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摘要: 微滤过程中膜的污染问题严重影响了膜的隔离效果,限制了微滤技术的进一步推广,膜污染通常由于膜表面形成了附着层和膜孔道发生了堵塞而引起的,当溶质是水溶性大分子时,由于其扩散系数很小,造成从膜表面向料液主
内容:
  微滤过程中膜的污染问题严重影响了膜的隔离效果,限制了微滤技术的进一步推广,膜污染通常由于膜表面形成了附着层和膜孔道发生了堵塞而引起的,当溶质是水溶性大分子时,由于其扩散系数很小,造成从膜表面向料液主体的扩散通量很小,一次膜表面溶质浓度显著增高形成不可流动的凝胶层。,膜表面的附着层也可能是水溶性高分子的吸附层和料液中悬浮物在膜表面上堆积起来的滤饼层,悬浮物或水溶性大分子在膜孔中受到空间位阻,蛋白质等水溶性大分子在膜孔中的表面吸附,以及难容性物质在膜孔中的析出都可能产生膜堵塞的原因。
微滤膜污染的原因
  1膜孔堵塞
MF膜孔被微粒和溶质堵塞而变小是错流微滤过程膜污染的主要原因,根据截留的机理,膜微孔堵塞可分为三种情况:a 机械堵塞b 架桥c 吸附。机械堵塞是固体颗粒把膜孔完全堵住,而吸附是颗粒在孔壁上而使孔径变小,架桥也不完全堵塞孔道,而形成大家熟知的滤饼过滤。
在大多数的情况下,过滤初期主要是机械堵塞,而后期则主要是滤饼过滤,在滤饼形成以前,机械堵塞也是一个多因素影响过程。介质中独体颗粒的浓度、形状、刚性及其颗粒径分布都会产生影响,而膜孔结构也是影响堵塞的重要原因,由于微孔膜过滤大多是表面过滤,因此,膜表面的结构对其抗堵性能与膜孔径分布有直接关系,分布越宽,抗堵性能越差,因此在MF过程中,应该选择膜面光滑,孔径分布角窄的膜。
  2浓差极化及凝胶层
有关浓差极化及胶层的形成及其改善措施类同于超过滤膜的污染,
  3 溶质吸附
一旦料液与膜接触,膜污染就开始,大分子、胶体或细菌与膜相互作用而吸附或黏附在膜面上,从而改变膜的特性,但对MF膜而言,这一影响并不十分明显。
  4 生物污染
用微孔滤膜过滤纯BSA时发现,尽管蛋白质分子直径为膜孔径的十分之一,而其BSA分子本身不会使膜产生污染,但由于过滤过程中BSA分子与膜之间的相互作用使得BSA分子发生了变性,从而使膜污染的控制及清除方法
在无机微滤膜的应用过程中,膜污染的控制主要是通过合适的操作方式来实现的,清洗方法的关键是清洗剂和清洗条件。
针对不同的分离体系,膜污染控制的方法主要有一下集中
a原料液预处理
b膜表面的改性
c外加场对膜污染进行控制,包括电场、离心场和超声波场
d高压反冲,主要分为气体和液体两种反冲介质
e强化传质,主要有改变流道界面的形状,由圆形改为星形,组件内插入不同的金属型芯,在进料液中加入气泡等方法
膜清洗方法通常分为物理方法和化学方法,物理方法是采用高压水射流冲洗,海绵球机械清洗等去除污染物,化学方法是采用对膜材料本身没有破坏性,对污染物有溶解作用或置换作用的化学试剂对膜进行清洗
无机膜具有友谊的化学稳定性和高的机械强度,可采用比有机膜更广泛的清洗方法进行清洗,目前无机膜化学清洗的一般规律为:无机强酸使污染物中一部分不容性的物质变为可溶性物质,有机酸主要清楚无机盐的沉积。减少膜表面和孔内沉积的盐和吸附的无机污染物,表面活性剂主要清楚有机污染物,强氧化剂和强奸清除油脂和蛋白藻类等生物物质的污染,而对于细胞碎片等污染物,多采用酶清洗,对于污染严重的膜,通常采用强酸。强碱交替清洗,并加入次氯酸钠等氧化剂与表面活性剂,在这些清洗过程中,采用高速低压的操作条件,有时配以反冲,以发挥屋里方法的作用,最大程度回复膜通量。



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