超濾膜疏水性

1. 超濾膜孔徑如何測定

超濾膜孔徑的測定微孔濾膜的孔徑分離效率是關鍵所在，所以評價濾膜孔徑甚為重要。

目前大致採用以下方法：

一、直接測量法

1.直接法測膜孔徑

（1）電子顯微鏡

掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）電子顯微鏡表徵膜的孔徑、孔徑分布及膜的形態結構。

制樣至關重要。濕膜樣品要經過脫水、蒸鍍、復型等處理。

逐級脫水法：膜樣品用5%餓酸固定，然後在提取器中用CCl4或乙醇逐級脫水，再用環氧樹脂包埋固化，最後用超薄切片機切成薄片。適用透射電子顯微鏡的觀察。

低溫冷凍脫水法：膜樣品放在液氮或其他低溫介質中冷凍，使膜樣品中的水急速冷凍為細小的結晶，然後在低溫（至少低於-60°C）和低真空下，使冷凍的結晶逐級升華。這樣制備的膜樣品不收縮，經鍍金或復型，可用電子顯微鏡觀測。

微濾膜的孔徑為0.05-10m，掃描電鏡可分辨。

超濾膜的孔徑為1nm-30mm，掃描電鏡的解析度低於5-10nmnm，所以採用掃描電鏡觀測超濾膜的結構是困難的。

透射電鏡的解析度比掃描電鏡要高得多，約為3-4A正確制樣，高解析度的透射電鏡可以觀測超濾膜的表面細微結構。

環境掃描電子顯微鏡（ESEM），克服了常規SEM的局限性。使濕的、油性的、臟的和不導電的樣品不經處理就可直接上機觀測。

二、間接測量法

間接法是利用與孔徑有關的物理現象，通過實驗測出相應的物理參數，在假設孔徑為均勻直通圓孔的假設條件下，計算得到膜的等效孔徑，主要方法有泡點壓力法、壓汞法、氮氣吸附法、液液置換法、氣體滲透法、截留分子量法、懸浮液過濾法。

泡點法：

泡點壓力所對應膜的最大孔徑。實測時，膜應被液體完全潤濕，否則將帶來誤差。

親水性膜採用水為潤濕液體；疏水性膜採用醇為潤濕液體。

測定步驟

a將樣品平行於液面浸入蒸餾水中，使其完全濕潤b將濾膜置於測試池上，壓上光滑的多孔板c在多孔板上加入3-5mm深的水d開通氣源，使壓力緩慢上升，當濾膜表面出現第一個氣泡並連續出泡時的氣體壓力值，帶入公式可求出樣品最大孔徑值。

e氣泡出現最多時的壓力值，帶入公式可求出樣品最小孔徑。

f由最大孔徑與最小孔徑即可算出平均孔徑。

（1）電鏡法比較直觀，但屬破壞性檢測，也只能得到局部信息

（2）泡壓法（又稱氣體滲透法）只局限於測定膜孔中的最大孔徑，用於小孔徑超濾膜的測定時所需壓力遠高於膜的使用壓力，故一般認為只適用於微濾膜的測定。

2. 超濾膜有哪幾種材料啊哪種材料最好

1、PAN(聚丙烯腈)超濾膜：
PAN(聚丙烯腈)超濾膜，親水性材料，透水性能好，具有良好的耐光和耐氣侯性，截留分子量穩定，耐酸鹼程度適中(PH2-10)，尤其適用於水中有機物含量低，水質較好的場合，截留分子量10萬。
2、PVC(聚氯乙烯)超濾膜：
PVC材料即聚氯乙烯，它是世界上產量較大的塑料產品之一，價格便宜，應用廣泛，聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。根據不同的用途可以加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑料可呈現不同的物理性能和力學性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，可製成多種硬質、軟質和透明製品。
PVC材料由於其化學穩定性高， 耐強酸、耐強鹼、使用壽命長的獨特性能，因此在超濾膜的生產中，PVC也被作為製造超濾膜絲的優質原材料，PVC在生產時會加入穩定劑，穩定劑有無毒和有毒之分，也正是影響成品超濾膜絲安全與否的關鍵所在，只有加入了鉛鹽之類有毒的穩定劑，才會對其產生隱患,但PVC在生產製造超濾膜時，其有毒穩定劑的使用量幾乎為零，方可確保PVC(聚氯乙烯)超濾膜的安全性。現凈水市場，PVC(聚氯乙烯)超濾膜得到了很好的應用就足可以說明這一點。
3、PES(聚醚碸)超濾膜：
PES具有較強的熱穩定性和抗氧化性，適用於超濾膜的制備。PES(聚醚碸)超濾膜具有良好的化學穩定性和熱穩定性等特點，可有效去除蛋白質等物質，並且使用壽命長。適用於污廢水處理、市政給水凈化處理、乳清蛋白和乳清分離蛋白的分離和濃縮以及食品、醫葯加工等領域。
4、PP(聚丙烯)超濾膜：
PP(聚丙烯)超濾膜是超濾膜的一種。它是超濾技術中先進的一種技術。中空纖維外徑:450-460μm，內徑:350-360μm，管壁厚50μm，是屬熱相拉伸膜。截留分子量5-10萬。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式與內壓式。超濾是動態過濾過程，被截留物質可隨濃縮排除，抗污性中等，可長期連續運行。聚丙稀超濾膜是高分子分離膜之一。
PP(聚丙烯)超濾膜技術是一種廣泛用於水的凈化，溶液分離、濃縮，以及從廢水中提取有用物質，廢水凈化再利用領域的高新技術。特點是使用過程簡單，不需加熱，能源節約，低壓運行，裝置佔地面積小。
5、PS(聚碸)超濾膜：
PS(聚碸)超濾膜，具有良好的化學穩定性,耐酸鹼性能優良(PH2-13),透水性能較好,強度在有機高分子材料製成的膜中較高,(爆破壓力>0.6Mpa)，使用壽命長，正常使用在2年以上。聚碸外壓式中空纖維超濾膜(截留分子量6000-20000)，尤其適用於特種行業(如生化、醫葯、化工等)的濃縮、分離、提純，截留性能穩定。
6、PVDF(聚偏氟乙烯)超濾膜：
PVDF(聚偏氟乙烯)超濾膜，它是利用自動連續制膜機將聚偏氟乙烯樹脂和溶劑、致孔添加劑構成的鑄膜液，經相轉化法制備而成。
該種濾芯具有良好的耐熱性和化學穩定性，能耐受小於138℃的高壓蒸汽消毒;能耐受強酸、脂肪族、芳香族以及酮、醚等多種有機、無機溶劑。孔形呈圓形及橢圓形，正反面孔型孔徑一致，孔徑范圍分布窄。該膜有較強的負靜電性及疏水性，是一種能夠用於液體除菌、除微粒又可應用於氣體除濕、除塵、除菌過濾的新型精密過濾介質，是食品工業、醫葯工業、生物工程下游產品分離用的較理想材料。

