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消泡剂对超滤膜的影响

发布时间：2010/11/21 阅读次数：940 字体大小: 【小】【中】【大】

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膜污垢已成为作为分离和净化系统的超滤膜的主要缺陷。有关膜污垢的原因和理论，以及系统优化、污垢对膜寿命的影响1,2,3等研究已广泛开展。特别地，人们发现消泡剂可导致显著的膜污垢。本论文旨在讨论消泡剂膜污垢问题，研究膜污垢产生的主要原因，并说明用于使用超滤顺流地工艺的无污垢消泡剂的开发。
消泡剂膜污垢可能由几个因素造成，包括乳液成分和膜之间疏水相互作用，乳化稳定剂“云点”效应以及在水膜界面上“胶层”的形成。在发酵系统中进行泡沫控制时，有三种主要的消泡剂：乳化于水中的有机硅化合物，乳化入聚乙二醇的有机硅化合物和单独使用的聚乙二醇。有机硅本身不溶于水；因此，需要添加乳化剂和聚乙二醇，使有机硅分散于水中。人们发现，乳化剂，表面活性剂，增稠剂和聚乙二醇是导致膜污垢的主要原因。
发酵过程使用的乳化剂中发现的典型表面活性剂是单硬脂酸甘油酯, 聚氧乙烯山梨聚糖硬脂酸盐和聚氧乙烯单硬脂酸盐。表面活性剂是兼具亲水基团和疏水基团的分子。它们包含亲脂端，例如长脂肪链和亲水端，例如甘油和酯或醚泄漏单元。理论研究表明，分子中的亲水端会粘附于膜表面，产生污垢。
聚砜树脂膜疏水本质会导致其它非极性或疏水化合物被吸附到膜表面。Fane et al.4 指出，使用润湿剂预处理膜会降低膜表面疏水性。表面活性剂在膜表面形成均匀层，建立亲水表面。(见图1.) 结果，在大流体中的疏水颗粒不会粘附于膜表面，膜能够得到更大的通量。本预处理方法十分有效，使起始通量提高约20%，
减少随后通量的减少量。膜的润湿性表明确实存在亲水基-疏水基的相互作用，其对大颗粒流体非极性化合物具有显著影响。一种更亲水的膜可代替聚砜树脂膜，但由于聚砜树脂膜的热稳定性，化学稳定性和pH稳定性，其更符合要求。
但是，表面活性剂的存在并不总是产生亲水表面。如果表面活性剂或有机消泡剂脱模溶液，在膜表面扩散，则会产生不平表面。
许多有机消泡剂和有机硅消
泡剂包含非离子型乳化剂，其具
有“云点,”以及能发生液-液相分离
的温度。当温度增加超过可溶解
范围时，水合水脱离，表面活性
剂胶束变大至溶液云雾化状态。
(见图2.)在特定表面活性剂的云
点温度以上，表面活性剂用作消
泡剂；在云点温度以下，其实际
促进泡沫的形成。

26-1418A-40.pdf

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