首页 理论教育 膜的清洗方法及相关配方推荐

膜的清洗方法及相关配方推荐

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:针对膜污染产生的原因,采用合适的清洗剂和合理的清洗方法可有效清除膜污染、恢复膜通量。此外,为保持一定的膜通量、延长膜的使用寿命,对膜组件必须进行定期清洗。常用的清洗方法包括物理清洗和化学清洗。对于中空纤维膜组件,还可使用负压清洗方法,即用抽吸的方法使膜接触原料液一侧处于负压状态,从而去除污染物,使膜的性能得到恢复。表16-2列出停用时间小于3个月时的化学清洗剂配方。

膜的清洗方法及相关配方推荐

针对膜污染产生的原因,采用合适的清洗剂和合理的清洗方法可有效清除膜污染、恢复膜通量。此外,为保持一定的膜通量、延长膜的使用寿命,对膜组件必须进行定期清洗。常用的清洗方法包括物理清洗和化学清洗。

(一)物理清洗

通常在超滤之前安装孔径为5~10μm的过滤器,以去除固体悬浮物及铁铝等胶体。已被污染的膜,可采用下列方法清洗。

1.水力清洗 降低操作压力,提高浓缩液循环量有利于提高通量;采用液流脉冲的形式可以很快将膜污染清除,特别是洗液脉冲同反冲结合起来,将会得到令人满意的效果。

例如,内压式中空纤维膜可以用以下两种方式清洗。

(1)反冲洗。即以一定频率交替加压、减压和改变流向。例如,经过一段时间膜过滤后,原料侧减压,渗透物反向流回原料侧以除去膜内或膜表面上的污染层。该法只适用于微滤膜和疏松的超滤膜,并且要求洗涤液中不得含有悬浮物,以防止中空纤维膜的底层被堵塞。

(2)循环洗涤。关闭渗透液出口,利用料液和渗透液进行清洗,由于料液在中空纤维膜内腔的流速高,因而流动压力降大。关闭渗透液出口后,纤维膜之间的压力基本等于纤维膜内压力的平均值,在中空纤维膜的进口段内压较高,产生渗透液,而在纤维膜的出口段外压较高,渗透液将反向流入纤维膜内腔,即渗透液分别在中空纤维膜内外两侧作循环流动。返回的滤液流加上高速的料液流可清除沉积的污垢。

对于中空纤维膜组件,还可使用负压清洗方法,即用抽吸的方法使膜接触原料液一侧处于负压状态,从而去除污染物,使膜的性能得到恢复。负压清洗的优点为当膜的外侧压力为大气压时,膜内外侧的压差最大为一个大气压。膜不易损坏,而清洗效果优于等压清洗。

2.机械清洗 该清洗的实质是在管状膜组件内放一些海绵球,海绵球的直径比膜管的直径略大,在管内用水力让海绵球流经膜表面,对膜表面的污染物进行强制性去除,这种方法特别适用于以有机胶体为主要成分的污染物清洗,但对于硬质垢,易损伤膜表面。近年来,随着新型外压式的帘式膜的开发,机械洁洗又有新进展,因为这种帘式膜可以很方便地用刷子或其他软质材料进行清洗,对于加压式管式无机膜也可采用类似的方法进行清洗。

(二)化学清洗

1.化学清洗过程 当膜污染比较严重,采用物理清洗不能使膜通量恢复时,必须用化学清洗剂进行清洗。化学清洗本质是沉淀物与清洗剂之间进行的多相反应,通常将化学清洗分为六个过程:

①化学清洗前的机械清洗。

②清洗剂扩散到污垢表面。

③清洗剂渗透扩散进入污垢层。

④清洗反应,包括物理过程和化学过程,物理过程包括机械应力热应力、湿润、浸透、溶胀、收缩、溶剂化作用、乳化作用、抗絮凝作用和吸附作用。化学过程包括水解作用、胺解作用、皂化作用、溶解作用、整合作用、整合和悬浮,这些反应结果是生成一些可溶性的产物,至少也能分散一些物质。产物减弱了污垢颗粒和膜表面之间的结合力。

