关于膜的污染、清洗以及料液间的分子作用

膜的污染与清洗

如前所述，膜污染即是指膜在使用过程中，尽管操作条件保持不变，但其通量仍逐渐降低。膜污染的主要原因是颗粒堵塞和膜表面物理吸附。如料液中的激粒。胶体被子或落威分子由于与膜之间存在物理化学作用而在腹表面及膜孔中沉积，使腹孔堵喜或变水，膜圆增大，膜的渗透速率下降。料液中的组分在膜表而沉和形成的污染层即凝我层将增加膜过程的阻力，该阻力可能远大于膜本身的阻力。

膜污染产生的渗透流率下降常与料液性质的变化或者浓度极化引起的渗透流率下降相混涌。在超滤过程中，随着料液中固含量增加，其黏度和密度增加，扩散系数下降，因而渗透流率下降。浓度极化的结果，在膜面上形成溶质浓度的局部增加，由于边界层流体阻力增加，或者由于局部渗透压的升高，减少了传质推动力，使膜渗透流率下降。但是浓度极化产生的作用是“可逆”的，即降低膜两侧压差或降低料液浓度，这种作用的影响在二定程度上可减少。而对膜污染而言，往往具有不可进性。当膜污染严重时，将使超滤过程无法正常进行，所以必须对污染膜进行清洗，以确保超滤过程的正常运行。膜的主要污染因素及其影响分述如下。

膜面与料液间分子作用

膜污染现象非常复杂，很难从理论上分析。甚至对一种给定溶液，其污染也是取决于浓度、温度、pH值、离子强度和具体的相互作用力(氢键、偶极一偶极作用力)等物理和化学参数。

膜的特性，如表面电荷、憎水性、粗糙度等对膜的有机吸附污染及阻塞有重大影响。例如，由极性的、亲水性的聚酰胺聚合材料制成的纳滤膜，其造成膜污染的有机物主要是如脂肪酸的两性有机物。它们都是阴离子表面活性剂，在聚酰胺膜面上的吸附可能由氢键作用、色散力吸附和憎水作用进行。这些表面活性剂吸附层的形成，使水分子要透过膜就必须消耗更高的能量，最终导致产水量的下降。

而非极性的、憎水性的有机物(如高碳烷烃)对膜的污染，是由于憎水性有机物与水间的相互作用使这些扩散慢的有机物富集在膜面上，即表现为憎水性的高分子低扩散性的有机物会浓缩在膜面上；而高分子有机物的浓差极化也有利于它们吸附在膜面上；此外，水中离子(主要是Ca²⁺）与有机物官能团相互作用，会改变这些有机物分子的憎水性和扩散性。