往期博文：

科学网—滤膜的种类及结构（微电子，生物制药应用

科学网—切向流过滤工艺的优化 

膜污染，是指在膜过滤过程中，水中的微粒、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引起在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量变小且分离特性变差的现象。膜污染的形成机理主要有： (1) 由于膜孔的截留作用，料液中的溶解性有机物和离子在膜表面积累造成浓差极化现象；(2) 由于浓差极化现象，膜表面浓度高于处理液浓度，导致被截留组分在膜表面聚积，形成凝胶层，导致透过组分的量减少，从而降低膜的通量；(3) 微小颗粒或溶质在膜表面及膜孔内的吸附、架桥截留等，使膜孔堵塞和改性， 导致膜通量下降。

一般来说，微/超滤过程主要遵循筛分机理，反渗透过程遵循溶解-扩散机理。相应地，反渗透膜的污染一般为膜面污染，而微/超滤膜的污染一般为表面凝胶层污染和孔内吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般为可逆膜污染，而孔内堵塞和吸附一般为不可逆膜污染。一般来说，微/超滤过程主要遵循筛分机理，反渗透过程遵循溶解-扩散机理。相应地，反渗透膜的污染一般为膜面污染，而微/超滤膜的污染一般为表面凝胶层污染和孔内吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般为可逆膜污染，而孔内堵塞和吸附一般为不可逆膜污染。

膜污染的理论模型主要有阻塞模型、超滤模型、流体力学模型及经验模型，其中阻塞模型已广泛应用于膜污染机理的研究。

阻塞模型以阻塞理论为基础，将可能造成膜 污染的各部分阻力分解，以得到膜污染机理。

膜通量可表示为推动力与阻力之比：式中：J 为(m³/(m²·s))；ΔP 为膜两侧的压力差(MPa)；μ 为 溶液粘度(Pa·s)；Rt 为过滤总阻力(m^-1)，R_t=R_m+R_p+R_c+R_i，式中：Rm 为膜自身阻力；Rp 为浓差极化阻力。该部分可通过水冲洗除去，Rc 为颗粒等在膜表面吸附及沉积形成的滤饼阻力

，该部分阻力用水冲洗不能除去，可采用毛刷刷洗等方法除 去，Ri 为膜孔内堵塞阻力，采用物理方法不能除去，需采用化学方法

清洗

膜孔堵塞主要和颗粒粒径与膜孔径的比值(dp /dm)有关；当dp/dm<2.4时，以颗粒物质在膜上形成的膜孔堵塞为主

膜结构（孔径，表面粗糙度，孔隙率）和操作运行条件（跨膜压差(TMP)、膜面流速、运行温度）对膜污染有着关键的影响。(1)膜孔径：影响膜过滤过程中膜通量和截留率等最重要的因素，一般而言，孔径越小，对粒子或溶质的 截留率越高但通量越低，孔径越大，孔堵塞阻力占膜总阻力的比例越大；(2) 膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加，增加了膜表面孔的吸附导致的膜孔堵塞，但同时也增加了膜表面的扰动程度，阻碍了污染物在膜表面的形成，减少了孔对污染物质的机械截留所导致的膜孔堵塞。(3) 通常孔隙率越大，TMP 越小，但随孔隙率的变化，膜面性质如粗糙度等也发生改变，进而改变膜面吸附污染物的可能性。

(1) 膜通量和跨膜压差(TMP) 的影响：是决定膜污染的重要因素。一般认为膜存在特定的临界膜通量和临界压差，当实际操作

压差低于膜的临界压差时，膜通量随压差的增大而升高，高于此临界值时，膜通量变化不大甚至减小，此时通量与压差无关。

(2)膜面流速的影响：一般认为，在错流过滤中，膜通量随膜面流速的增加而增大，原因是料液流速的增加使得其侧向剪切力增加

，对附着在陶瓷膜膜表面的污染物质具有很大的冲刷作用，使其不易在膜表面沉积，加强了膜的传质作用，使得膜通量增大。

但当流速过高时，膜通量反而出现降低现象，这是因为较短的膜管内流速过高时，会形成紊流导致膜管内的压力分布出现不均匀

的情况，影响跨膜压差，使膜通量下降.(3)温度的影响。升高温度有利于膜分离过程的进行，这主要是温度的变化不仅可改变料液

粘度，还可改变膜面污染层的厚度和孔径，从而改变膜的通透性能

膜表面的粗糙度、亲疏水性、荷电以及官能团均能影响膜污染物与膜表面的相互作用。膜改性是通过表面接枝、表面涂覆与溶胶凝胶法等手段，实现对膜的表面粗糙度、亲疏水性、荷电及官能团种类进行调控，从而减弱污染物在膜表面的沉积，实现控制膜污染的目的

资料整理来源于网络，若有侵权，联系删除。

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自黄振鹏科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-3400811-1439195.html

上一篇：浅槽隔离工艺（STI）
下一篇：滤膜的种类及结构-2