無機麻豆一二三区的再生與清洗
2021-03-03

麻豆一二三区在過濾過程中可以采用一定的措施預防和控製汙染膜汙染進程,但是膜的汙染是無法完全避免的。隨著運行時間的延長,麻豆一二三区的滲透通量降低很快,而且達不到工業設計要求。汙染物質長期附著在膜麵和存在於孔內,可能與膜發生化學作用而降低其使用壽命,所以為了盡可能恢複膜的性能參數,必須定期對麻豆一二三区進行清洗。


汙染物類別


1、無機物汙染

以壓力為驅動的膜分離係統中, 由於膜的截留作用, 在膜表麵會發生體係中組分的濃縮, 導致濃差極化現象的產生。對於可溶性的組分來說, 當離子的含量積超過其溶解度後就會在膜表麵和孔內形成沉澱或結垢。無機類汙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, 無機與有機汙染物之間還存在著相互促進的作用, 加劇膜的汙染。


2、有機物汙染

有機汙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麵形成凝膠層, 從而可使膜的通量下降或膜的過濾阻力上升。


3、微生物汙染

微生物汙染主要是由微生物及其代謝產物組成的粘性物質。膜的表麵易吸附腐殖質、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、膠體汙染

藻類、細菌和有機物都可能處於膠體尺寸,這些膠體狀物質有可能吸附於膜表麵引起汙染。膠體物質有不同的起源,它們產生的膜汙染亦有很大差別。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於濾餅層汙染,它們一般不會熱力學不可逆地吸附在膜表麵;積聚在膜表麵的這些類型的膠體很容易為水力清洗(如反衝洗和空氣擦洗)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麵從而引起不可逆的吸附性汙染。源於微生物過程的膠體汙染被歸類到微生物汙染。


膜汙染的防治


1)膜表麵改性


膜表麵的改性可分為物理改性和化學改性。


物理改性包括共混和表麵層。共混是將親水性高分子與成膜材料進行共混, 以改善膜的親水性; 表麵塗層是指在膜表麵上形成一層功能性預塗覆層, 防止膜材料與溶液中的組分發生吸附作用, 從而提高分離膜的抗汙染性。


2)料液預處理


對料液進行預處理是為了達到膜組件的進水的標準( 如反滲透膜要求進料汙染指數SDI 小於5) 。預處理是指在原料液過濾前向其中加入一種或幾種物質, 使原料液的性質或溶質的特性發生變化。


預處理包括化學處理和物理處理。


物理處理通常包括預過濾和離心, 以除去可能阻塞膜孔的懸浮顆粒; 化學處理則包括調節料液pH值, 使大分子或膠質汙染物遠離等電點, 以減少形成凝膠層的趨勢。二價離子, 如Ca2+和Mg2+等通過在大分子鏈上架橋可以形成沉澱, 而一價離子相反卻可預防沉澱和汙染。所以人們多通過離子交換以去除多價離子。化學過程還包括沉澱和絮凝, 或用專門的化學藥品抗汙或殺菌。


膜清洗方法通常可分為物理方法和化學方法,物理方法是指采用高流速水衝洗,海綿球機械清洗等去除汙染物,化學方法是采用對膜材料本身沒有破壞,而對汙染物有溶解作用或置換作用的化學試劑對膜進行清洗。由於隨膜材料、分離體係、操作條件的不同,膜汙染機理及汙染原因也不同,所以至今還未獲得對所有體係都適用的清洗方法。因此對於具體體係需要進行實驗工作,對於一個體係汙染後的膜的再生。首先應明確主要的汙染阻力所在及汙染物的主要成分,在此基礎上有針對性地選擇合適的清洗劑和相應的清洗條件。


就無機膜而言,其優異的化學穩定性和高的機械強度使其可采用更廣泛的清洗方法進行清洗。目前對汙染後的無機膜就進行化學清洗的一般規律為:無機強酸使汙染物中一部分不溶性物質變為可溶性物質;有機酸主要清除無機鹽的沉積;配位劑可與汙染物中的無機離子絡合生產溶解度大的物質,減少膜表麵和孔內沉積的鹽和吸附的無機汙染物;表麵活性劑主要清楚有機汙染物;強氧化劑和強堿適於清除油脂和蛋白、藻類等生物物質的汙染;而對於細胞碎片等汙染體係,多采用酶清洗劑。對於汙染非常嚴重的膜,通常采用強酸、強堿交替清洗,並加入次氯酸鈉等氧化劑與表麵活性劑。


選擇合適的清洗條件和操作方式也非常重要,同一種清洗劑,在不同的操作條件和操作方式下,清洗效果差別很大,在無機膜清洗過程中,常采用高速低壓的操作條件,有時配以反衝,以發揮物理方法的作用,最大程度地恢複膜通量。


除了化學清洗外,無機膜的耐高溫的特點使其可以采用所謂熱清洗方法來達到再生的目的,特別是在生物、食品等領域應用中,可以通過蒸汽或高壓釜等進行消毒,在這之前仍需要先進行化學清洗以去除汙染物,采用蒸汽等進行膜的消毒再生可達到120~130℃,在這過程中要注意加熱和冷卻的速度不宜過快,以免膜受衝擊發生損壞,特別是麻豆一二三区。


對於可耐250℃處理的無機膜,還可采用高溫燒灼的辦法來去除一些有機汙染物,但要注意加熱後膜的孔結構和表麵形貌的變化,另外,這一方法比較適宜於密封材料能耐高溫的組件,否則處理過程複雜,並不經濟。


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