膜污染和膜材料的最新研究进展
新型气体分离膜材料的研究进展
新型气体分离膜材料的研究进展近年来，随着环境污染和能源危机的不断加剧，人们对于高效能源利用和环境保护的需求越来越迫切。
在这个背景下，新型气体分离膜材料的研究成为了一个备受关注的领域。
本文将从材料研究的角度，探讨新型气体分离膜材料的研究进展。
一、研究背景气体分离膜技术是一种基于膜的分离技术，通过选择性透过或阻挡不同气体分子的方法，实现对混合气体的分离。
传统的气体分离膜材料主要包括聚合物和无机材料，但这些材料在分离效率、选择性和稳定性方面仍然存在一定的局限性。
二、新型材料的研究进展1. 金属有机框架材料（MOFs）金属有机框架材料是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的晶体材料。
MOFs具有高度可调性和多样性，能够根据不同的应用需求进行设计和合成。
在气体分离领域，MOFs因其高度选择性和高渗透性而备受关注。
例如，一些MOFs能够选择性地分离二氧化碳和甲烷，有望应用于天然气净化和二氧化碳捕获领域。
2. 二维纳米材料二维纳米材料是一种具有单层或几层结构的材料，具有独特的电子、光学和机械性质。
近年来，石墨烯等二维纳米材料在气体分离领域的应用逐渐受到关注。
石墨烯具有高度的选择性和渗透性，能够有效地分离小分子气体。
此外，其他二维纳米材料如过渡金属硫化物和氮化硼等也显示出潜在的气体分离性能。
3. 多孔有机聚合物（POPs）多孔有机聚合物是一类由有机单体通过化学键连接而成的高度孔隙化合物。
POPs具有高度可调性和多样性，能够通过调整单体结构和聚合反应条件来控制其孔隙结构和性能。
在气体分离领域，POPs因其高度选择性和高渗透性而备受关注。
一些POPs能够选择性地分离二氧化碳和氮气，有望应用于碳捕获和气体分离等领域。
三、挑战与展望虽然新型气体分离膜材料在理论和实验研究中取得了一些突破，但仍然面临着一些挑战。
首先，材料的稳定性和耐用性需要进一步提高，以满足实际应用的需求。
其次，材料的制备方法和工艺需要进一步优化，以提高材料的性能和可扩展性。
膜分离技术的研究进展及应用展望
膜分离技术的研究进展及应用展望膜分离技术的研究进展及应用展望引言：膜分离技术是一种基于物理或化学的分离方法，利用膜的特殊结构和性质，在不同组分之间实现传质、分离和浓缩。
膜分离技术在过去几十年中得到了广泛的研究和应用，已经成为化工、环保、食品加工和生物医药等领域中不可或缺的重要分离技术之一。
本文将重点讨论膜分离技术的研究进展，并展望其在未来的应用前景。
一、膜材料的发展膜分离技术最重要的组成部分就是膜材料。
随着科技的不断进步，膜材料也在不断发展。
膜材料的关键指标包括选择性、通量、稳定性等。
传统的膜材料包括有机膜和无机膜。
有机膜的选择性较差，对一些高分子的渗透有限。
而无机膜通常具有较好的选择性，但通量较低。
因此，近年来，新型膜材料开始得到关注，如纳米膜、多孔膜、复合膜等。
这些膜材料具有高通量和良好的选择性，对分离、纯化等领域具有广泛的应用前景。
二、膜结构的改进膜结构是决定膜分离性能的关键因素之一。
在过去的研究中，通过改变膜的孔径、孔隙率、孔结构等，可以调控膜的分离性能。
然而，传统的膜结构改进方法往往限制了膜的通量和选择性。
因此，新型的膜结构设计思路被提出，如层状膜、纤维束膜、铺砌膜等。
这些新型膜结构具有更大的表面积和更高的通量，具有更好的应用前景。
三、膜分离过程的模拟与优化在膜分离过程中，通过建立数学模型，可以模拟膜分离过程，为工艺的优化提供指导。
传统的膜分离模型通常是基于扩散机理，而忽略了流体流动和膜表面阻力对分离的影响。
近年来，随着计算机模拟技术的发展，可以建立更精确的模型，考虑流体流动、膜表面阻力等因素对分离的影响。
通过优化模型参数和工艺条件，可以实现膜分离过程的最佳化。
这将提高膜分离过程的效率和经济性，并为膜分离技术的应用提供更好的支持。
