利用电泳迁移运动抑制膜面微粒沉积的研究

利用电泳迁移运动抑制膜面微粒沉积的研究*赵宗艾　柴里哈·拉赫　刘姝红　钟富优　　　　　　摘　要　本文介绍了附加直流电场的十字流膜过滤,并着重探讨了附加电场使料浆中悬浮微粒产生电泳迁移的作用,作者还介绍了间断加电的研究,根据试验结果说明间断加电可望获得较好的节能效果。关键词　电膜滤,电泳迁移,膜面沉积层　　1、　理论基础1.1　膜过滤中的沉积层膜过滤是膜分离技术中应用最早、最广的一种,无论是微孔过滤(Microfiltration)还是超滤(Ultrafiltration)都是使用具有相应孔径的滤膜,在流体压力差作用下,利用膜对分离组分的尺寸选择性,将大于膜孔尺寸的微粒及大分子溶质截留,而使小于膜孔尺寸的粒子或溶剂透过滤膜,特别是微孔过滤,对于原料液中大于额定孔径的微粒的截留和阻拦作用主要局限于膜的表面,当然由于微粒的架桥筛分以及少量小于额定孔径的微粒在孔隙内的吸附,也有一定的截留作用,孔隙内的吸附则是造成膜孔堵塞的重要原因,膜过滤中膜面的截留作用很容易就形成膜面沉积层,即便是在膜过滤中都采用十字流(Cross-flow)原理,原料液沿着膜表面具有相当的流动速度,利用流体的剪切作用可以使膜面的沉积层减薄,但是流体压力差引起的微粒流动总是指向膜面的,膜面沉积层总是会存在的。膜面沉积层是膜滤阻力的重要组成部分,随着膜滤过程的延续,沉积层厚度将不断增长,并被流体压力不断压实,因此膜滤阻力也会不断增长,这是造成膜滤速率迅速衰减,膜滤组件生产能力降低的关键问题之一,在滤液穿过沉积层进入滤膜孔隙时,还会进一步将较小的微粒夹带到沉积层孔隙及膜孔中,加速其堵塞,这将进一步恶化膜滤过程。1.2　附加直流电场对膜滤中沉层的作用大多数微细颗粒均带有剩余电荷,而且多是带有净负电荷,不同物质所带电荷不同,可以通过试验得以测定。当在滤室中置入电极:在膜的对面置入正极,在膜的背面置入负极时,悬浮于原料液中的带电微粒将受直流电场作用,而产生所谓的“电泳迁移”,即直流电场使带负电的微粒游向正极,这时滤室中的微粒传质过程如图1,流体压力差使微粒向膜面沉积,由于膜面微粒浓度高于滤室主体流,而产生背向膜面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者:赵宗艾教授,天津大学化学工程系硕士导师,主要从事动态过滤及膜过滤的技术开发及应用研究。地址:天津市南开区卫津路