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无机陶瓷膜的再生与清洗

2019-10-21|发布者:久吾高科

陶瓷膜在过滤过程中可以采用一定的措施预防和控制污染膜污染进程,但是膜的污染是无法完全避免的。随着运行时间的延长,陶瓷膜的渗透通量降低很快,而且达不到工业设计要求。污染物质长期附着在膜面和存在于孔内,可能与膜发生化学作用而降低其使用寿命,所以为了尽可能恢复膜的性能参数,必须定期对陶瓷膜进行清洗。


污染物类别


1、无机物污染

以压力为驱动的膜分离系统中, 由于膜的截留作用, 在膜表面会发生体系中组分的浓缩, 导致浓差极化现象的产生。对于可溶性的组分来说, 当离子的含量积超过其溶解度后就会在膜表面和孔内形成沉淀或结垢。无机类污染物最主要的是钙和钡等的硫酸盐和碳酸盐所形成所谓的水垢层, 其中以CaCO3 和CaSO4 最为常见。在大多数情况下, 无机与有机污染物之间还存在着相互促进的作用, 加剧膜的污染。


2、有机物污染

有机污染物主要为细菌胞外聚合物( EPS) , 蛋白质、多肽、脂肪类和多糖等大分子类的物质, 其中含有活性基团的大分子物质可能与金属离子Ca2+,Mg2+和Ba2+等相互作用在膜的表面形成凝胶层, 从而可使膜的通量下降或膜的过滤阻力上升。


3、微生物污染

微生物污染主要是由微生物及其代谢产物组成的粘性物质。膜的表面易吸附腐殖质、聚糖脂和微生物进行新陈代谢活动的产物等大分子物质, 具备了微生物的生存条件, 极易形成一层生物膜, 因此造成膜的不可逆堵塞, 使水通量下降。


4、胶体污染

藻类、细菌和有机物都可能处于胶体尺寸,这些胶体状物质有可能吸附于膜表面引起污染。胶体物质有不同的起源,它们产生的膜污染亦有很大差别。来自非生物过程的胶体物质有淤泥和黏土等无机物,它们引起的水通量衰减往往源于滤饼层污染,它们一般不会热力学不可逆地吸附在膜表面;积聚在膜表面的这些类型的胶体很容易为水力清洗(如反冲洗和空气擦洗)所去除。微生物新陈代谢产生的胶体物质往往永久性吸附在膜表面从而引起不可逆的吸附性污染。源于微生物过程的胶体污染被归类到微生物污染。


膜污染的防治


对料液进行预处理、改善料液特性对陶瓷膜污染的防治有很大的作用。料液中常含有元机物、有机物、微生物和胶体等杂质问,对陶瓷膜产生不利影响,因此要对料液进行预处理,在工艺中增加相应的预处理过程以除去优势污染物,使陶资膜污染减少到最低程度。


改善陶资膜的性质,提高陶瓷膜的亲水性。研究表明,陶瓷膜材料的亲水性对陶瓷膜抗污染性能具有很大影响,亲水性膜受吸附影响较小,能产生更大的膜渗透通量。


优化陶资膜分离操作条件。操作条件与陶器膜污染密切相关,陶瓷膜渗透通量、操作压力、错流流速、水力停留时间、固体停留时间和运行温度等运行条件对陶瓷膜污染产生直接的影响。陶瓷膜过滤有2种基本模式,即错流过滤和终端过滤。黄显怀等认为,终端过滤能量利用充分,但容易引起较快的陶瓷膜污染;错流过滤则是针对终端过滤易污染的缺点而提出的,但能量消耗大 。



膜的清洗


针对污染膜的清洗,目前常用的方法有物理方法、化学方法两大类。物理方法是指采用液流的冲刷或机械作用清除污垢的方法,通常有水力方法,气—液脉冲方法,反冲洗法、循环清洗法;化学方法是指采用化学剂与污垢之间的反应达到清除污垢目的地方法,通常采用的清洗剂有:酸、碱、氧化剂、表面活性剂、络合剂、酶以及化学剂的混合物等。


物理清洗


物理清洗的方法有很多,下面将对它们简单解析:

①反冲洗法。这是极为常见的清洗方式之一。它运用液体或者气体充当反冲载体,对陶瓷膜使用透过液的方向施压,为了是让透过液反向作用,通过陶瓷膜,把膜外表和孔内所存在的污染物清理出去,进而达到恢复膜通量的效果。


②低压高流速清洗。这一方式需要借助低操作压力,加快液体的流速进而减小溶质分子滞留膜面可能性的清洗方式。


③负压清洗。它需要借助真空抽吸操作,让膜的功能面侧构成负压,进而取得清理其膜内外污染物的效果。


④机械刮除。这一方法需要借助软质泡沫球和海绵球等介质,对膜内表面给予清理。通过水压让海绵球等对膜多次清洗,继而达成去除杂质的目标。使用这一方式去除污垢,效果极佳。同时,这一方式也很适宜清理有机胶类杂质。


化学清洗


在陶瓷膜的使用进程中,为了让膜通量保持初的状态,只有物理清洗还远远不够,还必需配合使用化学清洗,才可以完全清除杂质和污垢。鉴于陶瓷膜处理的物质极为多样,陶瓷膜外在吸附的物质也有较大差异,其污染程度也就有所不同。所以挑选的化学清洗剂也应具有针对性。常用的清洗剂种类如下表。

图片1.png

不同的过滤体系,膜污染有其不同的特点。因而污染膜清洗技术的应用上需考虑普遍性与针对性的结合;其次,化学清洗方法与物理清洗方法有效结合可以起到协同效应,可以更大程度上恢复陶瓷膜的膜渗透通量。


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