賈凡

摘 要：超濾（UF）是在驅動力下，利用膜的透過特性，截留、分離水中顆粒物質，從而凈化原水。超濾及其組合工藝已成為水處理中的一項新技術，而膜污染是制約超濾技術發(fā)展的主要原因。有效的膜清洗是減緩或消除膜污染的重要手段。結合UF膜污染的成因，探究了UF膜清洗技術的若干問題。

關鍵詞：膜污染；UF膜清洗；物理清洗；化學清洗

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.012

UF是篩孔分離的過程，常被用來分離液相物質中的乳液、懸浮物、膠體分散液和大分子化合物等，超濾操作壓差一般為0.1～0.5 MPa，分離相對分子質量大于500的膠體粒子與大分子。目前，UF膜分離技術已被廣泛應用在水處理中，但因膜具有選擇性，則在UF膜分離中將會出現(xiàn)膜污染問題，從而造成UF膜分離技術的應用效果下降。其中，UF膜污染指的是鹽、膠體、粒子、大分子和微生物等在膜孔中或表面發(fā)生堵塞、吸附和沉積，從而引起膜壓差增大，膜通量降低的現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，引起膜污染及濃差極化的影響因素包括膜特性、料液特性和操作參數(shù)。針對UF膜污染問題，常用的防控或解決辦法是加強膜前預處理，優(yōu)化UF操作工藝、膜清洗工藝，及研發(fā)抗污染能力強的新型UF膜材料和膜組件等。其中，UF膜清洗技術的研究在控制膜污染、提高膜性能等方面非常重要，膜清洗技術也是超濾技術應用中的研究重點。

1 UF膜清洗技術

膜清洗的目的在于消除膜污染，恢復膜過濾性能。UF膜清洗技術主要包括物理清洗技術、化學清洗技術和生物清洗技術。

1.1 物理清洗技術

物理清洗是UF膜污染的初期清洗方式，具體以水力清洗技術和氣-液脈沖技術為主，主要去除超濾膜可逆污染。其中，水力清洗技術是用氣、水或水與空氣的混合流體來反向或切向去除膜污染物質的方法，具體包括等壓、負壓、反壓清洗法和低壓高速流法；氣-液脈沖清洗技術是通過將高壓氣體通入膜過濾裝置的間隙來使膜孔膨脹，繼而沖走污染物。發(fā)展至今，脈沖電場清洗、超聲波清洗劑機械振動等新型物理清洗技術得到了一定的應用，其中，超聲波清洗技術可用來清洗其他方法無法清洗干凈的空隙和死角。

1.2 化學清洗技術

化學清洗是利用清洗劑與孔內及膜表面的污染物的多項反應來清洗UF膜污染物質，其中，KOH、NaOH、NaClO、氫氟酸、檸檬酸、磷酸、硝酸、鹽酸、草酸和磷酸等殺菌劑和清洗劑皆可用來清洗膜組件。在實際應用中，結合客觀實際情況來選擇清洗效果好且對環(huán)境污染小的無毒無害殺菌劑和清洗劑。在超濾膜處理污廢水應用中，王靜榮、郭雅妮等分別做了如下研究：在油田污水處理中，異戊醇溶液和SDS的清洗效果最佳；在印染廢水處理中，則選用檸檬酸、雙氧水和氫氧化鈉來浸泡清洗，可有效恢復通量及延長運行時間。在超濾處理微污染原水研究中，張瑛潔、岳顯等發(fā)現(xiàn)，對于直接過濾珠江水的超濾膜，NaOH、NaClO以及表面活性劑組成的復合清洗劑對膜通量恢復效果最佳；使用單一清洗劑時，NaClO對膜通量的恢復效果優(yōu)于NaOH、HCl及檸檬酸，且清洗劑的濃度、清洗時間也對膜通量的恢復有影響。

1.3 生物清洗技術

生物清洗是利用生物劑或生物活性高的酶來去除或分解UF膜污染物質中的多糖、蛋白質等高分子有機物質。其中，生物劑和生物活性高的酶既可切斷蛋白鏈，又可快速溶解松散且較小的蛋白片段。據(jù)此，在超濾處理大豆蛋白或乳清等過程中，可運用生物清洗技術延長UF膜的使用年限。針對生物清洗技術的實際應用，李書國、江連洲等分別做了如下研究：在大豆蛋白處理中，對于中空纖維UF膜的膜污染，直接用蛋白醇清洗劑來清洗，可使UF膜的透水率恢復至新膜的96%或以上；在大豆肽UF分離中，先在40 ℃的條件下，用質量分數(shù)為0.5%的含酶清洗劑來清洗膜污染物質30 min，再用溫水清洗，可使UF膜的通量恢復到74.63%.綜上，生物清洗是以生物劑或酶為清洗劑來配液清洗，亦或采用特殊方法來將生物劑固定在膜上，以增強膜的抗污染能力。

2 應用效果討論

結合UF膜清洗技術的相關知識可知，其應用效果受到UF膜性能和操作條件的影響。其中，對UF膜性能的影響，指的是不同的UF膜材料具有不同的耐酸堿能力、抗污染能力和耐壓性等，則在實際清洗中，對殺菌劑和清洗劑的適應能力更強的膜材料將具有更佳的清洗效果，且當膜組件的形式不同時，其適用的清洗方式也有所差異，比如不得采用反洗方式來去除有機管式膜孔中的污染物質。可見，UF膜的性能將在一定程度上影響UF膜的清洗效果。對操作條件的影響，指的是在UF過濾中，操作條件會對膜污染程度造成影響。對此，郭雅妮、齊希光等分別做了如下研究：在印染廢水處理中運用聚偏氟乙烯UF膜體系的膜生物反應器時，通過保持高曝氣量、間歇操作和低水通量等運行狀態(tài)，可減輕UF膜污染及提高膜的清洗效果?？梢?，膜清洗的經濟性與實際效果會受UF系統(tǒng)操作條件的影響。在聚砜UF膜-谷氨酸發(fā)酵液體系中，如果pH值為7，則膜的清洗效果最佳，亦或如果溶液離子的強度較大，也可實現(xiàn)較好的清洗效果。注意，UF時長與清洗的難度呈正相關及在操作壓力一定時，清洗效率與壓力呈正相關。

3 結束語

為了提高UF膜技術的應用效果，深入研究UF膜清洗技術變得尤為關鍵。鑒于UF膜組件的不同形式和材質要求選擇不同的清洗方式，則在UF膜清洗技術的研究中，應以不同UF膜及液料的特性為依據(jù)來選擇最佳的UF膜清洗技術。但在這一過程中，應將清洗的經濟性、環(huán)保性和效果綜合考慮其中，以保證所選清洗劑和清洗方法的成本最低、效果最佳及對環(huán)境的污染最輕。另外，在實際應用中，為了實現(xiàn)清洗效率最高及延長UF膜的使用年限，可采用物理清洗、化學清洗、生物清洗結合的方式?？傊赨F膜技術的應用中，膜污染是制約其高效應用的重要影響因素，因此應在UF膜清洗技術的應用研究中予以更多的關注。

參考文獻

[1]齊麟，賴冰冰，楊曉偉.浸沒式超濾膜清洗技術及研究進展

[J].清洗世界，2015（08）：29-33.

[2]史閎戈，李鷗，田晶，等.超濾膜清洗技術研究進展[J].清洗世界，2015（10）：33-35.

[3]劉淼，宋曉輝，王子瑜，等.真空超濾膜離線清洗及技術評價[J].工業(yè)水處理，2012（09）：85-87.

〔編輯：劉曉芳〕