⑤清洗反应产物转移到内表面。

⑥产物转移到内表面。

2.化学清洗剂 化学清洗是减少膜污染最重要的方法。可采用的化学清洗剂很多,它们既可单独使用,也可组合使用。化学清洗剂的浓度和清洗时间对膜的耐化学试剂能力也是十分重要的。一般常用的化学试剂有:酸(如磷酸、乳酸);碱(如氢氧化钠氢氧化钾);洗涤剂(如碱性、非离子型表面活性剂);酶(如蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖酶);络合剂[如乙二胺四乙酸二钠(又称EDTA)、聚丙烯酸酯六偏磷酸钠];清毒剂(如双氧水、次氯酸钠);也可用蒸汽和环氧乙烷对膜进行消毒。(www.xing528.com)

超滤膜组件化学清洗所采用的清洗剂种类,通常与纳滤膜组件、反渗透膜组件的相同。但是,在具体选择的时候,应根据污染的类型和程度、膜的物理和化学性能来选择和确定清洗剂。如污垢的主要组成是无机物质,如水垢、铁盐、铝盐等,可用酸类、螯合剂、非离子型表面活性剂以及分散剂的复合配方;如污垢主要是黏泥和油类等有机污垢,则通常采用阴离子型或非离子型表面活性剂、碱类、氧化剂或还原剂、分散剂和酶洗涤剂的复合配方,常见的污染物及化学清洗剂配方见表16-1。

表16-1 常见的污染物及化学清洗剂配方

(1)酸碱类。包括硝酸、磷酸、草酸柠檬酸氢氟酸等酸类以及氢氧化钠、氢氧化钾等碱类。

无机离子如Ca2+、Mg2+等在膜表面形成沉淀层,可采取降低pH,促进沉淀溶解,再加上EDTA等络合物除去沉淀物;用稀氢氧化钠溶液清洗聚砜膜,可以较有效地清除蛋白质造成的污染。采用调节pH与加热相结合的方法,能恢复乳酪超滤造成的污染,清洗后的膜通量为初始通量的50%~90%。

(2)表面活性剂。表面活性剂能够提高清洗剂的湿润性,增强洗涤性,增加化学清洗剂和污垢之间的接触作用,使冲洗水的用量和冲洗时间降到最小。表面活性剂如SD5、吐温80、Triton等在许多场合有很好的清洗效果,可根据实际情况加以选择。阴离子表面活性剂是一种中性的有机发泡剂,例如肥皂、烷基硫酸盐和烷基磺酸盐等。但有些阴离子型和非离子型的表面活性剂可与膜结合造成新的污染,在选用时需要注意。

(3)氧化剂。当氢氧化钠或表面活性剂不起作用时,可以用氯进行清洗,其用量为200~400mg/L活性氯(相当于400~800mg/L次氯酸钠),其最佳pH为10~11。氧化剂常用于可抗氧化剂的膜。

(4)酶。由醋酸纤维素等材料制成的膜,由于不能耐高温和极端pH,在膜通量难以恢复时,需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。如果采用固定化酶形式,把酶固定在载体上进行清洗,效果很好。

需要注意的是,不能等到膜污染很严重时才清洗,这样将会增加清洗难度,使清洗步骤增多和清洗时间延长。

此外,化学清洗还可用于防止微生物细菌以及有机物的污染。如每月需用双氧水清洗膜一次。

设备停用5日以上,或者需长期保管时,在设备中要用0.5%甲醛溶液浸泡。清洗时先将装置停运放空,用浓度为0.5%甲醛溶液进行保管,若停用3个月以上,每月需清洗一次,启用时再将双氧水洗净。表16-2列出停用时间小于3个月时的化学清洗剂配方。

表16-2 常用化学清洗剂的配方

(三)电清洗

电清洗是一种十分特殊的清洗方法。在膜表面施加电场,则带电粒子或分子将沿电场方向迁移。通过在一定时间间隔内施加电场且在不必中断操作的情况下从界面上除去粒子或分子。这种办法的缺点是需使用导电膜及安装有电极的特殊膜组件,对膜和装置的要求较高。

(四)其他清洗方法

还有一些其他清洗方法,如电场过滤、脉冲电解清洗、电渗透清洗等。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