关于陶瓷膜设备的清洗

陶瓷膜设备被污染后，渗透通量会减少，陶瓷膜的通量和分离性能可以通过清洗来恢复。近年来，提出了去除陶瓷膜污染的各种清洗方法，主要包括物理清洗、化学清洗、电清洗和超声波清洗。

1.陶瓷膜物理清洗法

物理清洗是指用人工或机械的方法从陶瓷膜表面或膜孔中去除污染物，主要用水或气冲洗。常用的物理清洗方法通常包括低压高速清洗、反压清洗和两者的结合。低压高流速清洗是指在低工作压力下尽可能增加膜面流速，这种方法降低了溶质分子在膜面停留的概率。反压清洗是指在陶瓷膜的透液侧施加压力，使透液反向透过陶瓷膜。这种方法一方面可以冲走堵塞在陶瓷膜孔内的污染物，另一方面对材料液侧陶瓷膜表面的附着层也有一定的冲洗作用。物理清洗包括正向冲洗、变向冲洗、振动、排气冲洗、空气喷射和循环清洗等。中药复方水提液过滤澄清实验采用微滤陶瓷膜错流法进行。结果表明，工作压力为O.1-0.2MPa，温度为40-100℃，在雷诺数1800-2500之间，可以有效地减少滤液对膜管的污染，用碱液或热水反向反冲洗膜，是解决陶瓷膜污染的较好方法。此外，添加凝血剂还可以有效地去除陶瓷薄膜表面的污染物，凝血对陶瓷膜污染的恢复取决于过滤过程中膜表面形成的污染物的性能。通过研究发现，在直接过滤原水的情况下，反冲洗膜的渗透通量仅为初始通量的40%，并添加了混凝剂4mg/L和10mg/L(以Al反冲洗后的通量完全恢复。

2.陶瓷膜化学清洗法

在实际操作中，对于污染严重的陶瓷膜，单靠物理清洗很难完全恢复膜通量，必须借助化学清洗。化学清洗方法有很多实践经验和技巧，通常由于陶瓷膜表面形成的附着层性质不同，所采用的方法也有很大的不同。根据陶瓷膜污染物的类型和污染程度，以及陶瓷膜的物理化学性质，应选择化学清洗剂。清洁剂中的无机酸主要用于清除污垢，将污染物中的一些不溶性物质转化为可溶性物质；碱主要用于去除油脂、蛋白质、藻类等生物污染、肢体污染和大部分有机污染物；整合剂主要与污染物中的无机离子络合，形成高溶解度的物质，从而减少沉积在膜表面和孔内的盐和吸附的无机污染物。对于不同的材料和液体，也可以将几种清洁剂作为特殊的清洁剂进行适当的混合，或者采用酸碱交替清洁的清洁方法。使用的化学清洗剂必须与陶瓷薄膜材料兼容，并严格按照陶瓷薄膜制造商提出的条件（压力、温度和流量等）进行清洗，以防止对陶瓷薄膜造成不可逆的损坏。对于不同种类的陶瓷膜污染，应分析污染物，并用适当的药剂进行清洗。一般来说，陶瓷膜污染是由多种污染引起的。采用单一的清洗方法，效果不明显。在实践中，可以使用多种药物液体按顺序清洗。另外，在清洗过程中要注意清洗液的温度，pH控制清洁条件，如值和清洁流量。在油田含油污水的陶瓷膜过滤试验中，以表面活性剂、整合剂、烧碱为主的复合碱清洗剂取得了良好的清洗效果。采用反向脉冲清洗等清洗工艺，进一步增强了清洗效果，消除了膜污染的积累，更好地解决了陶瓷膜清洗的问题。

3.陶瓷膜电清洗法

电清洗是在陶瓷薄膜上施加电场，使带电粒子或分子沿电场方向移动，在一定时间间隔内施加电场，界面上的粒子或分子可以在不中断操作的情况下清除，即依靠电场降低浓度差极化，增加陶瓷薄膜的通量。这种方法的缺点是需要使用导电膜和安装有电极的特殊膜。

4.陶瓷膜超声清洗法

上述三种清洗方法在一定程度上提高了陶瓷膜的渗透量，但有可能吸引新的污染物并破坏系统的膜材料。此外，在操作和清洁之间有许多转换步骤。超声具有穿透膜组件和可实时检测的潜能，超声波清洗越来越引起人们的研究兴趣。国外学者使用超声波清洗装置对陶瓷薄膜进行清洗，并进行了更系统的研究。主要采用离线清洗试验装置进行清洗试验。陶瓷薄膜安装在由不锈钢制成的错流过滤制成薄膜过滤装置。该装置通过液体，水平浸入水超声波清洗罐中，以水为声学介质，一般将污染的陶瓷膜组件放入超声波清洗装置中进行清洗。外国学者还研究了采用超声波等清洗方法来提高陶瓷膜的通量，减少陶瓷膜的污染。超声波与物理(前冲洗)清洗方法相结合，比超声波和前冲洗单独使用效果要好。用超声波和表面活性剂瓷膜采用超声波和表面活性剂结合清洗，结果表明两者的结合优于任何一种清洗方法。表面活性剂增加了超声波清洗的效果，在清洗过程中相互补充，大大提高了膜量。使用阴离子表面活性剂(SDS)浓度优化与超声波结合清洗，得到η(SDS)的优值为8mmol，在这种情况下，与超声波结合的清洁效率达到78%。在不同的操作条件下，采用错流装置清洗受污染的超滤陶瓷膜和微滤陶瓷膜，得出结论，超声波结合水冲洗是一种有效的清洗方法。

国内一些科研机构对超声波清洗陶瓷薄膜污染进行了相关研究，但大多数研究只是其中的一个或几个方面，这是不够系统的。黄霞将超声波与其他清洗方法相结合，研究了陶瓷薄膜生物反应器对微污染源水的污染和清洗，发现超声波清洗大的表面秸秆附着生长类型MBR与超声波结合的化学清洗效果明显，污染膜效果明显。

目前，一些文献已经报道了其他一些清洁方法，包括系统中的海绵球、机械振动、鼓气等，在研究阶段取得了良好的清洁效果，但在实际应用中仍存在一些问题。无论采用哪种方法清洗陶瓷膜，都会对陶瓷膜造成损坏。因此，应尽量提高清洁质量，减少清洁次数；同时，应及时清洁陶瓷膜，以降低清洁难度。