一、纳滤膜污染

    在众多膜分离过程中，纳滤分离过程一般被认为是分子级别的分离过程。纳滤过程起始于20世纪80年代中后期，是一种新型的压力驱动的无相变的物理分离过程。纳滤膜的半径一般认为在0.5~2.0nm，介于超滤膜、反渗透膜孔径之间，因而早期纳滤膜也被称为疏松反渗透膜。目前，商品纳滤膜材料仍然以聚芳香酰胺与聚哌嗪酰胺为主，其渗透通量低，易污染。欲进一步扩宽纳滤膜应用领域，增加膜的渗透通量、耐污染性是极其必要的。

1)纳滤膜污染的影响因素

    膜孔堵塞、浓差极化、表面沉积都是纳滤膜被污染的重要因素。

    (1)膜孔堵塞 在膜污染的起始阶段，一些比膜孔径小的颗粒会随着溶液流进入膜孔中，并吸附在膜孔中，并造成膜孔堵塞，使其他颗粒很难再透过。随着过滤进行，更多微粒被阻碍在膜面上，其最终在膜表面形成滤饼层，使膜通量在很大程度上降低并逐渐趋于稳定。此种污染属于膜孔堵塞造成的膜污染，介于可逆污染与不可逆污染之间。

    (2)浓差极化 膜的污染与浓差极化息息相关。浓差极化是因为膜的选择透过性造成膜面主体浓度高于待测料液中主体浓度的现象。浓差极化使膜表面产生特定的浓度层，随着过滤的进行，膜面逐渐出现浓度梯度区域，浓差极化现象不断加深，从而加速了膜污染过程。一旦停止过滤，浓差极化现象逐渐减弱至消除，膜通量逐步恢复到起始状态。因此认为浓差极化所造成的膜污染是一种可逆状态的污染。

    (3)表面沉积 膜污染还包括表面沉积，即料液中的主体溶质在膜表面形成沉积层，一般包括有机凝胶层和无机结垢层。有机凝胶层是溶液中的大分子有机物(如蛋白质、藻类代谢物)因发生浓差极化或者是因吸附作用沉积在膜表面所形成的；无机结构层是指无机沉淀物(如碳酸盐、硫酸盐等)由于沉积作用在膜表面形成无机结垢，并长期形成了不可逆的污染。

2)控制方法

    控制纳滤过程污染的方法大体可分为4种。

    ①膜材料改性。针对膜材料本身而言，亲水性表面对有机类物质吸附性小，利于改善膜的抗污染性能。因此，通过亲水改性来增加膜材料的耐污染性能是近年来的研究重点。

    ②优化操作条件、改变操作方式也可以有效缓解污染的形成。增加膜的表面流速有利于消除浓差极化，从而达到防治膜污染的目的。

    ③进水前处理，通过改变物料的酸碱度来控制膜的污染。改变物料的酸碱度可以改变膜与原料的荷电行为，从而减少污染物的沉积。

    ④膜材料改性、前处理和优化操作条件，只能减缓膜污染过程，而实际运行中污染是不可避免的。为解决实际运行的膜污染问题，必须要选择合适的清洗技术对污的膜进行清洗，以便恢复膜通量。

3)膜清洗

    （1）清洗依据 清洗时机主要依据以下参数的变化来选择:

    ①在正常给水压力下，产水量较正常值下降10%~15%；

    ②为维持正常产水量，经温度校正后的给水压力增加10%~15%；

    ③产水水质降低10%~15%，透盐率增加10%~15%；

    ④系统各段之间压差明显增加。

    以上标准的基准条件，可考虑取自系统经过最初48h运行时的纳滤膜的性能。但如果进水温度降低，膜元件产水量也会下降，这是正常现象并非纳滤膜的污染所致的。预处理失效、压力控制失常或回收率的增加也将会导致产水量的下降或透盐率的增加。当观察到系统出现问题时，此时膜元件可能并不需要清洗，应该首先考虑这类原因。

    （2）清洗方法

    合理的清洗方法能有效去除各类污染物，维持和恢复膜性能，延长膜的寿命。常用的清洗方法有物理清洗与化学清洗。物理清洗包括冲洗、气-液脉冲、超声波清洗等方法。化学清洗时针对使用环境可能引入的污染物采用化学试剂进行清洗，包括酸洗、碱洗、表面活性剂清洗、氧化剂清洗、整合剂清洗等手段。生物清洗包括生物活性清洗剂清洗酶制剂清洗。

常见纳滤膜清洗方法

二、反渗透膜污染

    随着我国工业的不断发展，工业污水废水量与日俱增，反渗透水处理技术的应用越来越广泛。反渗透膜的分离原理为利用半透膜的选择透过性，溶剂在压力差为推动力作用下克服渗透压通过膜孔，而使溶质分子被膜孔截留，从而实现物料的分离。

    反渗透膜常因系统进水中存在的水合金属氧化物、含钙沉淀物、有机物及微生物等难溶污染物质，使得膜表面结垢被污染，降低反渗透膜的通量，从而造成系统运行压力增加和产水水质下降。

    反渗透膜污染主要包括有机物、胶体及颗粒的污染，系统结垢的污染，以及细菌等微生物的污染。  

1）有机物、胶体及颗粒的污染

    反渗透进水中有机物和胶体的来源有相当大的差异，通常包括细菌、黏土、硅胶体和铁的腐蚀产物。

    胶体和颗粒污赌可严重影响反渗透元件的性能，主要表现为:

    a.膜压降升高；b.产水量降低；c.须增加压力克服通量下降，从而消耗额外电能；d.不可逆凝胶层将会增加化学清洗的难度。

    解决方法:a.使用各类预处理设备(如过滤器、超滤设备、保安过滤器等)；b.加适量的絮凝剂改善预处理效果，保证进膜水质；c.一旦出现了污染，应及时采取措施进行清洗。

2)系统结垢的污染

    反渗透系统中的结垢主要是由于原水中的离子被浓缩后，难溶性盐在浓水侧变成过德和状态在膜上析出。结垢的主要成分有碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氟化钙、硅垢等。

    结垢污堵可严重地影响反渗透元件的性能，主要表现为:a.膜压降升高；b.产水量降低；c.脱盐率降低；d.提高压力克服通量下降消耗额外电能；e.频繁化学清洗增加物料成本及造成膜性能衰减；f.严重时将导致系统停机。

    解决方法:a.在进水中加酸调节pH值，可以降低LSI(朗格利尔饱和指数)，防止碳酸钙的形成，但是若加酸量控制不当，会影响产水水质；b.降低回收率，则浓水侧的离子浓度随之降低，但是降低回收率是以牺牲产水量为代价的，会造成系统的生产效率下降；c.投加高性能的阻垢分散剂，可以有效降低系统结垢的概率；d.系统一旦结垢，及时用膜清洗剂进行清洗。

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