3. 水處理超濾膜親水性如何

水處理超濾膜親水性如何？

一般而言，超濾膜的分離體系均為水相體系。親水版性的膜表面與水權形成氫鍵，使之處於有序結構，當疏水溶質要接近超濾膜表面，必須打破這種有序結構，顯然不易進行，所以不易被污染。

超濾膜表面上的水無氫鍵作用，疏水溶質接近表面是個增熵自發過程，則產品易被疏水溶質污染。親水性和疏水性可用表面接觸角來量度，接觸角小，表明其親水性好。

親水性超濾膜在過濾的傳質過程中，膠體、油、蛋白質等污染物質在膜表面聚結成球狀，這種球狀的聚結物，很容易從膜表面脫離，通過簡單的反洗就可以清洗干凈，親水性超濾膜操作不僅壓力低而且化學清洗頻率低。

超濾膜的親水性具有可反復使用、易清洗等特點，提高了工作效率，降低了工業生產中的成本，從而使收益變大。

4. 第三節超濾

膜處理技術作為一項新型的高效分離技術，因其工藝簡單、操作方便、設備緊湊、分離效果好、經濟性高，進年來在水處理、環保、醫葯、食品、化工等領域得到快速應用。在解決水資源缺乏的問題上，膜處理技術起到了非常重要的作用。在水與廢水循環回用方面，膜的特殊作用顯得十分重要，尤其在水供應缺乏的地區，更引起了人們的廣泛關注。

微濾、超濾、納濾、反滲透均屬於外力驅動型膜處理技術。目前，在幾種主要的膜分離技術中，以超濾和反滲透的應用最為廣泛。

超濾過程是以膜兩側壓差為驅動力、以機械篩分為基礎的溶液分離過程。超濾膜的孔徑為0.005～1.0μm。比超濾膜孔徑小的物質和溶解在水中的物質能作為透過液透過濾膜，不能透過濾膜的物質將被截留下來濃縮在排放液中。因此，產水（透過液）含有水、 離子和小分子物質，而膠體物質、顆粒、細菌、病毒和原生動物將被膜去除。膜分離過程為動態過濾過程，大分子溶質被膜阻隔，隨濃縮液流出膜組件。膜不易被堵塞，可連續長期使用。超濾過程可在常溫、低壓下運行，無相態變化，高效節能。圖2-4所示為超濾膜的基本原理。

要過濾的水由超濾給水泵加壓後輸送到膜組件中，由於膜內外的壓差作用，水滲過濾膜，而水中雜質則被截留，無法透過濾膜。如果分離的雜質在膜上過多沉積，會導致難溶性鹽聚集在膜表面形成覆蓋層進而結垢。為了避免這一點，往往在分離過程中讓雜質隨一部分水作為濃縮液流出去。根據膜的類型和應用不同，這樣的過程要持續進行或者在迴流時進行。超濾同傳統的凈化方式如絮凝、沉澱以及砂濾比較，其過濾的水質穩定、設備管理比較簡單，不會產生過濾殘渣或絮凝污泥等廢棄物。

當超濾用於水處理時，其材質的化學穩定性和親水性是兩個最重要的性質。化學穩定性決定了材料在酸鹼、氧化劑、微生物等作用下的壽命，還直接關繫到清洗可以採取的方法；親水性則決定了膜材料對水中有機污染物的吸附程度，影響膜的通量。超濾膜有各種類型和規格，可根據實際需要選用。

1.超濾膜制備所需的化學材料

製造超濾膜的材料有很多：但用於製造中空纖維式超濾膜的材料主要為成纖性能良好的高分子材料。對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸鹼性、抗微生物侵蝕性和抗氧化性，並且具有良好的親水性，以得到較高的水通量和抗污染能力。目前：常用的中空纖維式超濾膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚碸(PFS)、聚碸(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)等。性能優良的聚偏氟乙烯和聚醚碸是日前最廣泛使用的超濾膜材料。

