凈水處理劑-超濾膜（二）

光化學改性

光引發聚合由于具有易控制、產物純凈、可在較低溫度下進行等特點，已廣泛應用于材料表面改性。許多烯類單體在光的激發下，能夠形成自由基而聚合，1mol光量子的能量與化學鍵能相當大于一般化學反應的活化能。各種單體都有其特殊的吸收光區域，一般用波長較短的紫外光來引發聚合。

采用UV放射線對聚砜膜進行改性，將其用于BSA溶液的處理，BSA與膜表面因電性相斥作用使膜污染得到降低，改性膜通量4倍于未改性膜。采用紫外光引發液相接枝，將a-4-疊氮苯甲?；?m-甲氧基聚乙二醇（記作ABMPEG)甲體接枝到截留分子量2萬的聚砜超濾膜上。改性后的膜表面的親水性也得到更大程度的改善。

無機膜改性

對規膜修飾包括堵孔、表面改性等。在無機碘的堵孔方面，溶膠-凝膠法和化學氣相沉積法（CVD)應用比較廣泛，尤其是溶膠-凝膠法更加簡便易行。

溶膠-凝膠法是近年來被廣泛采用的一種納米制法，具有溫度低，純度高，均勻性好，化學成分準確，工藝簡單的優點。

以溶膠-凝膠法為基礎的涂層方法是目前研究最多的膜的制備方法。此方法的基本步驟是：先制備溶膠-凝膠溶液，然后用浸漬涂層、旋轉涂層或噴涂法將溶膠-凝腔潔液施于基材上，最后再將基材干燥焙燒，這樣就在基材表面形成一層膜。

溶膠-凝膠法是一種能夠在低溫下制備功能材料的工藝方法，其工藝過程為：將前驅體溶于水和醇中，先制得溶膠，然后前驅體在其中發生7解縮聚，逐漸形成無機網絡，向凝膠轉變。對凝膠進行烘干處理，即可制得所需材料。由于前驅體水解縮聚形成的溶膠膠粒的粒徑處于納米級范圍，同時在前驅體形成的溶膠中可以很方便地加入有機單體或聚合物，在有機相與無機相之間的相容性和分散性很好時，即可制得性能優良的納米級有機-無機雜化材料。

有機-無機礦物膜，兼具有有機膜的柔韌性及規膜的抗壓性能，又提高了表面孔隙串通量,但填料類型、粒徑、比表面積對膜性能均有影響。

共混膜

共混通常是為了克服某材料在某一性能上的不足，而加進一種或多種物質，制備出綜合性能較好的膜，是目前膜科學工作者研究的熱點之一。氯甲基化/季銨化聚砜與聚偏氟乙烯共混超濾膜，并用之于陰極電泳漆超濾系統，具有較好的抗污染性能。

預處理是指在原料液過濾前向其中加入適當的藥劑，以改變料液或溶質的性質，或對其進行絮凝、過濾，以去除一些較大的懸浮粒子或膠狀物質，或者調整料液的pH值以去除給膜帶來污染的物質，從而減輕膜過程的負荷和污染。采用預處理方法時，應根據料液的性質以及膜材的性質來選擇處理方法。對含難溶鹽的料液可采用預沉、加化學阻垢劑或分散劑等方法，在高黏度料液的過濾中，加入適當的藥劑以降低料液的黏度，改善其流動性能，提高過濾效果；對含懸浮微粒或膠狀物的料液可采用砂濾、微濾或加混凝劑、絮凝劑等方法；對富含微生物的料液可添加殺菌劑或先進行紫外線殺菌以免微生物對膜的污染和侵蝕。

共混超濾膜改性由于操作簡便，效果好，一直是獲得新型改性膜材料的常用方法，但對共混體系的相容性等機理的研究還有待深入，低溫等離子體照射、高能福射及紫外輻照等改性方法由于方便易行，也受到更多的關注。在進行新型膜材料開發的同時，探索新型超濾膜表面改性技術，以獲得更佳的超濾膜材料滿足特定的分離過程，是今后膜分離技術發展的重要方向。

氣液兩相流技術

為了強化膜過濾過程中的界面傳質效果，可以在料液中通入氣體。在中空纖維超濾膜中噴射空氣，可以防止料液中懸浮粒子的沉積，穩定過濾操作，提高過濾效率。

外加場包括電場、超聲波等。

外加電場或超聲對某些料液的超濾能起到強化作用，可有效控制膜污染。

電場超濾技術

料液中的膠體及懸浮粒子具有較高的表面電性，容易在膜表面吸附，造成膜污染。若在過濾過程中施加電場，帶電微粒在電場作用下會發生遷移，減少在膜表面上的沉積，提高過濾效果。

用靜態湍流促進器和電場相結合的方法來強化超濾，使濃差極化和膜污染得到了有效控制。施加交流電場可以減小超濾過程中的膜污染，増大濾液通量。其作用效果與電場頻率、電場強度、電導率、蛋白質濃度以及膜材等有關，且低頻率高電場強度可以獲得較佳的電超濾效果。