四、膜分离技术的应用展望膜分离技术在水处理、气体分离、药物纯化等领域已经得到了广泛的应用。
随着人们对环境保护和资源利用的重视，膜分离技术在未来的应用前景更加广阔。
膜分离技术在再生水中的应用及膜污染研究进展
膜分离技术在再生水中的应用及膜污染研究进展膜分离技术是一种利用膜对物质进行筛选和分离的技术方法。
其基本原理是通过不同孔径的膜对溶质进行筛选和截留，从而实现液体、气体或固体溶质的分离和纯化。
膜分离技术在水处理领域有着广泛的应用，特别是在再生水处理中起到了重要的作用。
本文将介绍膜分离技术在再生水处理中的应用以及膜污染研究的最新进展。
膜分离技术在再生水处理中的应用主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离工艺。
其中微滤是一种通过孔径为0.1-10μm的膜对悬浮固体进行分离的技术。
在再生水处理中，微滤技术主要用于去除水中的悬浮固体、胶体颗粒和微生物。
超滤是一种孔径为0.01-0.1μm的膜分离技术，可用于去除水中的胶体、大分子有机物和病毒等。
纳滤则是一种孔径为1-100纳米的膜分离技术，可以有效去除水中的溶解性有机物、重金属离子和微生物等。
反渗透是一种利用半透膜对水中的溶质进行截留的技术，可以去除水中几乎所有的溶解性物质，包括矿物盐、有机物和微生物等。
膜分离技术在再生水处理中的应用具有多个优点。
首先，与传统的物理化学处理工艺相比，膜分离技术具有处理效率高、占地面积小、工艺简单等特点。
其次，膜分离技术可以实现对水质的精细控制，能够根据需要选择不同孔径的膜进行处理，以保证水质的安全和稳定。
最后，膜分离技术可以实现对水中有害物质的去除，达到水资源的可再利用，对保护环境和实现可持续发展具有重要意义。
然而，膜分离技术在再生水处理中也面临着膜污染的挑战。
膜污染是指膜表面或孔道被污染物堵塞或吸附，导致膜通量下降和分离效果降低的现象。
常见的膜污染方式包括凝胶层阻塞、颗粒物淤积、有机物吸附和微生物附着等。
目前，针对膜污染问题，研究人员提出了多种解决方案。
例如，通过改变膜材料的化学性能和物理性能来减少膜污染的发生；采取逆洗、化学清洗和超声清洗等方法对膜进行维护和清洗；利用电场、超声波和氧化还原等方法来清除膜表面的污染物。
此外，还有一些研究致力于开发新型的抗污染膜材料和抗污染膜模块，以提高膜的稳定性和抗污染能力。
环境污染控制中的新型材料和技术研究
环境污染控制中的新型材料和技术研究1. 引言随着工业化和城市化进程的加速发展，环境污染问题已经成为全球范围内的严重挑战。
为了保护环境和人类健康，科学家们不断努力寻找新型材料和技术来解决环境污染问题。
本文将重点介绍环境污染控制中的新型材料和技术的研究进展。
2. 新型材料在环境污染控制中的应用2.1 吸附材料吸附材料是一种可以吸附污染物的材料，常用的吸附材料包括活性炭、分子筛、生物吸附剂等。
这些材料具有高吸附能力和选择性，可以有效地去除废水和废气中的有害物质。
此外，研究人员还通过改变吸附材料的表面性质和结构，提高其吸附能力和循环使用性能。
2.2 光催化材料光催化材料利用光能将污染物分解为无害物质，常用的光催化材料包括二氧化钛纳米颗粒、半导体光催化剂等。
通过光催化反应，可以实现废水和废气的高效净化。
研究人员还致力于提高光催化材料的光催化活性、稳定性和利用率。
2.3 纳米材料纳米材料具有特殊的物理和化学性质，在环境污染控制中有潜在的应用价值。
例如，纳米颗粒可以用作催化剂和传感器，通过催化反应和检测技术，去除废水和废气中的污染物。
此外，纳米材料还可以用于制备高效过滤材料、光催化剂和吸附剂。
3. 新型技术在环境污染控制中的应用3.1 生物技术生物技术利用微生物和生物过程来降解和转化污染物，具有高效、环境友好的特点。
例如，生物滤池是一种利用微生物降解有机废水的技术，通过微生物的代谢作用将有机物转化为无害物质。
此外，基因工程技术和生物传感器技术也为环境污染控制提供了新的解决方案。
