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膜污染產生的原理與解決辦法(下)
時間:2012-09-11 10:56:46   來源:www.iskenderunsoz.com   點擊:
4膜清洗盡管料液經過各種處理措施,但長期使用后膜表面還可能產生沉積和結垢,使膜孔堵塞、產水量下降,因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。針對膜污染產生的原因,采用合適
   4膜清洗盡管料液經過各種處理措施,但長期使用后膜表面還可能產生沉積和結垢,使膜孔堵塞、產水量下降,因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。針對膜污染產生的原因,采用合適的清洗方法以消除或減輕膜污染,恢復膜通量。
    
    4.1物理法清洗膜表面上濾餅的堆積或凝膠層的形成,基本上都是膜污染性物質在膜表面附近的積累造成的。物理清洗是用機械方法從膜面上去除污染物。這種方法具有不引入新污染物、清洗步驟簡單等特點。但該法僅對污染初期的膜有效,清洗效果不能持久。膜的物理清洗包括多種方法,如熱水法、海綿球洗凈方法、反壓沖洗和循環洗滌等。
    
    4.1.1反沖洗反沖洗指從膜的透過側吹氣體或液體,將膜面污染物除去的方法。操作應在較低的壓力下進行(132kPa左右)以免引起膜破裂,反沖時間一般需要20min ̄30min.對于長期連續運轉透水量下降而再生又有困難的膜組件,在停止運轉時用純凈水浸泡靜置10h以上,然后再進行水力反沖洗是提高通量的有效方法。王志強等[12]采用氣-水聯合反沖洗技術研究了對膜污染的清洗效果。結果表明:氣-水聯合反沖洗較單獨氣或水反沖洗效果好。在過濾周期20min,反沖洗時間1min,氣-水比1.5時,氣-水聯合反沖洗能夠恢復膜通量到膜清水通量的80%以上。此法可大幅度清除沉積在膜表面的泥餅層,恢復膜通量,維持膜過濾性能的穩定,是一種較為有效的膜污染防治技術。
    
    4.1.2機械刮除對管式組件可采用軟質泡沫塑料球、海綿球(直徑略大于膜管內徑)對內壓管膜進行清洗,在管內通過水力讓泡沫、海綿球反復經過膜表面,對污染物進行機械性的去除。這種方法對軟質垢幾乎能全部除去,尤其是當污染比較嚴重時用海綿球清洗方法的效果更明顯。但對于硬質垢則不但不易除去而且容易損傷膜表面。因此該法特別適用于以有機膠體為主要成分的污染膜表面的清洗。劉恩華等對受污染的聚偏氟乙烯(PVDF)管式膜采用海綿球在管式膜系統中循環,結果表明用海綿球清洗方法比采用循環沖洗方法的恢復率要高,清洗效果顯著。
    
    4.1.3負壓清洗負壓清洗是通過一定的真空抽吸,在膜的功能面側形成負壓以去除膜表面和膜內部的污染物。低壓高流速清洗只靠剪切力去除污染物,它對膜表面的污染物質起作用,但對膜孔內的物質去除無能為力。反壓清洗對堵孔物質的去除效果好,但膜表面液體流速低故對膜表面污染物去除效果不好。而負壓清洗既有膜表面較高的液體流速,透過液又可由抽吸作用返回膜功能面,故膜表面和堵孔的污染物都能較好去除。吳光夏等
    
    用中空纖維膜處理藥酒的研究表明,負壓清洗方法優于反壓清洗和低壓高流速清洗法。
    
    4.1.4超聲波清洗超聲波清洗是利用超聲波在水中引起劇烈的紊流、氣穴和震動而達到去除膜污染的目的。在超聲波作用下,料液流速越高,通量越大。超聲還可以降低極化層的滲透壓,對于高濃度的料液,超聲強化的效果更好。
    
    王曉麗等采用超聲波技術清洗由啤酒發酵液污染的聚偏氟乙烯(PVDF)微濾膜,實驗中所用的超聲波頻率為40kHz,超聲波的強度為1.43W/cm2 ̄2.85W/cm2。實驗結果表明:超聲波輔助水洗只能部分恢復膜的水通量,而且超聲波強度的提高,只是縮短了達到水通量恢復率的清洗時間;而超聲波輔助NaOH+SDS+H2O2混合洗液化學清洗的效果較好,在強度為2.85W/cm2的超聲波輔助作用下,清洗10min其水通量恢復率達到93%。
    
    Kobayashi等用聚砜超濾膜過濾蛋白胨時,在超聲頻率為28kHz、功率為8W ̄33W范圍內研究了超聲對超濾過程的影響。結果表明超聲能有效去除蛋白胨對聚砜膜的污染,強化超濾過程。
    
    4.2化學清洗化學清洗是較為常用的清洗方法。通常是根據膜的污染程度,用氧化劑(次氯酸鈉等)、酸(鹽酸、硫酸、硝酸等)、堿(氫氧化鈉等)、絡合劑、表面活性劑、洗滌劑等化學清洗劑對膜進行浸泡和清洗,是一種去除膜污染相對最有效的方法。對于不同材質的膜,應選擇不同的化學清洗劑,要考慮到既能夠去除膜污染物,同時又不至于給膜帶來腐蝕作用。用低濃度的氧化劑可以對污染較輕的膜組件進行在線清洗;而對于污染嚴重的膜組件,需加入酸、堿或氧化劑浸泡清洗。劉達玉等利用外壓管式超濾組件,配用聚砜和聚丙烯腈超濾膜,以柑橘汁為試材探討了超濾膜的污染問題和清洗方法。試驗結果表明,氫氧化鈉對表面凝膠層的清洗效率最高,鹽酸對膜孔污染的清洗效率最高,次氯酸鈉也有較好的清洗效果,果膠酶僅對表面污染有清洗作用。李書國等
    
    針對中空纖維超濾膜處理大豆蛋白所引起的膜污染問題,對不同清洗方法和清洗劑的清洗效果進行了研究,試驗證明不同清洗劑的清洗效果有顯著差別,其中使用復合清洗劑(高錳酸鉀和蛋白酶)的清洗效果最佳,其超濾膜的透水恢復率可達新膜透水率的96%以上。陳曉燕等研究了用陶瓷膜處理巴西酸發酵液以及污染后膜的化學清洗再生,考察了各種清洗劑的單步和連續多步清洗的效果以及清洗時間對清洗效果的影響。結果表明,在28℃,0.15MPa壓力下,選擇0.75%NaClO和0.75%NaClO(第1步)、0.5%NaOH(第2步)、0.25%Na5P3O10(第3步)作為清洗劑清洗,10min清洗效果較好,膜通量的恢復率分別達到87.92%和94.34%。
    
    4.3酶法清洗酶法清洗是利用酶制劑的降解作用,使膜面及膜孔內的大分子物質降解成小分子物質,從而清除膜污染。酶技術在清洗技術方面的應用使清洗效果發生了質的飛躍,被污物阻塞的超濾膜和反滲透膜放入酶液清洗可使膜性能恢復程度高,且不會對膜造成任何損害,這在許多新興膜濃縮分離行業得到了應用,如由醋酸纖維等材料制成的膜,由于不耐高溫,在膜通量難以恢復時須采用能水解蛋白質的含酶清洗劑清洗。但使用酶清洗劑不當會造成新的污染,采用固定化酶形式把酶固定在載體上,用含載體液進行清洗,效果很好。
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