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膜污染產(chǎn)生的原理與解決辦法（下）

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4膜清洗盡管料液經(jīng)過各種處理措施，但長期使用后膜表面還可能產(chǎn)生沉積和結(jié)垢，使膜孔堵塞、產(chǎn)水量下降，因此對污染膜進(jìn)行定期的清洗是必要的。針對膜污染產(chǎn)生的原因，采用合適

4膜清洗盡管料液經(jīng)過各種處理措施，但長期使用后膜表面還可能產(chǎn)生沉積和結(jié)垢，使膜孔堵塞、產(chǎn)水量下降，因此對污染膜進(jìn)行定期的清洗是必要的。針對膜污染產(chǎn)生的原因，采用合適的清洗方法以消除或減輕膜污染，恢復(fù)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(zhì)在膜表面附近的積累造成的。物理清洗是用機(jī)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(huán)洗滌等。

    4.1.1反沖洗反沖洗指從膜的透過側(cè)吹氣體或液體，將膜面污染物除去的方法。操作應(yīng)在較低的壓力下進(jìn)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(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)透水量下降而再生又有困難的膜組件，在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時用純凈水浸泡靜置10h以上，然后再進(jìn)行水力反沖洗是提高通量的有效方法。王志強(qiáng)等［12］采用氣－水聯(lián)合反沖洗技術(shù)研究了對膜污染的清洗效果。結(jié)果表明：氣－水聯(lián)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(lián)合反沖洗能夠恢復(fù)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(fù)膜通量，維持膜過濾性能的穩(wěn)定，是一種較為有效的膜污染防治技術(shù)。

    4.1.2機(jī)械刮除對管式組件可采用軟質(zhì)泡沫塑料球、海綿球（直徑略大于膜管內(nèi)徑）對內(nèi)壓管膜進(jìn)行清洗，在管內(nèi)通過水力讓泡沫、海綿球反復(fù)經(jīng)過膜表面，對污染物進(jìn)行機(jī)械性的去除。這種方法對軟質(zhì)垢幾乎能全部除去，尤其是當(dāng)污染比較嚴(yán)重時用海綿球清洗方法的效果更明顯。但對于硬質(zhì)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(jī)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(tǒng)中循環(huán)，結(jié)果表明用海綿球清洗方法比采用循環(huán)沖洗方法的恢復(fù)率要高，清洗效果顯著。

    4.1.3負(fù)壓清洗負(fù)壓清洗是通過一定的真空抽吸，在膜的功能面?zhèn)刃纬韶?fù)壓以去除膜表面和膜內(nèi)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(zhì)起作用，但對膜孔內(nèi)的物質(zhì)去除無能為力。反壓清洗對堵孔物質(zhì)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(fù)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(fù)壓清洗方法優(yōu)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(dá)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(qiáng)化的效果更好。

    王曉麗等采用超聲波技術(shù)清洗由啤酒發(fā)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(qiáng)度為1.43W／cm2￣2.85W／cm2。實驗結(jié)果表明：超聲波輔助水洗只能部分恢復(fù)膜的水通量，而且超聲波強(qiáng)度的提高，只是縮短了達(dá)到水通量恢復(fù)率的清洗時間；而超聲波輔助NaOH＋SDS＋H2O2混合洗液化學(xué)清洗的效果較好，在強(qiáng)度為2.85W／cm2的超聲波輔助作用下，清洗10min其水通量恢復(fù)率達(dá)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(nèi)研究了超聲對超濾過程的影響。結(jié)果表明超聲能有效去除蛋白胨對聚砜膜的污染，強(qiáng)化超濾過程。

    4.2化學(xué)清洗化學(xué)清洗是較為常用的清洗方法。通常是根據(jù)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(luò)合劑、表面活性劑、洗滌劑等化學(xué)清洗劑對膜進(jìn)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(zhì)的膜，應(yīng)選擇不同的化學(xué)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(jìn)行在線清洗；而對于污染嚴(yán)重的膜組件，需加入酸、堿或氧化劑浸泡清洗。劉達(dá)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(jié)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(jìn)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(fù)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(fù)率可達(dá)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(fā)酵液以及污染后膜的化學(xué)清洗再生，考察了各種清洗劑的單步和連續(xù)多步清洗的效果以及清洗時間對清洗效果的影響。結(jié)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(fù)率分別達(dá)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(nèi)的大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，從而清除膜污染。酶技術(shù)在清洗技術(shù)方面的應(yīng)用使清洗效果發(fā)生了質(zhì)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(fù)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(yè)得到了應(yīng)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(fù)時須采用能水解蛋白質(zhì)的含酶清洗劑清洗。但使用酶清洗劑不當(dāng)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(jìn)行清洗，效果很好。

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