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微滤过程中膜污染的防治

发布时间：2011/4/14 阅读次数：924 字体大小: 【小】【中】【大】

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因为微滤膜污染的主要原因是滤饼层的形成及膜孔的堵塞，则其污染的防治应从滤饼层的消除或减小，以及膜孔堵塞的防止方面入手。

采用亲水性而不是疏水性的膜可以减少含蛋白质的颗粒在膜表而的吸附，从而可以减少蛋白质对膜的污染。又因为待分离的料液中的颗粒多带有负电荷，所以使用带负电荷的微滤膜以减少颗粒在膜表面的沉积，也有利于降低膜的污染。

现有的微滤膜多为对称结构，料液中的颗粒很容易在膜孔中聚集而堵塞膜孔，制备具有不对称结构的微滤膜，则可以将颗粒在膜表面截留，避免颗粒进入膜孔内部被截留，从而减少膜孔的堵塞。

一些能减少膜污染的措施如下：

1.料液的预处理

预处理的方法包括：絮凝沉淀、多介质机械过滤、热处理、调pH值、加配位剂（ED-TA等）、氯化、活性炭吸附、化学处理、精密过滤等。例如对于蛋白质，pH值的调节是很重要的。在这种情况下，当pH值对应于蛋白质的等电点时，即蛋白质为电中性时，对膜的污染程度最轻。

2.膜的运行方式

膜的运行方式通常有两种，即死端操作和错流操作。

在死端操作中，所有料液均被强制通过膜，被截留的颗粒在膜表面聚集，滤饼层不断增厚，料液通过阻力不断增加，膜的通量随时间而不断减小，衰减很快。

在错流操作中，料液在进人组件后，一部分通过膜形成滤液，一部分并不通过膜，而是直接流出，形成含有较多被截留物的浓缩液。在错流操作中，由于浓缩液不断将截留的颗粒带出，则膜表面的滤饼层可以维持在一个稳定的水平上，从而膜的通量可以稳定下来，而不至于衰减太快。

3.膜器和系统的设计

污染现象随浓度极化减弱而减少。通过提高传质系数（如高流速等）和使用较低通量的膜可以减少浓差极化。采用不同形式的湍流强化器也可减少污染。尽管对于大规模应用从经济的观点出发，流化床系统和转动膜器系统并不实用，但对小规模应用还是有吸引力的。

4.电场作用

微滤膜分离的物料中的微粒多带有电荷（通常为负电荷）。因此，通过电场的作用促进膜表而聚集的带电微粒向料液主体的迁移，从面增加其传质系数k，也是减少膜的污染，增加膜通量的方法。

当对膜表面施加电场时，存在一个临界电场强度E_c，其定义为：在临界电场强度E_c时，由于电场作用，因电场引起的膜表面微粒向料液主体的迁移通量与微粒通过膜的通量之和等于微粒从料液主体向膜表面的对流通量。此时，膜表面的边界层及凝胶层消失。若继续增加膜表面的电场强度，则膜表面的微粒浓度将会低于料液主体的微粒浓度。

由此可以看出，当施加电场后，由于膜表面的边界层及凝胶层的减小或消失，液体的通过阻力减小，膜通量将增大，若膜表面的电场强度大于临界电场强度E_c，由于膜表面的微粒浓度小于料液主体浓度，膜的通量将继续增加而趋近极限。因此，施加电场可以有效地增加含带电微粒物料的分离过程的膜通量。

5.膜的清洗

尽管可以采取各种措施来减小微滤膜的污染，但仍需采取适当的清洗方法，在膜发生污染后能恢复膜通量。膜的清洗方法有物理方法和化学方法两种。

物理清洗是在微滤膜表面形成的滤饼层时可以通过反冲的方法来消除。滤液是理想的反冲介质，也可以采用气体。化学清洗是当膜的污染比较严重，采用物理方法效果不佳时，需用化学清洗剂清洗。

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