆弱，容易损坏，则需要更频繁的进行物理和化学清洗，而最终会导致更短的膜寿命。

因此，已经进行了许多研究来改善膜的耐污染性。

根据过去的研究，膜污染主要是由骨架材料的内在疏水性引起的。

几个研究已经表明，膜污染的抗性可以通过增加膜的亲水性来改善。

已经有研究证明了几种方法可以改善膜的亲水性。

超滤污堵原因的剖析超滤污堵的原因不外乎内因和外因两方面，膜材质的差别应该是其内因；而其处理的水源不同，则是外因。

(一) 按材质来讨论超滤膜是有机高分子聚合物制成的多孔膜，有两种类型：均质和非均质的。

均质膜为无定向结构，膜内通道曲折易堵，透水速率低，对溶质的选择透过性差。

非均质膜具有非对称结构，致密的表层厚度小于0.1um，孔径均匀，排列有序。

海绵状底层厚度为200～250um，结构疏松、孔径大、流动阻力小，保证了髙的透水速率。

超过滤膜的分离特性主要取决于表层上孔径的大小、孔径的分布、开孔密度和孔隙率。

用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物(例如：醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料)、聚丙烯、聚丙烯腈、聚烯烃、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚砜酰胺、磺化聚砜、交联的聚乙烯醉、改性丙烯酸聚合物等。

目前市场上比较常见的是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)和聚丙烯(PP)三种。

1. PES(聚醚砜)如图4-3所示的结构中的-S02基团由于两侧苯基的存在而比较稳定，苯醚或者苯砜基团具有一定的热稳定性和抗氧化性。

醚砜材质的微孔滤膜属于亲水性滤膜，这是一种用于常规目的的滤膜，尤其在回收大分子截留物时，可以得到极好的收率。

其低蛋白质吸附及高药物相容性，专为生化、检验、制药以及除菌过滤装置而设计，主要应用于浓度较高的蛋白溶液(如单抗、HSA、IgG、重组蛋白等)、细胞收获、疫苗、抗生索、造影剂、传统中药、合成药物等。

它的显著特点是具有高流率、低溶出物、良好的强度等特点，不吸附蛋白和提取物，对样品无污染。

可以制成多孔径的膜(1～200nm)；具有较髙的化学和热稳定性；对酸碱的耐受性好，pH耐受范围可达1～13〔可以用0.5mol/L的NaOH进行清洗，用0.1mol/L的NaOH进行保存)；通量高；流速快；具有高机械强度。

缺点是耐压性能不好，平板膜低于700kPa，聚砜中空纤维膜低于170kPa；因其疏水性，故易于污堵；耐氧化性能一般，长期或者高浓度的氧化性清洗剂会对膜材料造成一定的破坏。