微濾過程中膜的污染及控制微濾過程中膜的污染及控制

  微濾過程中膜的污染問題嚴(yán)重影響了膜的隔離效果，限制了微濾技術(shù)的進(jìn)一步推廣，膜污染通常由于膜表面形成了附著層和膜孔道發(fā)生了堵塞而引起的，當(dāng)溶質(zhì)是水溶性大分子時，由于其擴(kuò)散系數(shù)很小，造成從膜表面向料液主體的擴(kuò)散通量很小，一次膜表面溶質(zhì)濃度顯著增高形成不可流動的凝膠層。，膜表面的附著層也可能是水溶性高分子的吸附層和料液中懸浮物在膜表面上堆積起來的濾餅層，懸浮物或水溶性大分子在膜孔中受到空間位阻，蛋白質(zhì)等水溶性大分子在膜孔中的表面吸附，以及難容性物質(zhì)在膜孔中的析出都可能產(chǎn)生膜堵塞的原因。
微濾膜污染的原因
  1膜孔堵塞
MF膜孔被微粒和溶質(zhì)堵塞而變小是錯流微濾過程膜污染的主要原因，根據(jù)截留的機(jī)理，膜微孔堵塞可分為三種情況：a 機(jī)械堵塞b 架橋c 吸附。機(jī)械堵塞是固體顆粒把膜孔完全堵住，而吸附是顆粒在孔壁上而使孔徑變小，架橋也不完全堵塞孔道，而形成大家熟知的濾餅過濾。
在大多數(shù)的情況下，過濾初期主要是機(jī)械堵塞，而后期則主要是濾餅過濾，在濾餅形成以前，機(jī)械堵塞也是一個多因素影響過程。介質(zhì)中獨體顆粒的濃度、形狀、剛性及其顆粒徑分布都會產(chǎn)生影響，而膜孔結(jié)構(gòu)也是影響堵塞的重要原因，由于微孔膜過濾大多是表面過濾，因此，膜表面的結(jié)構(gòu)對其抗堵性能與膜孔徑分布有直接關(guān)系，分布越寬，抗堵性能越差，因此在MF過程中，應(yīng)該選擇膜面光滑，孔徑分布角窄的膜。
  2濃差極化及凝膠層
有關(guān)濃差極化及膠層的形成及其改善措施類同于超過濾膜的污染，
  3 溶質(zhì)吸附
一旦料液與膜接觸，膜污染就開始，大分子、膠體或細(xì)菌與膜相互作用而吸附或黏附在膜面上，從而改變膜的特性，但對MF膜而言，這一影響并不十分明顯。
  4 生物污染
用微孔濾膜過濾純BSA時發(fā)現(xiàn)，盡管蛋白質(zhì)分子直徑為膜孔徑的十分之一，而其BSA分子本身不會使膜產(chǎn)生污染，但由于過濾過程中BSA分子與膜之間的相互作用使得BSA分子發(fā)生了變性，從而使膜污染的控制及清除方法
在無機(jī)微濾膜的應(yīng)用過程中，膜污染的控制主要是通過合適的操作方式來實現(xiàn)的，清洗方法的關(guān)鍵是清洗劑和清洗條件。
針對不同的分離體系，膜污染控制的方法主要有一下集中
a原料液預(yù)處理
b膜表面的改性
c外加場對膜污染進(jìn)行控制，包括電場、離心場和超聲波場
d高壓反沖，主要分為氣體和液體兩種反沖介質(zhì)
e強(qiáng)化傳質(zhì)，主要有改變流道界面的形狀，由圓形改為星形，組件內(nèi)插入不同的金屬型芯，在進(jìn)料液中加入氣泡等方法
膜清洗方法通常分為物理方法和化學(xué)方法，物理方法是采用高壓水射流沖洗，海綿球機(jī)械清洗等去除污染物，化學(xué)方法是采用對膜材料本身沒有破壞性，對污染物有溶解作用或置換作用的化學(xué)試劑對膜進(jìn)行清洗
無機(jī)膜具有友誼的化學(xué)穩(wěn)定性和高的機(jī)械強(qiáng)度，可采用比有機(jī)膜更廣泛的清洗方法進(jìn)行清洗，目前無機(jī)膜化學(xué)清洗的一般規(guī)律為：無機(jī)強(qiáng)酸使污染物中一部分不容性的物質(zhì)變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)，有機(jī)酸主要清楚無機(jī)鹽的沉積。減少膜表面和孔內(nèi)沉積的鹽和吸附的無機(jī)污染物，表面活性劑主要清楚有機(jī)污染物，強(qiáng)氧化劑和強(qiáng)奸清除油脂和蛋白藻類等生物物質(zhì)的污染，而對于細(xì)胞碎片等污染物，多采用酶清洗，對于污染嚴(yán)重的膜，通常采用強(qiáng)酸。強(qiáng)堿交替清洗，并加入次lv酸鈉等氧化劑與表面活性劑，在這些清洗過程中，采用高速低壓的操作條件，有時配以反沖，以發(fā)揮屋里方法的作用，大程度回復(fù)膜通量。