3.2 膜技术膜技术是一种利用半透膜对污染物进行分离和浓缩的技术。
常见的膜技术包括超滤、反渗透、气体分离等。
通过研究和开发新型膜材料，提高膜技术的分离效率和稳定性，可以实现废水和废气的有效治理。
3.3 热分解技术热分解技术利用高温将有机废物分解为无害的气体和灰渣。
常见的热分解技术包括焚烧和热解。
这些技术可以有效处理有机废物，并通过能源回收减少环境负荷。
《2024年膜技术在工业废水处理中的应用研究进展》范文
《膜技术在工业废水处理中的应用研究进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展，工业废水处理成为环境保护和可持续发展的关键问题。
传统的废水处理方法在处理复杂、高浓度的工业废水时，往往存在效率低、效果差等问题。
近年来，膜技术作为一种新型的分离技术，在工业废水处理领域得到了广泛应用。
本文旨在研究膜技术在工业废水处理中的应用及其进展。
二、膜技术概述膜技术是一种基于物理、化学或机械手段，利用半透膜实现物质分离的技术。
膜技术的核心是利用膜的选透性，通过不同孔径的膜对废水中的物质进行选择性分离和去除。
常见的膜技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
三、膜技术在工业废水处理中的应用1. 微滤在工业废水处理中的应用：微滤主要去除废水中的悬浮物、胶体等大分子物质，如重金属、悬浮颗粒等。
其孔径一般在微米级别，可有效去除废水中的杂质，为后续处理提供便利。
2. 超滤在工业废水处理中的应用：超滤的孔径介于微滤和纳滤之间，可有效去除废水中的有机物、病毒、细菌等。
在染料、制药等行业的废水处理中，超滤技术得到了广泛应用。
3. 纳滤和反渗透在工业废水处理中的应用：纳滤和反渗透的孔径较小，主要用于去除离子态物质、溶解性有机物等。
在电镀、化工等行业的废水处理中，纳滤和反渗透技术发挥着重要作用。
四、膜技术在工业废水处理中的研究进展1. 膜材料的研究：为了提高膜的性能，研究者们开发了各种新型膜材料，如无机膜材料、复合膜材料等。
这些新材料具有更高的抗污染性能、更长的使用寿命和更好的分离效果。
2. 膜工艺的优化：针对不同行业、不同特性的废水，研究者们不断优化膜工艺，如复合膜的组合方式、运行参数等。
这些优化措施提高了处理效率，降低了运行成本。
3. 膜技术的应用研究：随着对膜技术研究的深入，其在工业废水处理中的应用范围不断扩大。
例如，将膜技术与生物反应器结合，形成膜生物反应器（MBR），在污水处理中取得了良好的效果。
五、结论膜技术在工业废水处理中发挥着越来越重要的作用。
膜生物反应器工艺中膜污染因素及控制研究
膜生物反应器工艺中膜污染因素及控制研究膜生物反应器工艺中膜污染因素及控制研究摘要：膜生物反应器是一种将生物反应器与膜分离技术相结合的新型工艺，广泛应用于水处理、废水处理和废气治理等领域。
然而，在膜生物反应器运行过程中，膜污染问题一直是制约其应用的主要因素之一。
本文将从生物膜污染和膜表面污染两个方面，对膜生物反应器工艺中的膜污染因素进行探讨，并对膜污染控制方法进行分析和总结。
一、引言随着环境污染问题的加剧和水资源的日益紧张，传统的水处理技术已经不能满足对水质的要求。
膜分离技术作为一种高效、节能的处理技术，受到了广泛关注。
膜生物反应器是将膜分离技术与生物反应器相结合的新型工艺，具有处理效率高、能耗低等优点。
然而，膜生物反应器的应用受到膜污染问题的制约，限制了其进一步发展和应用。
二、膜生物反应器的膜污染因素（一）生物膜污染膜生物反应器中的微生物会附着于膜表面，形成生物膜。
随着反应器运行时间的延长，生物膜会越来越厚，从而导致膜通量的降低。
生物膜污染是导致膜生物反应器膜污染的主要因素之一。
（二）膜表面污染膜表面污染主要包括物理性污染和化学性污染。
物理性污染是指微粒物质附着于膜表面，形成污染层，阻碍溶质的传递。
