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無機陶瓷膜的再生與清洗

2019-10-21|發布者:久吾高科

陶瓷膜在過濾過程中可以采用一定的措施預防和控制污染膜污染進程,但是膜的污染是無法完全避免的。隨著運行時間的延長,陶瓷膜的滲透通量降低很快,而且達不到工業設計要求。污染物質長期附著在膜面和存在于孔內,可能與膜發生化學作用而降低其使用壽命,所以為了盡可能恢復膜的性能參數,必須定期對陶瓷膜進行清洗。


污染物類別


1、無機物污染

以壓力為驅動的膜分離系統中, 由于膜的截留作用, 在膜表面會發生體系中組分的濃縮, 導致濃差極化現象的產生。對于可溶性的組分來說, 當離子的含量積超過其溶解度后就會在膜表面和孔內形成沉淀或結垢。無機類污染物最主要的是鈣和鋇等的硫酸鹽和碳酸鹽所形成所謂的水垢層, 其中以CaCO3 和CaSO4 最為常見。在大多數情況下, 無機與有機污染物之間還存在著相互促進的作用, 加劇膜的污染。


2、有機物污染

有機污染物主要為細菌胞外聚合物( EPS) , 蛋白質、多肽、脂肪類和多糖等大分子類的物質, 其中含有活性基團的大分子物質可能與金屬離子Ca2+,Mg2+和Ba2+等相互作用在膜的表面形成凝膠層, 從而可使膜的通量下降或膜的過濾阻力上升。


3、微生物污染

微生物污染主要是由微生物及其代謝產物組成的粘性物質。膜的表面易吸附腐殖質、聚糖脂和微生物進行新陳代謝活動的產物等大分子物質, 具備了微生物的生存條件, 極易形成一層生物膜, 因此造成膜的不可逆堵塞, 使水通量下降。


4、膠體污染

藻類、細菌和有機物都可能處于膠體尺寸,這些膠體狀物質有可能吸附于膜表面引起污染。膠體物質有不同的起源,它們產生的膜污染亦有很大差別。來自非生物過程的膠體物質有淤泥和黏土等無機物,它們引起的水通量衰減往往源于濾餅層污染,它們一般不會熱力學不可逆地吸附在膜表面;積聚在膜表面的這些類型的膠體很容易為水力清洗(如反沖洗和空氣擦洗)所去除。微生物新陳代謝產生的膠體物質往往永久性吸附在膜表面從而引起不可逆的吸附性污染。源于微生物過程的膠體污染被歸類到微生物污染。


膜污染的防治


對料液進行預處理、改善料液特性對陶瓷膜污染的防治有很大的作用。料液中常含有元機物、有機物、微生物和膠體等雜質問,對陶瓷膜產生不利影響,因此要對料液進行預處理,在工藝中增加相應的預處理過程以除去優勢污染物,使陶資膜污染減少到最低程度。


改善陶資膜的性質,提高陶瓷膜的親水性。研究表明,陶瓷膜材料的親水性對陶瓷膜抗污染性能具有很大影響,親水性膜受吸附影響較小,能產生更大的膜滲透通量。


優化陶資膜分離操作條件。操作條件與陶器膜污染密切相關,陶瓷膜滲透通量、操作壓力、錯流流速、水力停留時間、固體停留時間和運行溫度等運行條件對陶瓷膜污染產生直接的影響。陶瓷膜過濾有2種基本模式,即錯流過濾和終端過濾。黃顯懷等認為,終端過濾能量利用充分,但容易引起較快的陶瓷膜污染;錯流過濾則是針對終端過濾易污染的缺點而提出的,但能量消耗大 。



膜的清洗


針對污染膜的清洗,目前常用的方法有物理方法、化學方法兩大類。物理方法是指采用液流的沖刷或機械作用清除污垢的方法,通常有水力方法,氣—液脈沖方法,反沖洗法、循環清洗法;化學方法是指采用化學劑與污垢之間的反應達到清除污垢目的地方法,通常采用的清洗劑有:酸、堿、氧化劑、表面活性劑、絡合劑、酶以及化學劑的混合物等。


物理清洗


物理清洗的方法有很多,下面將對它們簡單解析:

①反沖洗法。這是極為常見的清洗方式之一。它運用液體或者氣體充當反沖載體,對陶瓷膜使用透過液的方向施壓,為了是讓透過液反向作用,通過陶瓷膜,把膜外表和孔內所存在的污染物清理出去,進而達到恢復膜通量的效果。


②低壓高流速清洗。這一方式需要借助低操作壓力,加快液體的流速進而減小溶質分子滯留膜面可能性的清洗方式。


③負壓清洗。它需要借助真空抽吸操作,讓膜的功能面側構成負壓,進而取得清理其膜內外污染物的效果。


④機械刮除。這一方法需要借助軟質泡沫球和海綿球等介質,對膜內表面給予清理。通過水壓讓海綿球等對膜多次清洗,繼而達成去除雜質的目標。使用這一方式去除污垢,效果極佳。同時,這一方式也很適宜清理有機膠類雜質。


化學清洗


在陶瓷膜的使用進程中,為了讓膜通量保持初的狀態,只有物理清洗還遠遠不夠,還必需配合使用化學清洗,才可以完全清除雜質和污垢。鑒于陶瓷膜處理的物質極為多樣,陶瓷膜外在吸附的物質也有較大差異,其污染程度也就有所不同。所以挑選的化學清洗劑也應具有針對性。常用的清洗劑種類如下表。

圖片1.png

不同的過濾體系,膜污染有其不同的特點。因而污染膜清洗技術的應用上需考慮普遍性與針對性的結合;其次,化學清洗方法與物理清洗方法有效結合可以起到協同效應,可以更大程度上恢復陶瓷膜的膜滲透通量。


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