膜的污染與清洗

如前所述，膜污染即是指膜在使用過程中，盡管操作條件保持不變，但其通量仍逐漸降低。膜污染的主要原因是顆粒堵塞和膜表面物理吸附。如料液中的激粒。膠體被子或落威分子由于與膜之間存在物理化學作用而在腹表面及膜孔中沉積，使腹孔堵喜或變水，膜圓增大，膜的滲透速率下降。料液中的組分在膜表而沉和形成的污染層即凝我層將增加膜過程的阻力，該阻力可能遠大于膜本身的阻力。

膜污染產生的滲透流率下降常與料液性質的變化或者濃度極化引起的滲透流率下降相混涌。在超濾過程中，隨著料液中固含量增加，其黏度和密度增加，擴散系數下降，因而滲透流率下降。濃度極化的結果，在膜面上形成溶質濃度的局部增加，由于邊界層流體阻力增加，或者由于局部滲透壓的升高，減少了傳質推動力，使膜滲透流率下降。但是濃度極化產生的作用是“可逆”的，即降低膜兩側壓差或降低料液濃度，這種作用的影響在二定程度上可減少。而對膜污染而言，往往具有不可進性。當膜污染嚴重時，將使超濾過程無法正常進行，所以必須對污染膜進行清洗，以確保超濾過程的正常運行。膜的主要污染因素及其影響分述如下。

膜面與料液間分子作用

膜污染現象非常復雜，很難從理論上分析。甚至對一種給定溶液，其污染也是取決于濃度、溫度、pH值、離子強度和具體的相互作用力(氫鍵、偶極一偶極作用力)等物理和化學參數。

膜的特性，如表面電荷、憎水性、粗糙度等對膜的有機吸附污染及阻塞有重大影響。例如，由極性的、親水性的聚酰胺聚合材料制成的納濾膜，其造成膜污染的有機物主要是如脂肪酸的兩性有機物。它們都是陰離子表面活性劑，在聚酰胺膜面上的吸附可能由氫鍵作用、色散力吸附和憎水作用進行。這些表面活性劑吸附層的形成，使水分子要透過膜就必須消耗更高的能量，最終導致產水量的下降。

而非極性的、憎水性的有機物(如高碳烷烴)對膜的污染，是由于憎水性有機物與水間的相互作用使這些擴散慢的有機物富集在膜面上，即表現為憎水性的高分子低擴散性的有機物會濃縮在膜面上；而高分子有機物的濃差極化也有利于它們吸附在膜面上；此外，水中離子(主要是Ca²⁺）與有機物官能團相互作用，會改變這些有機物分子的憎水性和擴散性。