UF膜与MF膜的膜污染
UF膜与MF膜的膜污染问题
膜污染是UF膜与MF膜技术用于饮用水处理的最大障碍。
膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或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阻塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。对于膜污染，应当说，一旦料液与膜接触．膜污染即开始；也就是说，由于溶质与膜之间相互作用而产生吸附，开始改变膜特性。对于MF膜这一影响不十分明显，它以溶质粒子聚焦与堵孔为主；而对于UF膜，若膜材料选择不合适，此影响相当大，与初始纯水透水率相比，可降低20％一40％。
Jensen和Jhorsen介绍了挪威水厂的运行经验，发现膜的选择和运行状态是影响膜污染的重要因素。选择膜时应注意选用的膜材料与被分离的溶质问的相互作用越弱越好，这样在超滤过程中，膜不但不易被污染，即使受到污染也很容易清洗下来，使膜的透水通量很快得到恢复。膜的亲水或疏水性、荷电性会影响到膜与溶质问相互作用的大小，通常认为亲水膜及膜材料电荷与溶质电荷相同的膜较耐污染。因为亲水的膜表面与水形成氢键，这种水处于有序结构，当疏水溶质要接近膜表面，必须破坏有序水，这需要能量，不易进行；另外，膜与溶质间的VanDerWaals力的比例系数H(Hamaker常数)表示为
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其中H11,H22 和H33分别为水、溶质和膜的Hamaker常数，由式中可见H213，始终是正值或零。若膜是亲水性的，则H22 或H33值增高，使H213值降低，即膜和溶质问的吸引力减弱，较耐污染及易清洗。
Lalne等人实验证明，亲水性膜比疏水性膜对于由有机物质吸附到膜面上造成膜污染的敏感性要低一些。法国由Cabassud等人进行的小规模实验研究也有此结果。为了改进疏水膜的耐污性能，一般可采用膜表面改性法引人亲水基因，或用复合膜手段复合一层亲水性分离层，也可用阴极喷镀法在UF膜表面镀一层碳。
在保证能截留溶质中污染物的前提下，应尽量选择孔径或截留分子量大的膜，以得到较高透水量。但事实证明，膜孔径较大时，大分子物质容易进人微孔内产生阻塞，反而有更高的污染速率，引起透水量大幅度下降。因此，膜的孔径或截留分子量的选择，应根据原水中有机物分子量分布通过实验确定。
UF膜和MF膜的运行方式可分为静态死端式过滤和动态横流过滤两种方式。死端式过滤中，进料流体正交地流过膜，所有的被截留的微粒都沉积在膜上，形成随时间而增厚的滤饼；而在横流过滤中，进料流体直接从膜的表面流过，可以对进水侧的膜表面起到水力冲刷的作用，在膜的表面上形成一定的剪切力、浮力，可以使已经沉积的微粒返回流体主体，有效地减轻膜面有机物的积累。
对于有效分离性能来说，膜上形成的滤饼层的结构和厚度比膜本身结构的影响还要大；而且在装置运行期间滤饼层总是会逐渐地使有效分离范围改变，即随着操作时间的延长，只能允许直径越来越小的微粒通过。在极端情况下，微滤过程可能会因滤饼层而转变成超滤过程。
为减少膜污染日本东京大学采用紫外线对进水进行预处理，膜组件是聚乙烯中空纤维膜，膜孔径为0．1μm，膜通量恒定维持在20．83L／(h·m2)，紫外线由低压汞灯产生。实验表明，在没有紫外线预处理的情况下，膜的工作压力约75d从20kPa增加到l00kPa，而经紫外线预处理后，160d左右膜的工作压力才增加到100kPa，证明，紫外线预处理有效地抑制了膜污染。
UF膜与MF膜在处理饮用水过程中，应尽可能地创造条件，减轻膜的浓差极化，延缓膜的污染．从而延长膜的使用周期和使用寿命．取得更佳的经挤效益。
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