摘 要：目前，水处理技术不断的更新换代，而膜技术因其节能、高效、無二次污染和本身不发生相变等优势，被作为第三代最好的水处理技术并在各领域里广泛的应用和关注，是一项贡献很大的技术。但是，由于膜技术的应用过程中也难免会出现污染，因此，对此情况要及时的处理并解决。本文是针对超滤膜污染进行一个整体分析，并且给予控制方法和清洗技术，从而降低超滤膜污染问题。
关键词：超滤膜污染；膜污染；超滤膜控制方法；清洗技术
1 引言
超滤膜技术是一种很好的分离技术，但是使用过程中要注意一些事项，否则就会造成膜污染，导致膜的利用率下降。虽然超滤膜技术在各各领域应用很广泛，但它的污染，我们还是不能忽视的，所以要了解它的污染机理，并作出一些措施，对其污染进行控制，提高膜的利用率，本文针对其污染给出控制方法和清洗技术。
2 超滤膜的污染
2.1 膜污染的概念
膜污染是指在处理物料过程中，被处理物料中的胶体粒子、难溶的微粒及大分子等物质与膜发生物理化学作用或者机械作用引起膜孔或者表面出现吸附和堵塞，从而使膜出现分离特性与透过通量的不可逆变化现象。膜污染的主要内容有：膜孔被微粒等大分子堵塞而导致膜过滤能力下降；大分子溶质在膜孔内壁内壁吸附；膜表面出现凝胶层使传质阻力增加等。由于组分在膜孔内壁不断的沉积，使膜孔的有效面积变小，严重时甚至堵塞。组分在膜表面形成的凝胶层所产生的阻力远远大于膜自身的阻力，导致膜的渗透性与渗透流率无关。影响膜污染程度的轻重跟这些因素有关，比如温度、大分子溶质和溶液的性质、浓度、PH值、膜的材料、离子强度等等。严重的膜污染可能会使膜的渗透性和通量减小到80%以上，所以不能忽视膜污染。
2.2 膜污染机理
膜污染的机理主要包括三个阶段：一、在超滤开始时，溶剂在透过膜的过程中不断的把大分子溶质带到膜的表面并使大分子溶质吸附在上面，导致主体溶液中的浓度低于膜表面的溶质浓度，而形成浓差极化层。浓差极化层对膜的过滤和选择性的影响不是很明显，主要是因为其产生的传质阻力较小。二、膜表面上的大分子溶质不断的吸附积累，使膜边界的溶质浓度不断的增加，当达到饱和状态时形成凝胶层。凝胶层使膜的压力和厚度不断的增加。同时所增加的阻力也相互抵消，导致透水通量不再增加。三、大分子溶质在压力的作用下进入膜孔，造成膜孔堵塞，同时小分子溶质在膜孔表面吸附积累也导致膜孔堵塞，使膜孔的数量减少，从而严重破坏了超滤膜的分离特性。
3 控制膜过程污染的有效方法
如果膜受到严重的污染时，将无法正常的进行超滤工作。只有将污染膜清洗之后才能正常运行超滤过程。但清洗污染膜也需要时间，如果频道的清洗，那么就会耗费大量的人力、时间，阻碍超滤的进程。因此，在超滤过程中要对膜污染进行预防和控制，使膜技术运用的更广泛。
3.1 选择合适的抗污染膜材
为了减少膜污染的出现，在制造膜时要选择合适的抗污染膜材料。这样就能有效的预防膜污染。而膜污染主要是膜、溶剂和污染物在膜上发生相互作用的结果。此外，膜污染还跟膜的孔径大小和表面的性质等因素有关。通过研究结果显示，膜在超滤蛋白质溶液时亲水性越好，所以膜的污染就越小。而且使用O/W型乳化液处理，亲水膜比疏水膜更抗污染。
3.2 选择适宜孔径的膜
在超滤过程中，要根据处理液的特点和截留分子质量的大小来选择适宜的孔径膜。如果选择膜孔劲较大的，开始时膜的通量可能越大，但膜的通量衰减的越快，容易导致膜污染。所以为了较好的处理膜污染，应该选择膜的孔径比要截留的分子小，从而减小大分子溶质在膜孔上吸附或者堵塞，使其造成污染。此外，膜的孔径也不能太小，如果太小，流体与膜产生的阻力就越大，通量反而变得更小。因此，选择适宜的孔径膜，要根据实际的操作需求，综合的考虑，选择更合适的孔径膜和膜材。
3.3 对原料液进行预处理