2.超濾膜組件的結構

超濾膜一般可分為板框式(板式)、卷式、管式、中空纖維式等多種結構。

板式超濾膜是最原始的一種膜結構，主要用於大顆粒物質的分離，由於其佔地面積大，能耗高， 逐步被市場所淘汰。

卷式膜組件也被稱作螺旋卷式膜組件，由於其所用的膜易於大規模工業化生產，制備的 組件也易於工業化，所以獲得了廣泛的應用，涵蓋了反滲透、納濾、超濾、微濾四種膜分離過程，並在反滲透、納濾領域有著最高的使用率。

管式超濾膜能較大范圍地耐懸浮固體和纖維、蛋白等物質，對料液的前處理要求低，對料液可以進行高倍濃縮，但設備的投資費用高，佔地面積大。

在眾多的膜組件結構形式中，目前以中空纖維式超濾膜為主，組件的結構需要考慮盡量提高膜的填充密度，增加單位體積的產水量，盡量減小濃差極化的影響，便於清洗，製造成本低。

目前中空纖維式超濾膜以其不可比擬的優勢成為超濾的最主要形式。根據緻密層位置的不同，中空纖維式超濾膜又可分為內壓膜、外壓膜兩種，如圖2-5所示。外壓中空纖濾膜是將原液經壓差沿維式超徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液，而其截留的物質則匯在中空纖維的外部。該膜進水流道在膜絲之間，膜絲存在一定的自由活動空間，因而更適合原水水質較差、懸浮物含量較高的情況。內壓中空纖維式超濾膜中的原液進人中空纖維的內部，經壓差驅動，沿徑向由內向外透過中空纖維成為透過液，濃縮液則留在中空纖維的內部，由另一端流出。該膜進水流道是中空纖維的內腔，為防止堵塞，對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的要求，因而適合於原水水質較好的工況。

3.超濾膜組件的截留性能

⑴對微粒的截留。利用超濾通常可以將濾液的渾濁度降到0.1NTU以下。在原水濁度不穩定的情況下：使用超濾比較合適。與傳統的凈化過程相比，超濾可以非常容易地實現自動化。

⑵對有機質的截留。有機質包括微粒、膠體和能溶於水的有機物質。由於超濾對不同類型的有機質的截留能力不同，因此其凈化效率就取決於水中有機質的成分組成。與傳統的方式相比，用超濾的方法既不必考慮沉澱作用，又不必注意凝固物的可過濾性，因為超濾的凈化效率與凝固物的形狀和密度無關。根據是否絮凝與原水的水質不同，超濾對有機質的截留率為40%～60%。

超濾系統的運行有 全流過濾和錯流過濾兩種模式，全流過濾時 · 進水全部透過膜表面成為產水；而錯流過濾時、一部分進水透過膜表面成為產水、另二部分則帶雜質排出成為濃水。全流過濾能耗低、操作壓力低，因而運行成本更低；錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。當超濾的濾液通量較低時、超濾膜的過濾負荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而長期濾液通量穩定；當濾液通量較高時，超濾膜發生不可恢復的污堵的傾向增大，清洗液的恢復率下降 · 不利於長期保持濾液通量的穩定。

(一)過濾模式

1.全流過濾模式

一般當原水中懸浮物和膠體含量較低(如SS<5、濁度<5NTU)時採用。原水以較低的錯流流速進入膜管，濃水則以一定比例從膜管另一端排出。產水在膜管過濾液側產出，水回收率通常是90%～99%，這由原水水質決定，和循環模式相比、全流過濾模式的操作成本較低，但水回收率和系統的出水能力可能會受限制。這種模式通常需要定期快沖和反沖來維持系統出力、當污物積累到一定程度時 · 就需要通過化學清洗來進行處理。

2.錯流過濾模式

原水中懸浮物含量較高及在大多數非水應用領域，需要通過減少回收率來保持膜管內部的高流速、這樣就會產生大量的廢水。為了避免浪費，排出的濃水會被重新加壓迴流到膜管內。這樣，雖然降低了膜管的回收率，但對於整個系統，回收率仍然很高。在這種模式下，進水連續地在膜表面循環，高速的循環水阻止了微粒在膜表面的堆積、並增加了濾液通量。因為較少的進水成為產水，為了一獲得相同的產率，錯流過濾模式的能耗就比全流過濾模式的大。

(二)超濾膜的運行

超濾膜運行前應按以下步序進行檢查和啟動工作：

⑴進水水質檢查。重點是檢查進水濁度，當濁度在系統限定值范圍內時、方可運行超濾設備，其次是檢查水中余氯含量及pH值。

⑵系統檢查。按工藝路線圖，檢查設備及連接是否正確，同時檢查閥門的開啟狀態是否正確。對於手動操作的系統要特別注意，開機時進水閥不能全開、濃水閥和產水閥應全開以避免開機時壓力過大，造成對超濾膜的沖擊 · 從而損壞設備。

⑶儀表的檢查。檢驗各儀表是否正常，尤其是壓力表是否完好。

⑷啟動。當做好開機前的准備工作後。可試啟動系統，即打開電源，啟動泵後，立即停止，檢查泵的葉輪轉向是否正確，泵的運轉有無異常雜訊。當確認泵正常後，方可正式啟動泵，啟動後，應檢查介面、管線有無滲漏，在自控程序運轉的第一個周期內，應檢驗閥門的啟閉是否正常，各種儀表運轉是否正常。

⑸運行。設備運行時，應定時檢查儀表是否正常，泵有無異常雜訊，產水水質是否符合要求，尤其要注意壓力表和產水流量，當出現異常時，應立即停機檢査。一般全自動控制設計時，均考慮了系統的自我保護，若出現異常，系統會自動停運並報警。設備運行過程中，應按設計要求做好設備監控和記錄工作；按設計要求定期對設備進行清洗、滅菌和消毒；應定期對設備進行排氣或檢查自動排氣閥的工作狀態。

