膜孔徑大小對超濾膜過濾性能影響的研究

＊劉鑫森 王湛

（北京工業大學 北京 102400）

1.概述

膜分離技術擁有能耗低、分離效果出色、操作簡單等特點，已經廣泛應用于工業廢水處理[1-2]、城市污水回用[3-4]、海水淡化[5]、氣體分離[6]、食品加工[7]以及石油化工生產[8]等領域。值得注意的是，在膜分離過程中膜污染是不可避免的。膜污染是指由于進料液中的污染物在膜的表面、孔隙及孔隙內壁上的沉積，造成膜孔的堵塞和濾餅的形成，進而導致膜組件中過濾阻力的增加和膜通量的降低，這會增加工業過程中的能耗和加重水處理的生產成本，而通過深入分析膜污染機理，可以對膜污染控制以及膜清洗提供指導。

許多研究人員已經研究出膜污染的機理受進料特性[9-10]（濃度、種類等）、工作條件[11]（跨膜壓差、攪拌速度）和膜材料性能[12-14]（種類、表面親水性、表面粗糙度和孔徑）等三個主要因素的影響。Nadir Dizge等[15]研究了膜的類型和孔徑對生物懸浮液生物污染的影響。交叉流微過濾實驗采用三種不同孔徑的乙酸纖維素（0.40～0.45 μm、0.22 μ m和0.10 μm）的混合酯、聚醚砜、聚碳酸酯（CA、PES、ME和PC）膜。通過對滲透酸鹽樣品的蛋白質和碳水化合物分析和清潔，并結合污染膜的表面粗糙度，發現孔徑為0.45 μm的CA膜由于其表面不規則和粗糙，在所有膜中通量下降最快。陸曉峰等[16]用截留分子量分別為1萬、2萬、3萬和7萬的PEK膜，通過振蕩和壓濾吸附兩種方法測定了其平均污染度（FR）并發現膜的污染度會隨著膜孔徑的增大而增大，即孔徑小的膜受污染程度低、抗污性能好。Kailiang Zeng等[17]用孔徑分別為24nm、41nm、52nm和94nm的PVDF膜在0.1MPa的恒壓下過濾右旋糖酐混合溶液2h，測量污染前后的純水滲透通量并計算相對純水通量下降率（RFR），發現孔徑越大的膜受污染程度越高。……