膜污染产生的原理与解决办法（下）

4膜清洗尽管料液经过各种处理措施，但长期使用后膜表面还可能产生沉积和结垢，使膜孔堵塞、产水量下降，因此对污染膜进行定期的清洗是必要的。针对膜污染产生的原因，采用合适的清洗方法以消除或减轻膜污染，恢复膜通量。

    4.1物理法清洗膜表面上滤饼的堆积或凝胶层的形成，基本上都是膜污染性物质在膜表面附近的积累造成的。物理清洗是用机械方法从膜面上去除污染物。这种方法具有不引入新污染物、清洗步骤简单等特点。但该法仅对污染初期的膜有效，清洗效果不能持久。膜的物理清洗包括多种方法，如热水法、海绵球洗净方法、反压冲洗和循环洗涤等。

    4.1.1反冲洗反冲洗指从膜的透过侧吹气体或液体，将膜面污染物除去的方法。操作应在较低的压力下进行（132kPa左右）以免引起膜破裂，反冲时间一般需要20min￣30min.对于长期连续运转透水量下降而再生又有困难的膜组件，在停止运转时用纯净水浸泡静置10h以上，然后再进行水力反冲洗是提高通量的有效方法。王志强等［12］采用气－水联合反冲洗技术研究了对膜污染的清洗效果。结果表明：气－水联合反冲洗较单独气或水反冲洗效果好。在过滤周期20min，反冲洗时间1min，气－水比1.5时，气－水联合反冲洗能够恢复膜通量到膜清水通量的80％以上。此法可大幅度清除沉积在膜表面的泥饼层，恢复膜通量，维持膜过滤性能的稳定，是一种较为有效的膜污染防治技术。

    4.1.2机械刮除对管式组件可采用软质泡沫塑料球、海绵球（直径略大于膜管内径）对内压管膜进行清洗，在管内通过水力让泡沫、海绵球反复经过膜表面，对污染物进行机械性的去除。这种方法对软质垢几乎能全部除去，尤其是当污染比较严重时用海绵球清洗方法的效果更明显。但对于硬质垢则不但不易除去而且容易损伤膜表面。因此该法特别适用于以有机胶体为主要成分的污染膜表面的清洗。刘恩华等对受污染的聚偏氟乙烯（PVDF）管式膜采用海绵球在管式膜系统中循环，结果表明用海绵球清洗方法比采用循环冲洗方法的恢复率要高，清洗效果显着。

    4.1.3负压清洗负压清洗是通过一定的真空抽吸，在膜的功能面侧形成负压以去除膜表面和膜内部的污染物。低压高流速清洗只靠剪切力去除污染物，它对膜表面的污染物质起作用，但对膜孔内的物质去除无能为力。反压清洗对堵孔物质的去除效果好，但膜表面液体流速低故对膜表面污染物去除效果不好。而负压清洗既有膜表面较高的液体流速，透过液又可由抽吸作用返回膜功能面，故膜表面和堵孔的污染物都能较好去除。吴光夏等

    用中空纤维膜处理药酒的研究表明，负压清洗方法优于反压清洗和低压高流速清洗法。

    4.1.4超声波清洗超声波清洗是利用超声波在水中引起剧烈的紊流、气穴和震动而达到去除膜污染的目的。在超声波作用下，料液流速越高，通量越大。超声还可以降低极化层的渗透压，对于高浓度的料液，超声强化的效果更好。

    王晓丽等采用超声波技术清洗由啤酒发酵液污染的聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜，实验中所用的超声波频率为40kHz，超声波的强度为1.43W／cm2￣2.85W／cm2。实验结果表明：超声波辅助水洗只能部分恢复膜的水通量，而且超声波强度的提高，只是缩短了达到水通量恢复率的清洗时间；而超声波辅助NaOH＋SDS＋H2O2混合洗液化学清洗的效果较好，在强度为2.85W／cm2的超声波辅助作用下，清洗10min其水通量恢复率达到93％。

    Kobayashi等用聚砜超滤膜过滤蛋白胨时，在超声频率为28kHz、功率为8W￣33W范围内研究了超声对超滤过程的影响。结果表明超声能有效去除蛋白胨对聚砜膜的污染，强化超滤过程。

    4.2化学清洗化学清洗是较为常用的清洗方法。通常是根据膜的污染程度，用氧化剂（次氯酸钠等）、酸（盐酸、硫酸、硝酸等）、碱（氢氧化钠等）、络合剂、表面活性剂、洗涤剂等化学清洗剂对膜进行浸泡和清洗，是一种去除膜污染相对最有效的方法。对于不同材质的膜，应选择不同的化学清洗剂，要考虑到既能够去除膜污染物，同时又不至于给膜带来腐蚀作用。用低浓度的氧化剂可以对污染较轻的膜组件进行在线清洗；而对于污染严重的膜组件，需加入酸、碱或氧化剂浸泡清洗。刘达玉等利用外压管式超滤组件，配用聚砜和聚丙烯腈超滤膜，以柑橘汁为试材探讨了超滤膜的污染问题和清洗方法。试验结果表明，氢氧化钠对表面凝胶层的清洗效率最高，盐酸对膜孔污染的清洗效率最高，次氯酸钠也有较好的清洗效果，果胶酶仅对表面污染有清洗作用。李书国等

    针对中空纤维超滤膜处理大豆蛋白所引起的膜污染问题，对不同清洗方法和清洗剂的清洗效果进行了研究，试验证明不同清洗剂的清洗效果有显着差别，其中使用复合清洗剂（高锰酸钾和蛋白酶）的清洗效果最佳，其超滤膜的透水恢复率可达新膜透水率的96％以上。陈晓燕等研究了用陶瓷膜处理巴西酸发酵液以及污染后膜的化学清洗再生，考察了各种清洗剂的单步和连续多步清洗的效果以及清洗时间对清洗效果的影响。结果表明，在28℃，0.15MPa压力下，选择0.75％NaClO和0.75％NaClO（第1步）、0.5％NaOH（第2步）、0.25％Na5P3O10（第3步）作为清洗剂清洗，10min清洗效果较好，膜通量的恢复率分别达到87.92％和94.34％。

    4.3酶法清洗酶法清洗是利用酶制剂的降解作用，使膜面及膜孔内的大分子物质降解成小分子物质，从而清除膜污染。酶技术在清洗技术方面的应用使清洗效果发生了质的飞跃，被污物阻塞的超滤膜和反渗透膜放入酶液清洗可使膜性能恢复程度高，且不会对膜造成任何损害，这在许多新兴膜浓缩分离行业得到了应用，如由醋酸纤维等材料制成的膜，由于不耐高温，在膜通量难以恢复时须采用能水解蛋白质的含酶清洗剂清洗。但使用酶清洗剂不当会造成新的污染，采用固定化酶形式把酶固定在载体上，用含载体液进行清洗，效果很好。

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