⑹停機。①先降低系統壓力和跨膜壓差，然後停機。②當停機時間不超過7天時，可每天對設備進行20～60min(時間以一個過濾、順沖、反洗、順沖周期為准)的保護性運行，以使新鮮的水置換出設備內的存水。③當設備長期停用時，應先對設備進行徹底的清洗和消毒，然後將膜保護劑和抑菌劑注入設備中，封閉好設備所有介面，以保持膜的濕潤，防止設備內滋生細菌和藻類。

(三)超濾膜的污染

膜污染是指料液中的顆粒、膠體或溶質大分子通過物理吸附、化學作用或機械截留等作用在膜的表面吸附、沉積造成膜孔堵塞，使膜發生透過通量與分離特性明顯變化的過程。超濾過程中膜的吸附現象被認為是造成膜污染的關健，吸附污染與膜、溶劑和溶質三者的相互作用有關。由於膜組分的化學性質、結構不同、因此產生吸附作用的機理也不同、一般可分為靜電作用、疏水作用等。

(四)超濾系統的清洗

在超濾過程中，由於分離物質及其他雜質在膜表面會逐漸積聚，對膜造成污染和堵塞，因此膜的清洗是超濾系統中不可缺少的操作過程，膜的有效清洗是延長膜使用壽命的重要手段。超濾膜常用的清洗方法主要有物理清洗和化學清洗兩大類，超濾系統的清洗包括水的正洗和反洗、氣洗、化學清洗等。其中，水的正洗和反洗可以清除膜表面的濾餅層；而氣法則利用氣的強烈湍流，更有效地清除膜表面的污染層；化學清洗則通過化學反應宋清除膠體、有機物、無機鹽等在超濾膜表面和內部進水形成的污堵。

(五)超濾系統反洗

超濾反洗用水為超濾產水，因為反洗水帶進的懸浮物將會集聚在支撐結構內而隨後不斷釋放出顆粒、細菌和TOC等，所以原水不適宜作反洗用水。

隨著超濾膜組件的長期使用，水中的雜質會沉積到膜上，使膜的分離性能逐漸受到影響。因此，在運行中當超濾膜的產水量下降20%以上或使用1～4個月時，需要對超濾進進行化學清洗，以便及時去除超濾膜上的污染物，防止超濾膜形成頑固性結垢 · 及時恢復膜的性能。

化學清洗分為酸性溶液清洗和鹼性溶液清洗。當進水中硬度較高或金屬離子（如鐵離子)的含量超過設計標准，從而對膜的進水側造成無機物污染時 · 需採用酸性溶液對超濾裝置進行清洗。對於生物污染的超濾膜，需採用鹼性溶液對超濾膜裝置進行清洗。清洗時應注意以下幾點：

⑴所有清洗劑都必須從超濾系統的進水側進人組件，以防止清洗劑中可能存在的雜質從緻密過濾層的背面進人膜絲壁的內部。

⑵超濾系統進行化學清洗前都先進行徹底的反洗。

⑶超濾系統的整個化學清洗過程需要2～4h；如果污堵嚴重，需要浸泡12h以上。

⑷清洗後，超濾系統停機時間如果超過三天，則必須按照長時間關閉的要求對超濾系進行保養維護。

⑸清洗液必須使用超濾產水或者更優質的水配製。

⑹清洗劑在循環進膜組件前必須去除其中可能存在的污染物

⑺清洗液溫度一般可控制在10～40℃，提高清洗液溫度能夠提高清洗的效率。

⑻必要時，可採用多種清洗劑清洗，但清洗劑和殺菌劑不能對膜和組件材料造成損傷。每次清洗後，應排盡清洗劑，用超濾或反滲透產水將系統沖洗干凈，才可再用另一種清洗劑清洗。

對反滲透膜的化學清洗不能太頻繁，以防止膜元件造成不可逆的損傷。

5. 超濾膜的分類方法

按超濾膜材料分類
天然膜：生物膜、天然物質改性或再生製成的膜分類
合成膜：無機膜、高分子聚合物膜
按膜的結構分類：
多孔膜：微孔介質、大孔膜
非多孔膜：無機膜、高分子聚合物膜
液膜：無固相支撐型又稱乳化液膜;有固相支撐型又稱固定膜、液膜
按膜的功能分類
分離功能膜：氣體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學功能膜
能量轉化功能膜：濃差能量轉化膜、光能轉化膜、機械能轉化膜、分類轉化膜、導電膜
生物功能膜：探感膜、生物反應器、醫用膜
按膜的用途分類
氣-相系統用膜：伴有表面流動的分子流動、氣體擴散、聚合物膜解擴散流動、在溶劑化聚合物膜中擴散流動
氣-液系統用膜：大孔結構 (移去氣流中的霧沫夾帶或將氣體引相)、微孔結構製成超細孔過濾器)、聚合物(氣體擴散進入液體或從液體中移去某種氣體)
液-液系統用膜：氣體從一種 液相進入另一液相、溶質或溶劑從液相滲透到另一液相
氣-固系統用膜：用膜除去氣體中的顆粒
液-固系統用膜：大孔介質過濾淤漿、生物廢料處理、破乳
固-固系統用膜：基於顆粒大小的固體篩分
按膜的作用機理分類
吸附性膜：多孔膜(多孔石英玻璃、活性炭、硅膠等)、反應膜(膜有能與滲透過來的物質發生反應的物質)
擴散性膜： 聚合物膜擴散性的溶解流動)、金屬膜(原子狀態擴散)、玻璃膜(分子狀態的擴散)
離子交換膜：陽離子交換樹脂膜、陰離子交換樹脂膜
選擇滲透膜：滲透膜、反滲透膜、電滲析膜
非選擇性膜：加熱處理的微孔玻璃、過濾型的微孔膜