在超滤开始时，要提前对原料液进行预处理，这样就能减少膜的污染。预处理是指在被过滤的原料液中加入一些作用剂，可以改变原料液中的溶质或者溶液的性质，或者对原料液进行粗过滤，除掉一些大分子微粒，或者调整原料液中的PH值，从而使膜污染降到最低。预处理的方法有很多种，根据原料液的性质不同而采用不同的方法，比如原料液中含有大量的微生物，那么就采用紫外线杀菌或者添加杀菌剂对其进行杀菌，从而避免微生物对膜造成污染；对于含有较多的浮微粒或者大分子溶质，应该采用沉淀、微滤或者加入混凝剂等方法。
3.4 设计抗污染的膜组件
根据膜的形状、用处的不同，而对膜组件进行设计，设计出合理的流道结构和减小流道的截面积，使超滤过程中被截留的溶质被水带走，同时增加溶剂流速，使流体达到湍流状态。比如平板膜就设计成薄层流道；管式膜就设计成套管等。此外，在设计过程中要减少或者防止设备结构中存在死角，避免污染溶质的积累。所以在膜器的设计时，可以采用一些强化的方法对膜组件进行优化，比如外加场的引入、湍动器等等。
3.5 强化过滤操作
膜的强化过滤操作有：改善膜面的流体力学条件、气液两相流技术和场强化。通过脉冲流技术或者提高液原料液的流速等，都能改善膜面的流体力学条件，此外，为了减小膜污染，就要使膜面流体边界的厚度减小，使浓差极化降低，从而减少凝胶层的形成。气液两相流技术是指在原料液中通入气体，使强化膜在过滤过程中的界面达到传质效果。场强化是在过滤外加场，比如超生波、磁场等，研究表明，对某些原料液的过滤外加电场，可以起到强化作用，从而有效的控制膜污染。
4 膜清洗技术
为了能使污染的膜恢复通量性，采用的膜清清洗技术有物理方法和化学方法。
4.1 物理方法
物理方法有很多种，比如机械清洗、等压冲洗、反冲洗法、去除污染物、采用水和空气混合流体法、静置浸泡加水力反冲洗、蒸汽清洗法（用于无机膜等）等等。
4.2 化学方法
化学药剂清洗方法可以解决物理清洗方法不能恢复膜通量的问题，常用的方法有：酶制剂法、表面活性剂法、氧化剂法等等。
而氯碱行业：化学清洗系统由清洗泵，清洗水箱及相应的管路组成。清洗药剂在膜件内高速流动以清除污垢。化学清洗流量选择每支超滤组件循环流量在15-20m3/h，压力1.0-1.5kgf/cm2。超濾清洗条件：最高温度：50°C；最高耐碱度：13.0；最高耐酸度：1.5 ；
（1）碱液清洗：将6m3清洗水加热至30-45°C之间，缓慢加入NaOH溶液，调节PH值在12时，放空超滤内的存水，让清洗液在系统内按标准压力和流量循环20-30分钟，排放掉清洗液后用反洗泵进行反冲洗，在用干净水将系统彻底冲洗干净。
（2）碱液/次氯酸清洗：将6m3清洗水加热至30-45°C之间，缓慢加入NaOH溶液，调节PH值在12时，缓慢加入次氯酸钠溶液10kg。放空超滤内的存水，让清洗液在系统内按标准压力和流量循环20-30分钟。排放掉清洗液后用反洗泵进行反冲洗，在用干净水将系统彻底冲洗干净。
（3）酸液清洗；将6m3清洗水加热至30-45°C之间，缓慢加入柠檬酸（固体），用压缩空气搅拌溶解均匀，调节PH值在2.5时，放空超滤内的存水，让清洗液在系统内按标准压力合理流量循环20-30分钟。掉清洗液后用反洗泵进行反冲洗，在再干净水将系统彻底冲洗干净。
为了达到清洗效果更加理想，可以重复以上步骤清洗。
5 结束语
超滤膜技术是分离操作中最好的一类技术，但是如果操作不当，就会造成污染，导致通量下降，利用率降低，而且超滤膜价格昂贵，所以要对其污染进行处理，提高膜的利用率，使其被广泛的利用。
参考文献：
[1] 李凤，张金松.超滤膜净水组合工艺中膜污染控制技术研究[D].哈尔滨工业大学，2012.
[2] 王敏，李孟.残留PAC对超滤膜的污染及控制技术研究[D].武汉理工大学，2013.
[3] 杨吉祥，时文歆.地表水超滤过程中膜污染的控制技术及其控制机理分析[D].哈尔滨工业大学，200.
作者简介：农春玲（ 1987.10--），女，广西鹿寨人，现工作于广西柳化氯碱有限公司，主要从事供水方面的工作
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