本文转自:全国能源信息平台【能源人都在看|MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化( 三 )


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图5中空纤维膜丝的机械性能对比
3.2.2膜丝亲疏水性的变化
对3个MBR工程中使用的膜丝和新膜进行接触角测定 , 探究膜丝亲疏水性的变化 。 3个MBR工程中使用的PVDF中空纤维超滤膜均通过添加亲水性试剂来增强膜表面的亲水性 , 水接触角由改性前的90°左右降为40°~60° 。 一般 , 小于90°的接触角称为亲水接触角 , 大于90°的接触角称为疏水接触角 。 接触角越小 , 说明膜丝表面的亲水性越好 。 经测定 , 新膜、洋里四期、洋里二期和祥坂膜丝的接触角分别为60.8°、65.0°、85.7°和76.1° 。 可以看出 , 洋里二期和祥坂的膜丝接触角比新膜增大较多 , 这是由于化学清洗导致亲水性添加剂析出 , 膜表面亲水性降低 。 洋里四期的膜丝接触角较小 , 亲水性与新膜接近 , 这可能是因为经过化学清洗剂较长时间的破坏 , 膜表面亲水性添加剂全部析出 , 而后化学清洗剂对PVDF膜进一步破环 , 从而导致膜孔径变大、膜表面毛细孔作用增强 , 亲水性反而增强 。
3.2.3膜丝表面官能团的变化
通过红外光谱分析表征膜表面官能团的变化 , 结果见图6 。 可以看出 , 新膜呈现典型的PVDF特征光谱 。 与新膜对比 , 使用后的膜在3330cm-1处均出现了新的吸收峰 , 该峰对应的是O—H伸缩振动 , 为有机物的化学键 , 说明这些有机物是造成膜污染的原因之一;在1720cm-1处为C=O键吸收峰 , 是膜表面添加的一些亲水性物质 , 对于使用过的膜丝 , 该峰都出现了明显的减弱 , 说明清洗剂对亲水性添加剂有一定的破坏 , 洋里四期的膜表面该峰几乎消失 , 表明膜表面亲水性添加剂破坏严重 。 该结果与接触角数据基本一致 , 进一步说明洋里四期的膜表面亲水性添加剂已经析出 。
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04结论
①所调研的3个MBR工程现有的膜清洗方案能够去除部分污染物 , 使膜通量在一定程度上恢复;恢复性清洗后 , 膜表面的有机污染物和无机污染物均仍有部分残留;洋里四期的膜清洗效果较差 , 表面絮体纤维残留较多;无机污染元素主要是Ca、Fe , 柠檬酸对含Fe元素的无机污染物具有较好的去除效果 , 祥坂的膜总体酸洗效果较差 。
②对比不同使用年限的膜性能变化发现 , 随着使用时间的增加 , 膜的机械强度下降;膜清洗频率对膜机械性能有一定影响 , 清洗频率增加在一定程度上会加速膜老化 , 使膜丝韧性变差 , 更脆 , 更容易发生断丝现象 。
③长期的清洗会导致膜的亲水改性物质析出 , 造成膜的疏水性增加;当膜的亲水性添加剂全部析出后 , 清洗剂会进一步损伤膜表面 , 造成膜的通透性增加 , 膜的亲水性亦增加 。
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