6. 為什麼採用微錯流方式工作的超濾膜可以一定程度降低膜污染

1、概述
通常所說的膜污染是指在MBR運行過程中，細胞混合液中的微生物菌群及其代謝產物、固體顆粒、膠體粒子、溶解性大分子等由於與膜存在物理化學作用、機械作用而引起在膜表面或膜內孔吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量和分離特性的不可逆變化的現象[1]。
膜污染根據污染物與膜的作用性質和來源可分為物理污染、化學污染、微生物污染三種。物理污染指原水中的大顆粒無機物（如常見的碳酸鈣和硫酸鈣，還有硫酸鋇、鍶及硅酸等結垢性物質）和部分難降解的大分子有機物、未溶解的蛋白顆粒等在膜表面沉積而形成濾餅的可逆性膜污染；化學污染指細菌胞外聚合物EPS、溶解性有機物及蛋白、多糖類粘性物溶解形成的微細膠體等物質在膜表面與膜發生了不可逆的相互作用而形成的無法消除的膜孔變小和堵塞；微生物污染是由微生物及其代謝產物組成的粘泥（腐殖質、聚糖脂、微生物代謝產物）分層附著於膜表面，易造成膜不可逆阻塞的污染[3]。
從形態上對膜污染進行分類，使我們能更好地理解膜污染形成的空間層次。通常，膜污染從形成的形態上分為膜面凝膠層、污泥層和膜孔堵塞三種污染類型。膜面凝膠層污染（即濾餅），主要是水透過後被載留下來的部分活性污泥、膠體物質和部分濃縮的溶解性有機物，在過濾壓差和透過水流的作用下，堆積在膜表面而形成的可逆性膜面污染。這類污染在閉端膜過濾中佔有很大的比重（約80%~90%），且發展迅速，是膜污染水力控制的主要對象。污泥層污染是由膜表面滋生的大量的微生物及其代謝產物組成的粘泥（粘性多糖類、多肽類和蛋白質分子等），在過濾膜表面形成的一層生物膜而造成膜通量減小的污染。膜孔堵塞污染主要是溶解性大分子有機物質（多為低分子量的肽類），如溶解性微生物產物(SMP)和胞外聚合物(EPS)透過凝膠層，被膜孔內表面吸附或結晶，從而堵塞孔道，使膜通量減少的一種不可逆污染，此類污染一般發展較為緩慢。一般來說，膜污染是由上述三種形態共同構成的，膜表面污泥層的沉積，凝膠層的增厚和膜內表面微生物的滋生是膜污染的主要原因，其中污泥沉積是膜污染的主要構成部分，而污泥顆料在膜表面沉積與否，與膜面液體錯流流速、膜通量和污泥濃度等MBR運行條件密切相關。
2、膜污染的影響因素
盡管目前在膜污染機制方面還沒有達成共識，但對不同的具體環境下膜污染影響因素可歸納為以下3個方面：微生物特性、運行條件與膜自身的結構性質，如圖1-3所示，這些都會直接影響膜污染。