化学性污染是指水中的有机物、无机盐和金属离子等物质通过吸附、化学反应等方式附着于膜表面。
三、膜污染的控制方法（一）生物膜污染的控制方法1. 水力剪切：通过调整进水速度和膜反应器的几何结构，增加水力剪切力，破坏生物膜的生长。
2. 清洗操作：定期进行化学清洗和生物清洗，去除已形成的生物膜，恢复膜的通量。
3. 生物膜抑制剂：添加适量的生物膜抑制剂，抑制生物膜的形成和生长。
（二）膜表面污染的控制方法1. 物理清洗：使用高压水、超声波等物理清洗方法，破坏物理性污染层。
2. 化学清洗：使用酸碱、氧化剂等化学清洗剂，去除化学性污染层。
3. 膜封闭：在膜表面形成一层保护膜，减少物质的吸附和附着。
四、膜污染控制技术的研究进展（一）生物膜污染控制技术的研究进展1. 生物膜抑制剂的研究：研究不同种类和浓度的生物膜抑制剂对生物膜形成和生长的抑制效果。
《2024年生物膜法在污水处理中的研究进展》范文
《生物膜法在污水处理中的研究进展》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，污水处理成为环境保护领域的重要课题。
生物膜法作为一种高效的污水处理技术，因其处理效果好、操作简便、成本低廉等优点，在污水处理领域得到了广泛的应用和深入的研究。
本文旨在探讨生物膜法在污水处理中的研究进展，分析其技术原理、应用现状及未来发展趋势。
二、生物膜法技术原理生物膜法是一种基于生物膜技术的污水处理方法，利用生物膜上附着的大量微生物来吸附、降解水中的有机污染物。
生物膜主要由附着在载体上的微生物组成，具有巨大的表面积和复杂的生物群落，可以有效地吸附和降解水中的有机物、氮、磷等污染物。
三、生物膜法在污水处理中的应用1. 生活污水处理：生物膜法在生活污水处理中应用广泛，能够有效地去除污水中的有机物、氮、磷等污染物，提高出水水质。
同时，生物膜法对环境条件要求较低，适应性强，因此在家庭、社区等小型污水处理系统中得到广泛应用。
2. 工业废水处理：针对含有重金属、有毒有害物质的工业废水，生物膜法通过特定的生物膜材料和工艺条件，能够有效地去除这些污染物，降低废水对环境的危害。
3. 农村污水处理：在农村地区，由于缺乏集中的污水处理设施，生物膜法因其操作简便、成本低廉等优点，成为农村污水处理的重要选择。
通过建设小型生物膜反应器，可以有效地处理农村生活污水和养殖废水。
四、生物膜法的研究进展1. 生物膜材料研究：随着材料科学的发展，越来越多的新型生物膜材料被应用于污水处理中。
这些材料具有较高的比表面积、良好的生物相容性和稳定性，能够为微生物提供更好的生长环境和吸附性能。
2. 工艺优化研究：针对不同的污水处理需求，研究人员不断优化生物膜法的工艺条件，如调整载体类型、改变水流速度、控制温度等，以提高生物膜的吸附和降解效率。
3. 复合生物膜技术研究：为了提高生物膜法的处理效果和适应性，研究人员将不同种类的微生物、生物膜材料和其他技术进行复合，形成复合生物膜技术。
《2024年膜分离技术在水处理中的研究热点与进展》范文
《膜分离技术在水处理中的研究热点与进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展和人口的不断增长，水资源的供需矛盾日益突出，水污染问题也日益严重。
膜分离技术作为一种新型的水处理技术，具有操作简便、效率高、成本低等优点，得到了广泛的应用和深入的研究。
本文旨在探讨膜分离技术在水处理中的研究热点与进展。
二、膜分离技术概述膜分离技术是一种利用特殊膜材料对溶液进行分离、提纯的技术。
其原理是利用膜的选择透过性，使溶液中的溶质或溶剂在压力、电场、浓度差等驱动力的作用下，通过膜的孔隙或表面特性进行分离、提纯、浓缩等操作。
膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等多种形式。
三、膜分离技术在水处理中的应用1. 微滤和超滤在水处理中的应用：微滤和超滤主要用于去除水中的悬浮物、胶体等大分子物质，提高水的浊度、色度等感官指标。
