膜污染

膜污染的定义
膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发生物理化学相互作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。它与浓差极化有内在联系，尽管难区别，但是概念上截然不同。
对于膜污染，应当说，一旦料液与膜接触，膜污染即开始。对于微滤膜这一影响不十分明显，它以溶质粒子聚集与堵孔为主；对于超滤，若膜材料选择不合适，此影响相当大。操作运行开使后，由于浓差极化产生，尤其在低流速、高溶质浓度及高浓缩比的情况下，在膜面达到或超过溶质饱和溶解度时，便有凝胶层或沉积层形成，导致膜的通量不依赖于所加压力而变化，引起膜透过通量的急剧降低，在此种状态下运行的膜，使用后必须清洗以恢复其性能，因此膜清洗方法的研究也是膜应用研究中的一个热点。
污染物的种类
污染物的种类包括：
无机物  硫酸钙，碳酸钙，铁盐或凝胶，磷酸钙复合物，无机胶体等
有机物  蛋白质，脂肪，碳水化合物，微生物，有机胶体及凝胶，腐殖酸，多羟基芳香化合物等
影响膜污染的因素
1）粒子或溶质尺寸及形态
当粒子或溶质尺寸大小与膜孔相近时，由于压力的作用，溶剂透过膜时把粒子带向膜面，极易产生堵塞作用。当膜孔径小于粒子或溶质尺寸，由于横切流作用，他们在膜表面很难停留聚集，因而不易堵孔。当膜孔径与粒子或溶质尺寸相似时，膜孔道容易被堵塞。具体见7.2.3。
2）溶质与膜的相互作用
膜与溶质间相互作用主要包括：静电作用力，Van Der Waals 力，溶剂化作用和空间立体作用。根据过滤溶液的性质不同，膜与溶质间可能产生一种甚至几种相互作用，不同的作用对膜污染产生不同的影响。
3）膜的结构与性质
对于微滤膜，对称结构比不对称结构更易被堵塞。对称结构的微滤膜，其弯曲孔道大小,, 从膜表面层到支撑体，孔径一致，膜表面开口与内部孔径大小相似，当与膜表面孔径大小相似的粒子进入膜孔时，粒子往往会被截留在膜中。而不对称结构微滤膜，情形就不一样了，从膜表面层到支撑体，孔径逐渐减小，膜表面开口孔径比内部孔径小，粒子基本被截留在表面，不易在膜内部堵塞，易被横切流带走，即使在膜孔内产生堵塞、也可用反洗很容易冲走。
4）溶液特性的影响
溶液特性主要包括盐的种类与浓度，pH值，温度和粘度等。溶液特性不同，对膜的污染方式和程度也不同。
5）膜的物理特性
膜的物理特性主要包括膜表面粗糙度，孔径分布及孔隙率等。膜面光滑，不易被污染；膜面粗糙则容易吸留溶质。孔径分布越窄越耐污染。
6）操作参数
操作参数包括料液流速、压力和温度等。通常高的料液流速可减小浓差极化或沉积层形成，提高透水量；在一定范围内提高压力，可提高透水率；温度通常通过影响料液粘度对透水量产生作用，但在提高温度时要注意温度对料液性质的影响。
减少膜污染的方法
根据影响膜污染的因素，采取相应的措施以减少膜污染。减少膜污染的方法主要包括：
1）对料液进行预处理  2）选择合适的膜孔径或截留分子量  3）选择合适的膜结构和材料  4）溶液PH值的控制  5）溶液中盐浓度的影响  6）溶液温度的影响 7）溶质浓度，料液流速与压力的控制。