圖1-3 膜污染影響因素
Fig.1-3 Influencing factor of membrane fouling
2.1微生物特性
生物反應器中污泥質量濃度(MLSS)對膜通量有顯著影響。Fane等[2]早在1981年就報道膜污染與MLSS呈線性增長的關系，而後Shmizu等[23]研究發現，通量的下降同MLSS 的增加呈對數關系的。另一些研究者卻認為污泥質量濃度本身並不影響過濾特性，真正的影響因素是污泥的特性、顆粒大小、表面電荷等[1]。
新近的研究發現微生物代謝產物包括胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物產物(SMP)對膜污染有重要影響。EPS和SMP主要是微生物細胞分泌的黏性物質，成分復雜，包括多糖、蛋白質、脂類、核酸等高分子物質。一些學者認為EPS質量濃度與膜污染呈線性關系的，EPS減少40%，濾餅的流體阻力也相應地減少40%。WontaeLee等發現膜污染與蛋白質比例呈正比，同時蛋白質的表面特性能影響微生物絮體的表面特性[4]。近年來，以SMP為主要成分的溶解性物質對膜污染的影響越來越引起人們的重視。分置式膜-生物反應器中，循環泵產生的剪切力對污泥絮體有較強的破壞作用，致使污泥絮體釋放出大量的SMP等溶解性物質，從而增加了膜污染，形成了很大的膜過濾阻力。Wisniewski C等用微濾膜過濾城市污水處理廠的污泥，考察不同膜面流速下污泥粒徑分布和溶解性物質對膜污染的影響時，得出了溶解性物質引起的膜污染幾乎構成了50%的膜過濾阻力[5]。
2.2運行條件
在一體式MBR中，曝氣有兩個作用：一是提供微生物所需的氧氣，二是產生錯流速率,減少膜面污泥層的形成。Hong S.P觀察到在較高曝氣量下產生的剪切力會加快污染物脫離膜的運動速度，並指出有臨界曝氣量存在。當超過它時，通量增加就不明顯，而且太大的曝氣量會提供過量的溶解氧，不利於反硝化作用[6]。Ueda等報道降低曝氣量可能會增加膜過濾壓差（TMP）作用，在短期運行中，降低曝氣量可能會使初始通量恢復，但長期運行時，較低曝氣量會導致混合液污染物質在膜面上的快速累積[7]。水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）都不是直接引起膜污染的因素，只是二者的變化會引起反應器內污泥特性的改變，從而間接的對膜污染產生影響。
間歇出水可以有效地減少污染物在膜表面的沉積，在反應器的空曝氣階段，由於對料液的抽吸作用消失，膜表面的污染物質向主體料液中的反向運動佔主導因素，氣液兩相流可以將已經沉積在膜表面的污染物質剪切下來，從很大程度上改善膜污染狀況。空曝氣時間越長，緩解膜污染的效果越好，但這樣會引起膜利用率的下降和運行費用的升高，因此必須根據具體的情況綜合考慮經濟性的因素確定最佳的出水和空曝氣的時間比。
2.3膜的結構和性質
膜的性質包括膜的材質、孔徑大小、孔隙率、粗糙度、疏水性等，這些都會直接影響膜污染。膜孔徑對膜污染的影響與進水的顆粒大小有關，目前大多數的MBR工藝採用011~014μm的膜孔徑，完全截留以微生物絮體為主的活性污泥。Shimizu等研究了膜生物反應器中膜孔分布在0.01~1.6μm 的一系列膜的過濾性能，結果表明孔徑分布在 0.05~0.2μm的膜具有最大的通量[8]。常採用的膜材料有陶瓷和聚合物，陶瓷膜機械性能好，壽命長，由於製造成本較高，工程中使用較多的是聚合物膜。Choo等研究結果表明在同樣運行條件下，聚偏氟乙烯膜的污染趨勢明顯小於聚碸膜、纖維素膜，而且膜孔徑在0.1μm附近時混合液對膜的污染趨勢最小[9]。膜材料的憎水性對膜污染有很重要的影響，ChangI S等比較了憎水性超濾膜和親水性超濾膜，得出憎水性超濾膜膜面更容易吸附溶解性物質，表現出更大的污染趨勢[10]。
Shoji等研究表明，膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加，但同時也增加了膜表面的擾動程度，阻礙了污染物在膜表面的沉積。因此，粗糙度對膜通量的影響是兩方面因素綜合作用的結果，可通過在膜表面形成動態膜來減小膜表面粗糙度，從而改善膜污染。
3、膜污染的控制方法
根據上文所提到的膜污染影響因素，目前國內外膜污染控制方法的研究主要從以下幾個方面入手:
3.1 改善混合液特性
一方面，可以在工藝中增加相應的預處理組件，如預過濾去除膠體、固體懸浮物及鐵銹等或改變溶液pH值等，以除去一些能與膜相互作用的溶質。另一方面，改善影響膜污染的污泥特性參數MLSS的可濾性和控制MLSS的濃度。改善MLSS的可濾性可以在混合液中投加絮凝劑如PAC，不僅可使混合液內的COD迅速降低，減輕膜的負擔；還有助於污泥絮體相互聚集而形成體積更大、強度更高、黏性更小的污泥絮體，從而有效的減小EPS含量，提高混合液的可濾性、改善泥水分離性能、減緩濾餅層的形成。羅虹、顧平等[11]在投加粉末活性炭對膜阻力的影響研究中表明粉末活性炭具有改善混合液的性質和膜表面泥餅層結構的作用，投加粉末活性炭是提高和維持膜通量的有效途徑，並且可以降低運行費用。趙英、於丹丹等[12]在PAC投加量對MBR混合液性質及膜污染的影響中1g/L的PAC投加量足以改善混合液性質和減緩膜污染速率，投加量2g/L時反而回引起不可逆污染，加劇膜污染。目前有關活性炭粒徑大小對膜污染的影響的報道比較少，有待進一步研究。
較高的污泥濃度可提高生物反應器的容積負荷，但混合液中過多的固體物質和溶解性代謝產物(SMP)容易在膜表面沉積，導致過濾阻力增加和膜通透量降低。相反，當污泥濃度太低時，微生物對SMP的吸附和降解能力減弱，使得混合液中的SMP濃度增加，從而容易被膜表面吸附形成凝膠層，導致過濾阻力增加，膜通量下降。張軍[13]等研究表明,復合型MBR能維持較低的懸浮生物量濃度且保證高生物總量,從而有效地減緩膜過濾阻力的上升和膜堵塞.
生物強化技術(Bioaugmentation)又稱生物增強技術，是通過向廢水處理系統中投加篩選的優勢菌種和基因重組合成的高效菌種，以強化原處理系統中生物反應的能力，達到對某一種和某一類有害物質的去除或某方面性能的優化目的，龐金釗等[14]在用MBR處理洗車廢水過程中發現難降解有機物在反應器內累積，混合液的COD比進水COD高幾倍，投加優勢菌種來實現對難降解物的去除，能夠有效減輕膜截留形成的膜污染。生物強化技術不僅可以促進對目標物的降解而且某些特定菌的投加還能抑制絲狀菌膨脹，降低污泥產量和污泥黏度。投加EPS黏性小的優勢菌，可以減緩膜污染。
3.2 優化膜生物反應器的運行條件
控制合理的曝氣強度和抽吸時間可以有效地減少顆粒物質在膜面的沉積，減緩膜污染。膜面沉積層的去除效率可以通過提高空氣流率或曝氣強度來提高，而空氣流率對沉積層的去除效率又受到流速標准差的影響，亦即空氣流的紊流程度的影響[15]。通常曝氣強度越大，膜面流速越高，但N.Devereux[16]等發現，膜面流速的增加使得膜表面污泥層變薄，有可能造成不可逆污染，因此控制合理的曝氣強度可以有效的減緩膜污染。如果膜面沉積較嚴重，應該停止出水進行空曝，空曝是去除膜面沉積層的有效方法之一。除了控制合理的曝氣強度外還包括錯流過濾、定期的反沖或反吹和控制混合液的溫度等措施。Magra和Itoh的實驗結果表明，溫度的變化會引起污水粘度的變化，溫度升高1℃可以使膜的通水量增加2%，但升高溫度會直接影響膜本身的壽命，同時對微生物的生長也產生影響，因此如果情況允許，膜生物反應器應盡量在常溫下運行[6]。
3.3 膜材料的選擇
膜的親疏水性、荷電性會影響到膜與溶質間的相互作用大小，通常應選用孔徑適合，孔隙率高，帶有負電，親水性的膜，自然憎水性的膜要進行膜面改性。膜面改性是在膜表面引入親水基團，或用復合膜手段復合一層親水性分離層，或用陰極噴鍍法在膜表面鍍一層碳[17]。J.Pieracci等研究表明，改性後的膜可以增加 25%的膜通量，減少 49%的生物污染[18]。目前，膜面改性和形成動態膜的防治技術應值得注意。
3.4 膜的清洗
盡管採用合理的設計、操作等措施減緩膜污染，但長期使用後膜表面還可能產生沉積和結垢，使膜孔堵塞，膜出水量下降，因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。常用的方法有物理清洗、化學清洗、超聲波清洗以及上述方法的綜合技術。物理清洗的方法主要有空曝氣、高流速水沖洗、海綿球機械擦洗、反沖洗、反向脈沖和電泳等。化學清洗主要是酸洗和鹼洗，酸類清洗劑（常用濃硫酸和鹽酸等）可以溶解並去除礦物質和鹽類，而鹼洗（常用次氯酸鈉和氫氧化鈉等）可以有效地去除蛋白質等有機污染物及膜內微生物，一般兩者結合使用效果更好。超聲波能夠在清洗溶液中形成極大的擾動，並伴有強大的沖擊波和微射流，能與污染膜充分接觸和作用，較常規的物理清洗方法更好，能夠使膜通量恢復54%[19]，與超聲波結合的化學清洗效果一般要優於常規化學清洗。採用曝氣清洗、超聲波清洗、NaClO鹼洗、HCl酸洗可有效地使污染膜的通量恢復。黃霞等[20]對污染膜進行物理和化學清洗試驗表明，常規物理清洗可使濾餅層大部分脫落，但對膜過濾性能的恢復效果較差，鹼洗對膜過濾性能的恢復作用顯著，這表明有機污染對膜阻力的貢獻最大。
3.5 其他
在膜過濾設計中，還應注意減少設備結構中的水流死角，以防止滯留物在此變質，擴大膜污染。為防止污泥在中空纖維絲間淤積，中空纖維膜應製成平板狀(而不是成束設計)，然後組裝成矩形，且底部曝氣(兼有氣水劇烈沖刷膜表面的作用)，這些都可有效地防止膜污染，延長膜的清洗周期[6]。如果膜長期停止使用(5d以上)，在保養時需用0.5%甲醛溶液浸泡，膜的保養原則是保持膜的濕潤並針對膜的種類採取不同的方法，如聚碸中空纖維膜須在濕態下保存，並以防腐劑浸泡。
在水資源日益短缺的今天，膜生物反應器作為一種新型的廢水處理技術，特別是在污水資源化的進程中，倍受國內外的普遍關注。但是膜污染仍然是影響膜生物反應器大范圍推廣的主要障礙之一，因此研究膜污染，研發抗污染的膜生物反應器是目前急需的。相信隨著膜污染機理及防治方面研究的不斷深入，膜質量的提高，膜污染控制方法的不斷完善，膜生物反應器將會更好地應用和推廣。
目前，有關投加粉末活性炭控制膜污染的研究和報道較多，但投加顆粒活性炭以及活性炭的投加量的文獻很少，本課題重點研究活性炭粒徑大小及投加量對減緩膜污染的影響，具有很強的實用意義，對控制膜污染、促進膜生物反應器的實際應用起到較重要的作用。