同时，它们还可以用于回收废水中的有用物质，降低废水处理成本。
2. 纳滤和反渗透在水处理中的应用：纳滤和反渗透主要用于去除水中的离子、有机物等小分子物质，提高水的纯度和安全性。
它们在海水淡化、苦咸水淡化、废水回用等领域具有广泛的应用。
四、膜分离技术的研究热点1. 膜材料的研究与开发：目前，膜材料的研究与开发是膜分离技术的研究热点之一。
新型的膜材料具有更高的通量、更好的抗污染性能和更长的使用寿命，能够提高膜分离技术的效率和稳定性。
2. 膜组件与系统的优化：膜组件与系统的优化是提高膜分离技术性能的关键。
通过优化膜组件的结构、提高系统的自动化程度和智能化水平，可以降低能耗、提高产水率和降低运行成本。
3. 复合膜的研究与应用：复合膜具有多种功能层，可以同时实现多种分离过程，具有较高的应用价值。
目前，复合膜的研究与应用已成为膜分离技术的重要研究方向。
五、膜分离技术的进展近年来，膜分离技术在水处理领域取得了显著的进展。
一方面，新型的膜材料和制备技术的研发，提高了膜的通量、抗污染性能和使用寿命；另一方面，膜组件与系统的优化和智能化水平的提升，使得膜分离技术的能耗降低、产水率提高、运行成本降低。
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多糖物质去除, 再进行死端过滤试验 , 以考察不同的 多糖类物质组分对膜阻力的贡献; 所采用的四种抗 体为伴刀豆球蛋白 A ( C onA )、 扁豆凝集素 ( LCA ) 、 蓖麻凝集素 ( RCA )、 麦胚凝集素 (WGA )。与未经分 离的 MBR 上清液相比 , 经层析柱分离后的液体均能 使膜阻力减小, 但 WGA 柱分离液减小的幅度最小 , RCA 柱分离液减小的幅度最大。 WGA 的抗原为乙 酰氨基葡萄糖 (一种细胞壁成分 ), 说明细胞残存成 分对膜污染的贡献很小 ; RCA 的抗原为 半乳糖 , 说明含大量 半乳糖的多糖是膜污染的主要成分 , 结果预示将来的研究可对这类多糖物质的结构、 官 能团以及来源进行分析 , 为控制膜污染提供更准确 的依据。 Gray 等考察了不同天然有机物 之间的作用对 M F 膜污染的影响
State of the Art ofM embrane Fouling and M embrane M aterials
SH EN Yue x iao, W ANG L i zheng, MO Y ing hu,i HUANG X ia, W EN X iang hua
(D epartm ent of Environm ental Science and Eng in eering, T singhua University, B eijing 100084 , China) Abstract : T he state o f the art in the fie ld of m em brane fou ling and m em brane m aterials in th e lat est tw o years is in troduced . Recen tly, researchers endeavor to overcom e m e m brane fou ling by m eans o f deeper study o f fouling m echanism, fo undation of novelm ethods fo r fouling characterizat ion and control as w e ll as m od ificatio n of m e m brane m aterials. K ey w ords: m em brane fouling ; m echan ism; 膜技术进一步推广的主要瓶颈是膜污染 , 膜污 染不仅关系到膜组件的使用寿命和运行成本 , 还影 响到水处理工艺的运行效果。