選擇什么樣的膜材料及膜孔徑
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2020-10-12 10:39:46
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一、膜材料的選擇
膜材料是膜技術(shù)的核心。污染物在膜上的吸附是由于膜、溶劑、污染物之間相互作用的結(jié)果,當(dāng)然還與膜表面性質(zhì)和膜孔徑等因素有關(guān)。針對(duì)污染物的性質(zhì),選擇合適的耐污染膜材料,可以有效地減少膜對(duì)污染物的吸附。
膜材料的選擇主要是基于膜材料的親疏水性、機(jī)械強(qiáng)度、荷電性能、耐化學(xué)清洗性能及表面粗糙度等指標(biāo)。
廢水體系中很多污染物都是帶電荷的。金屬氫氧化物膠體一般帶正電,很多聚合物絮凝膠體帶負(fù)電,正確判斷廢水中主要污染物的荷電性對(duì)選膜具有重要意義。如果超濾膜所帶電荷與廢水中的主要污染物所帶電荷相同,由于排斥作用則將降低膜污染。此外,改變廢水pH可以改變膜表面Zeta電位,因此,也可以通過(guò)調(diào)節(jié)廢水pH來(lái)減緩膜污染。
對(duì)于膜材料親疏水性能的選擇,一般來(lái)說(shuō),親水性的膜在水處理中具有更好的抗污染能力,這是由于水中的污染物大部分為疏水性物質(zhì)。但是,由親水材料制成的親水膜化學(xué)穩(wěn)定性稍差,pH使用范圍較窄,而由像PVDF等疏水性高分子材料制成的疏水膜,因其化學(xué)性能更為穩(wěn)定,機(jī)械強(qiáng)度高,而被廣泛采用。為改進(jìn)疏水膜的抗污染能力,膜廠家一般采用不同的化學(xué)改性方法,使原疏水膜改性為偏親水膜。目前超濾采用的多為經(jīng)過(guò)改性的親水膜,親水程度因各廠家改性方法的不同而不同。
二、膜孔徑的選擇
適宜孔徑的膜對(duì)防止膜污染有重要作用,因此確定膜材料以后,還要選擇適當(dāng)?shù)哪た讖。這就需要首先進(jìn)行廢水水質(zhì)分析,確定廢水中的主要污染物及其粒徑分布,然后根據(jù)廢水中的主要污染物粒徑及其分布以及所要達(dá)到的截留率來(lái)選擇膜孔徑。
理論上講,在保證能截留所需粒子或大分子溶質(zhì)的前提下,應(yīng)盡量選擇孔徑或截留分子質(zhì)量大點(diǎn)的膜,以得到較高透水量。但研究發(fā)現(xiàn),選用較大孔徑的膜,盡管初始通量較大,但具有更高的污染速率,長(zhǎng)時(shí)間透水量衰減得更快,易使孔堵塞導(dǎo)致膜污染。因此,膜孔徑的選擇應(yīng)比截留物質(zhì)的粒徑要小,這樣不僅可以獲得好的處理效果,還可減少膜孔溶質(zhì)吸附和堵塞造成的污染。但孔徑越小,流體阻力越大,通量越小。
有研究報(bào)道,膜的截留分子質(zhì)量(MWCO)應(yīng)比待分離顆粒相對(duì)分子質(zhì)量小一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)膜孔小于粒子或溶質(zhì)的尺寸時(shí),由于橫切流作用,它們?cè)谀け砻婧茈y停留聚集,不易堵孔。也有研究表明,膜孔堵塞主要和顆粒粒徑與膜孔徑的比值(dp /dm)有關(guān);當(dāng)dp/dm< 2.4時(shí),以顆粒物質(zhì)在膜上形成的膜孔堵塞為主。