7. 超濾膜表面接觸角的大小與什麼有關系

您說的是不是 水分子的表面接觸大小？？

1.接觸角越小，親水性越好，對水有較強的版吸引權力。（他們表面具有潤濕的化學特性）

2.大多數膜截留的污染物是疏水性的物質，如膠體，蛋白質，脂肪。

3.當膜材質為親水性時，污染物質為疏水性。污染物質與膜表面的接觸角較大，在膜表面聚集成球狀。簡單的反洗即可恢復膜的通量，大大降低了化學清洗的頻率。因此膜的抗污染特性好。

4.當膜的材質為疏水性時，污染物質為疏水性，污染物與膜表面的接觸角小（類似與化學的相似相容的原理），附著在膜表面，與膜表面的接觸緊密。簡單的反洗無法恢復膜的通量，需要高頻率的化學清洗。因此膜的抗污染特性差。

8. 超濾膜在水處理中的污染及其控制措施

影響膜污染主要有膜或膜組件自身特性、運行條件、原水水質、污泥混合液的性質等四大因素。

膜污染的防制措施

通過有效的技術可以盡量延緩膜污染的進程，降低膜污染的程度，在防控濃差極化和膜污染面的研究主要集中在改良膜的性質、改變原水的特性、優化分離操作條件及對膜進行預處理、定期反沖洗等方面。前面影響因素中已提到很多方面，這里主要對預處理方法和定期反沖洗進行闡述。