近年来, 随着材料科 学、 生物科学、 化工、 计算机等相关领域的发展和进 步 , 膜污染的过程和机理得到进一步揭示 , 有助于开 发更有效的污染控制技术。 1 膜污染机理 尽管膜污染的相关研究已经开展了很长时间 , 但依然是本领域学者热衷的研究主题之一。目前膜 污染的研究主要集中在污染物与膜之间的作用力、 凝胶层污染、 新型的表征方法等 , 这些研究结果从不 同角度进一步揭示了膜污染过程与机理。 1 1 优势污染物 膜污染物通常来源于过滤料液 , 过去的研究认 fou ling con tro;l m embrane m ateria l
[ 11]
浓度之间的关系可知 , 静电排斥是 NF 膜截留电解 质的主要机理。另外还发现在试验条件下, 通过扩 散迁移的无机盐量大于通过对流迁移的量。传统的 NF 模型 (如固定电荷模型、 空间电荷模型等 ) 有助 于理解 NF 的过程 , 但是对于实际混合体系的 NF 过 程则很难精确描述 , Tu 等利用半经验模型对 NF 过 [ 15 ] 程中电解质的截留进行模拟 。对于溶解在水中 的 n 种阳离子和 m 种阴离子组成的电解质混合物, 总电解质迁移率是单个电解质迁移率的加和函数, 与单个电解质中每种离子浓度成正比 , 而且还需要 乘上与该电解质相关的分配系数 , 半经验模型能很 好地与试验结果吻合 , 对于实际 NF 过程的模拟很 方便。 V erlie fde 等发现 , 利用空间位阻模型不能很 好地预测与 NF /RO 膜有相互作用的中性溶质的截 留率 , 对于与膜有亲和力的溶质 , 模型结果偏高, 反 之则偏低
料, 发现被污染膜丝上不同深度生物膜的成分有较 大差异。该分析方法为解析 M BR 膜丝上生物膜污 染层的结构提供了新的途径。 Brink 等对 M BR 中膜 表面 凝 胶 层进 行 TOC、 扫描电镜和 X 射线能谱 ( EDX )的 分析 。当 通量 恒定 为 76 L / ( m h) 时, 膜阻力在前 6 h 内没有明显上升, 之后呈指数形 式增加, 同时膜表面的 TOC 含量由 3 . 3 升至 6. 59
[ 3]
清液中 S M P对膜污染的影响
。膜污染速度快时,
S M P截留率高 , 且出水污染物浓 度不断下降 , 表明 S M P 在膜表面形 成凝胶层; 而污染速度慢 时, SMP 仅在初始阶段由于吸附被截留。在 S M P的组分中, 多糖物质的截留率高达 75 % , 是形成凝胶层骨架的 主要成分 , 蛋白类物质 ( 截 留率约 50 % ) 和腐 殖酸 ( 几乎不被 截留 ) 很少参 与骨架搭 建。加入 EDTA 后膜污染大大减轻 , 说明二价离子与多糖类物质之 间的架桥作用对形成凝胶层具有重要作用。进一步 利用滴定试验分析了 MBR 膜表面积累的 SMP 官能 团, 发现氨基和羧基是与二价离子配位的主要官能 团。计算结果也表明 , 被膜截留的氨基和羧基量与 Ca 、 M g 和 Fe 的量相当。 Zhang 等利用共聚 焦激光 扫描显微镜和荧光显色方法对 M BR 中的污染膜进 行分析
[ 10]
第 26 卷
第 14 期
中国给水排水
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和力较低时 , 在所有的胶体粒径范围内, 膜污染程度 均较低。若胶体和膜亲和力较强, 当胶体粒径与膜 孔尺寸的数量级相当时, 将发生膜孔堵塞 , 造成严重 的膜污染; 而胶体粒径小于该范围时 , 颗粒吸附在膜 孔内壁后使膜孔缩小 , 大于该范围时则形成滤饼层 , 这两者造成的污染均小于膜孔堵塞污染。在此基础 上 , H uang 等提出了两种减轻膜污染的办法 , 一是增 大胶体颗粒尺寸与膜孔的比例 , 使滤饼层成为主要 的污染形式 ; 二是减小胶体与膜的亲和力。 L iu 等建立了一种用表面相互的作用自由能来 预测有机膜污染潜力的方法
