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 陶瓷膜的清洗方法!
日期:2020.04.22

  陶瓷膜受到污染后,渗透通量会下降,通过清洗可以使陶瓷膜通量和分离性能得到恢复。近年来已提出了各种清洗方法清除陶瓷膜的污染,其中主要包括物理清洗、化学清洗、电清洗和超声波清洗等。

  1.陶瓷膜物理清洗法

  物理清洗是指用人工或机械方法从陶瓷膜面上或膜孔内去除污染物,主要采用水或气体进行冲洗。常见的物理清洗方法通常有低压高流速清洗、反压清洗及这两者的联用。低压高流速清洗即在较低的操作压力下尽可能地加大膜面流速,该法使得溶质分子在膜面停留的几率降低。反压清洗即通过在陶瓷膜的透过液一侧施加压力,使透过液反向透过陶瓷膜。该法一方面可以冲掉堵塞在陶瓷膜孔内的污染物,另一方面对料液侧陶瓷膜表面的附着层也有着一定的冲洗作用。物理清洗包括正向冲洗、变向冲洗、振动、排气冲水、空气喷射和循环洗涤等多种方法。采用微滤陶瓷膜错流方式进行了中药复方水提液过滤澄清实验。结果表明,操作压力为O.1-0.2MPa、温度为40-100℃、雷诺数1800-2500时,可有效减缓滤液对膜管的污染,用碱液或热水逆向反冲洗膜,是解决陶瓷膜污染较好的方法。另外,添加混凝剂也能够有效地去除陶瓷膜面上的污染物,混凝对陶瓷膜污染的恢复作用取决于过滤过程中在膜表面形成的污染物的性能。通过研究发现,在直接过滤原水的情况下,反冲洗后的膜渗透通量仅为初始通量的40%,而投加了混凝剂4mg/L和10mg/L(以Al计)后,反冲洗后的通量得到了完全的恢复。

  2.陶瓷膜化学清洗法

  在实际运行中,对于污染严重的陶瓷膜,仅靠物理清洗很难使膜通量完全恢复,必须借助化学清洗。化学清洗方法有许多实际经验和技巧,通常因陶瓷膜表面所形成的附着层性质的不同,所采用的方法也千差万别。化学清洗剂的选择应根据陶瓷膜污染物的类型和污染程度,以及陶瓷膜的物理化学特性来进行,清洗剂可单独使用,也可复配使用。清洗剂中无机酸主要用来清除污垢,使污染物中一部分不溶性物质转变为可溶性物质;碱主要是清除油脂、蛋白、藻类等生物污染、肢体污染及大多数的有机污染物;整合剂主要是与污染物中的无机离子络合生成溶解度大的物质,从而减少膜表面及孔内沉积的盐和吸附的无机污染物针对不同的料液也可将几种清洗剂适当复配作为专用清洗剂,或采取酸和碱交替清洗的清洗方法。使用的化学清洗剂必须与陶瓷膜材料相容,并严格按陶瓷膜生产厂家提出的条件(压力、温度和流速等)进行清洗,以防陶瓷膜产生不可逆的损伤。对于不同种类的陶瓷膜污染,应对污染物进行分析,采用合适的药剂进行清洗。一般情况下,陶瓷膜污染是由多种污染共同造成的,采用单一的清洗方法,效果并不明显,在实际工作中,可以采用多种药液按顺序分别进行清洗。此外,在清洗过程中还应注意对清洗液的温度、pH值及清洗流量等清洗条件的控制。以表面活性剂、整合剂及烧碱为主的复合碱清洗剂在油田含油污水的陶瓷膜过滤试验中取得了较好的清洗效果。反向脉冲清洗等清洗工艺的采用,进一步增强了清洗效果,并消除了膜污染累积,较好地解决了陶瓷膜清洗问题。

  3.陶瓷膜电清洗法

  电清洗就是在陶瓷膜上施加电场使带电粒子或分子沿电场方向移动,在一定时间间隔内施加电场且不用中断操作就可除去界面上的粒子或分子,也就是依靠电场减少浓度差极化,增加陶瓷膜通量。这种方法存在的缺点是需使用导电膜和安装有电极的特殊膜器。

  4.陶瓷膜超声波清洗法

  以上3种清洗方法都在一定程度上提高了陶瓷膜渗透通量,但是存在向系统引人新的污染物及破坏膜材料的可能性,另外运行与清洗之间的转换步骤较多。超声波清洗由于具有穿透膜组件和可被实时检测的潜在能力,越来越引起人们的研究兴趣。国外学者利用超声波清洗装置进行了陶瓷膜清洗,进行了较为系统的研究,主要是利用离线清洗试验装置进行清洗试验,陶瓷膜安装于用不锈钢制作的错流过滤装置中,制成膜过滤装置。该装置上面为透过液,将它水平浸入装有水的超声波清洗槽中,以水作为传声介质,一般是将污染后的陶瓷膜组件放入超声波清洗装置进行清洗。国外学者还研究了使用超声波与其他清洗方法结合提高陶瓷膜通量、降低陶瓷膜污染的方法。超声波与物理(前冲洗)清洗方法结合,比超声波和前冲洗任何一种单独使用效果都好。用超声波与表面活性剂结合清洗牛奶废水污染的微滤陶瓷膜,结果表明两者结合比其中任何一种清洗方法都好,表面活性剂增加了超声波清洗的效果,两者在清洗过程中相互补充,使膜通量大大提高,使用阴离子表面活性剂(SDS)与超声波结合清洗进行浓度优化,得出η(SDS)的最优值为8mmol,在此条件下与超声波结合的清洗效率达到78%,利用错流装置在不同的操作条件下,对污染的超滤陶瓷膜和微滤陶瓷膜进行清洗,得出超声波结合水冲清洗是一种有效的清洗方法。

  中国国内一些科研院所对超声波清洗陶瓷膜污染进行了相关研究,但是大多数研究的只是其中的一个或几个方面,还不够系统。黄霞采用超声波与其他清洗方法相结合,对陶瓷膜生物反应器处理微污染源水的陶瓷膜污染及清洗进行了研究,发现超声波清洗对表面秸性较大的附着生长型MBR污染膜效果明显,与超声波结合的化学清洗优于常规清洗日。

  目前,有文献相继报道了一些其他的清洗方法,包括向系统中引人海绵球、机械振动、鼓气等,均在研究阶段取得了良好的清洗效果,但在实际应用中尚存在一定的问题。无论用哪种方法进行陶瓷膜清洗都会对陶瓷膜造成损害。因此,应该尽可能提高清洗质量,减少清洗次数;同时应及时对陶瓷膜进行清洗,降低清洗难度。