1.預處理

它是降低膜污染的研究方法之一，其中包括混凝、吸附、預氧化、預過濾等方法。預處理影響膜的過濾性主要表現為三個方面：改變污染物粒徑分布；改變污染物之間相互作用或它們在膜表面的沉積性；抑制微生物生長或是去除可生物降解的微生物。混凝是目前為止用得最為廣泛和有效的預處理方法，研究表明投加混凝劑後能大大降低膜污染，增加膜通量，而且比投加活性炭更為有效。活性炭投加能吸附水中8～15μm的顆粒，而這些顆粒是控制膜通量的主要因素。但過多地投加活性炭可能會加劇膜污染，目前國內普遍採用的是2g/L的投加量。採用強氧化劑如氯、過氧化氫、高錳酸鉀、臭氧等來氧化和改變有機物組成部分，從而改善出水水質，減輕膜污染。國內外對於預氧化控制膜污染的研究主要限於臭氧。適度的臭氧預氧化能增加了可生物同化有機碳和改善污泥性質,從而可能減輕膜污染，發現臭氧化能夠促進活性污泥中微生物細胞的分解和控制絲狀菌膨脹，從而減輕膜污染。然而有研究表明臭氧的投加對控制膜污染效果不明顯,甚至有可能加重膜污染，而且由於強氧化性，可能會氧化膜，從而損害膜，並容易產生一些副產物，因此預氧化工藝還在不斷研究中。使用填充床過濾器或是其它膜預過濾來去除部分可能對後續膜有污染的物質，疏水性粗孔徑膜能很好低吸附有機污染物，因此在預處理使用疏水性粗孔徑膜非常有效。

2.膜沖洗

研究表明對膜組件進行定期清洗可在很大程度上恢復膜通量。膜的清洗包括物理沖洗、化學沖洗、物化聯合沖洗以及電沖洗。物理清洗是用機械方法從膜面上去除污染物,包括多種方法。如正方向沖洗、變方向沖洗、透過液反壓沖洗、振動、排氣充水法、空氣噴射、自動海綿球清洗、水力方法、氣液脈沖和循環洗滌等。但該法僅對污染初期的膜有效,清洗效果不能持久。

研究表明:單獨進行水反沖洗不能夠有效去除膜面的阻垢層。化學清洗實質上是利用化學試劑和沉積物、污垢、腐蝕產物及影響通量速率和產水水質的其他污染物的反應去除膜上的污染物。化學試劑主要包括酸、鹼、螯合劑和按配方製造的產品等。採用鹽酸、氫氧化鈉及次氯酸鈉三種清洗劑結合清洗PVDF膜效果很好，但是單獨的進行化學清洗只能減小污染物對膜的粘滯性,不能將污染物有效去除，而且進行化學清洗時,水溫、加葯量及清洗時間是決定清洗效果的重要因素。將物理和化學清洗方法結合使用可以有效提高清洗效果, 如在清洗液中加入表面活性劑可使物理清洗的效果提高。電清洗是一種十分特殊的清洗方法。在膜上施加電場, 則帶電粒子或分子將沿電場方向移動, 通過在一定時間間隔內施加電場, 且在無需中斷操作的情況下從界面上除去粒子或分子。這種方法的缺點是需使用導電膜及安裝有電極的特殊膜器。清洗劑的選擇決定於污染物的類型和膜材料的性質。

在清洗方案的選擇中,應考慮以下因素：清洗設備的要求, 膜的類型和清洗劑的相容性,系統的結構材料,污染物的鑒定,使用過的清洗液的排放條件及由此造成的影響。

9. 超濾膜一般有哪些材質，各有什麼特點

超濾膜材質：

PAN材質

PAN是較早應用的一種膜材料，本身為種親水性材料，易內於成膜。但容強度低，脆性大，耐酸鹼程度較弱，但制膜成本低。

應用於凈水過濾，尤其是家用凈水器。

PVC材質

強度和伸長率比PAN好，不易斷絲，材料來源廣泛，價格低廉。缺點是非親水性材料，需親水改性才能製成性能優良的超濾膜。

應用於凈水過濾，工業水處理。

PS材質

具有良好的化學穩定性,耐酸鹼性好，透水性能較好,強度比較好，耐高溫，生物融合好，但原料價格很較高，可做很低的截留分子量的超濾膜。

適合特殊物料分離，濃縮提純以及耐高溫的特殊應用。

PVDF材質

此種材質最大特點是，伸長率極高，不易斷絲。耐酸鹼性很好，抗污染性強，耐化學清洗及耐高濃度的余氯溶液。其缺點是材料成本很高，過濾精度低，表面強度低。

適合工業廢水處理的應用。

PP材質

材料價格低，制膜過程環保，低耗，成本低，耐酸鹼性很好，耐有機溶劑。通常採用拉伸法生產，達到微濾級，過濾精度低，容易受污染，不易反洗恢復，強拉伸強度高，膜面積大。

應用於凈水過濾，污水處理。

10. 超濾膜如何檢測質量

1、膜絲指標，包括，膜絲壁厚均勻度，孔隙率、強度韌性，不同分子量的純水專通量，膜絲泡點壓屬力
2、澆鑄技術，膜絲經過高溫環氧樹脂，澆鑄在殼體後，穩定程度
3、膜元件氣密性。等
如果超濾膜做成系統後，還有很多質量店要確認的
如果需要了解詳細信息，請私聊