超聲能有效去除蛋白胨對聚砜膜的影響，強化超濾過程。

選擇適當的溶液溫度、pH值、流速及操作壓力等可減少膜污染，強化超濾過程。適當提高原料液溫度，可以減小溶液黏度，增大擴散系數，提高過濾通量。

膜清洗

由于膜污染伴隨著超濾過程，因此超濾進行到一定時間，膜的通量就會下降,為了超濾過程得以正常進行，必須及時對濾膜進行清洗，以去除污染物，恢復膜的性能。其主要方法有：

①反沖：反沖是一種廣為采用的清洗方法，可以有效去除凝膠層及膜污染。通過采用氣體、液體等作為反沖介質，給膜管施加反向作用力，使膜表面及膜孔內所吸附的污染物脫離濾膜，從而使通量得以恢復。在反沖過程中，可同時對膜面進行快速沖洗，清除變松的污染層，以提高清洗效果。

②負壓清洗：負壓清洗是通過一定的真空抽吸，在膜的功能面側形成負壓，以去除膜表面和膜內部的污染物。

③機械清洗：可以用超小型海綿球對管式膜進行擦洗。

④化學清洗：化學清洗是較為常用的清洗方法。可以根據污染物的性質以及膜本身的性質來選擇合適的清洗液配方。選擇清洗劑時，應既要能夠去除膜污染物，同時又不至于給膜帶來腐蝕作用。如對硫酸鈣、磷酸鈣以及金屬氧化物等可采用2%檸檬酸溶液+氨水、或用稀鹽酸清洗。

⑤超聲清洗：先采用的超聲頻率為45kHz?？蓪垌磕ぁ⒕郾╇婺さ惹逑?，超聲結合水洗是一種有效的新技術。

實際用途

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果，當然還與膜表面性質和膜孔徑等因素有關。針對污染物的性質，選擇合適的耐污染膜材，可以有效地減少膜對污染物的吸附。

日本早在1981年就采用超濾技術處理硫酸鹽木漿漂白段廢液，去除率為78.7%,色度去除率達93.7%,總固形物去除率達35.5%,超濾出水可作為洗滌水回用，濃縮液則送至堿回收系統，采用UF濃縮亞硫酸鹽漿廢液，可將造紙廢液中的木質素磺酸鹽回收、精制，生產染料用的高純度擴散劑。從超濾裝置出來的透過液經反滲透設備濃縮處理后，即可得到食品用添加劑，處理的廢水可重新利用。

超濾膜分離技術在造紙工業廢水處理中有很大潛力，具有投資少、操作簡單、出水水質好等優點。

含油廢水的來源較為廣泛，主要有鋼鐵廠冷軋乳化液廢水、金屬切削液、金屬清洗液、油田采出水等。用超濾技術處理含油廢水，其透過液對COD和油的去除率很高，并且其濃縮液可經進一步處理后回收油。

用超濾膜分離技術處理軋鋼含油廢水、乳化油及切削油廢水具有操作簡單、流程短、分離效果好、可以回收油等優點，但投資費用高。

膜技術分離回收大豆乳清廢水中的蛋白和低聚糖，是目前最有前途的大豆乳清廢水處理方法。由于乳清蛋白分子量為2000~20000,大豆低聚糖分子量為300~700,因而采用超濾和納濾工藝將其分離。

發酵行業中的高濃度有機廢水主要來自提取產品后的發酵廢液和洗涂產品后的廢水，如果不經處理而直接排放，將引起水體的嚴重污染。傳統的處理方法有好氧處理法、厭氧處理法、厭氧-好氧處理法等，這些方法對COD、BOD有一定去除，但很難達到排放或回用標準。用膜分離技術或膜分離技術與傳統技術相結合來處理發酵廢水，獲得較好的效果。用超濾和反滲透來處理發酵工業印造紙工業的高濃度有機廢水，處理發酵工業廢水時，COD的去除率為90%~97%;處理造紙工^廢水時，COD、色素、電導率分別下降到排放標準。

膜分離過程在常溫進行，無相變，不產生二次污染，是一種高效節能型分離凈化技術，尤其對于中空纖維膜，由于其高裝填密度和易于在線反洗，在環保領域更具應用潛力，中空纖維微孔膜的分離機理是篩孔分離機理,在壓力驅動下，尺寸小于膜分離孔徑的分子或粒子，可穿過纖維壁，而尺寸大于膜分離孔徑的分子或粒子則被纖維壁所截留，從而實現大小粒子的分離。

超濾己被日益廣泛地用于某些含有小分子量溶質、高分子物質、膠體物質和其他分散物溶液的濃縮、分離、提純和凈化。尤其適用于熱敏性和生物活性物質的分離和濃縮。

飲用水處理工藝的要求是能夠最大限度地去除水中的顆粒物質，殺滅各種微生物以及降低天然有機物的含量。對于傳統常規水處理工藝要達到上述要求。膜分離技術具有無相變、高效、節能、工藝簡單等特點，作為飲用水處理的一個獨立工藝，是水處理領域近十年來最重要的技術突破。在當前世界上水資源匱乏、江河湖泊受到污染的情況下，采用膜分離技術處理原水，可以獲得目前傳統工藝難以達到的潔凈水質。

膜分離作為一種新型的分離單元操作過程，在技術進步、產品結構調整、節省能耗及污染治理方面日益顯示出其強大的生命力和競爭能力。但目前，膜技術的發展受到膜產品的價格與膜污染的制約；膜分離性能尚有待提高。作為膜技術的開始，在我國還僅僅是開始，不久的將來，膜分離技術將會在國民經濟中發揮更為重要的作用。21世紀的膜技術將在同其他各學科交叉結合的基礎上獲得快速發展，形成一門完整、系統的學科。它將在人類社會的發展史上起到不可替代的重要作用。