摘 要: 介绍了近两年来国际上膜污染和膜材料领域的最新研究进展 。目前, 研究学者对膜
污染机理进行了深入研究 , 建立了新的膜污染表征和控制方法 , 并通过膜材料的改性来逐步解决膜 污染问题。 关键词 : 膜污染 ; 机理; 污染控制; 膜材料 文章编号 : 1000- 4602( 2010) 14- 0016- 07 中图分类号 : X703 文献标识码 : B
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, 该方法包括了各种
膜 - 有机物的相互作 用形式 ( 如静电作用、 酸碱作 用等 ), 只需知道膜和有机污染物的特性, 便可进行 计算。该方法可用于 描述各种条件 下发生的污染 ( 各种膜、 各种污染物、 各种溶液条件等 ), 避免耗费 大量时间、 财力和资源进行试验来获得膜污染潜力。 1 4 膜过滤机理与模型 对于 NF /RO 膜, 静电作用在截留机理中起着关 键的作用, NF /RO 膜表面的物理化学性质与过滤机 理有很大的关系。 Xu 等利用电化学阻抗谱 测定 NF 膜表面的带 电行为 , 结果用频率和阻 同成分 采用 不同 颜色 的荧光 染
独存在时, 以及和钙离子 /牛血清蛋白共存时的膜污 染情况和可逆性。虽然多糖物质能引起疏水膜严重 的膜污染, 且经过反冲洗后通量难以恢复 , 但对于研 究中用的亲水性膜, 反冲洗却能够轻易地去除膜表 面的多糖物质。然而, 多糖物质和钙离子或者牛血 清蛋白 , 或者三者共存时, 膜污染则难以通过反冲洗 来消除。 Contreras等分别阐述了牛血清蛋白 ( BSA )、 葡 聚糖、 海藻酸钠和腐殖酸与二氧化硅胶体共存时对 [ 4] NF 膜污染的协同效应 。其中 , BSA /二 氧化硅胶 体、 海藻酸钠 /二 氧化硅胶体和腐殖酸 /二氧化硅胶 体体系的污染层阻力均大于有机物和二氧化硅胶体 单独存在时的阻力之和。原因可能有: 混合污染 层结构发生改变 ; ! 两种物质阻碍对方反向扩散; ∀ 有机物在胶体表面发生吸附。 BSA 能在胶体表面发 生吸附 , 因此协同效应最强。 Ogaw a 等比较了中试 [ 5] M BR /NF 和 MBR /RO 对生 活污 水的 处理 效果 。 结果表明, 两个系统的出水水质基本相同 , 但 NF 膜 的膜污染状况比 RO 膜严重。无机污染是两者膜污 染程度不同的主要原因, NF 膜表面沉积的硅含量比 RO 膜多。全反射傅里叶 红外光谱结果也 表明, 在 与 NF 膜表面紧密结合的污染层中, 硅是主要组分。 1 2 污染层的成分和结构 膜污染层的结构同样也是近年来的研究热点之 一 , 解析污染物的化学组成和空间结构对污染物的 去除有指导意义。 W ang 等在恒流死端过滤装置中分析了 MBR 上 17
2 [ 8] 2
g / cm 上
2
g / cm 。扫描电镜结果表明凝胶层厚度
为 30 m, EDX 结果表明凝胶层表面含硅。以上研 究表明, MBR 膜丝污染层的结构相当复杂 , 呈现出 有机大分子、 无机金属离子、 无机非金属元素和微生 物细胞相互交联的网状结构。 1 3 膜与污染物的作用力 污染物与膜之间的作用力揭 示了膜污染的本 质, 不同学者采用不同手段进行研究, 通常包括测定 物质间的作用力、 利用表面自由能预测等。 [ 9] Juang 等 认为膜 污染 会引 起膜 通量 下降 和 TMP 增大 , 进而对膜的过滤性能产生不良影响。无 机物和有机物均可引起膜污染, 这些污染物来源于 各种化学和生 物过程。污染 物和膜之间的 相互作 用, 以及污染物之间的相互作用决定了膜污染层形 成的速度和厚度。该研究通过总结一些与上述相互 作用力的定量测量相关的文献结果和试验数据, 揭 示了物质之间的相互作用力对膜污染的重要影响。 H uang 等从胶体的粒径大小及与膜之间作用力的大 小等方面揭示了膜污染的本质 。结合模型模拟 和模型污染物试验结果 , 指出当胶体和 M F /UF膜亲