电场强化错流膜过滤的研究_胡婧逸

电场强化错流膜过滤的研究胡婧逸，邓慧萍，商冉（同济大学环境科学与工程学院，上海200092）错流膜过滤技术被广泛应用于分离和去除原水中的悬浮微小物质。但是，由于膜污染及浓差极化导致膜通量下降，成为该技术广泛应用的制约因素。膜污染是一个物理、化学、生物过程相互作用的复杂现象，Yamamura等［1］通过用微滤膜过滤地表水的试验后得出膜污染的机理：含铁化合物、碳水化合物或蛋白质等相对较大的颗粒会覆盖膜表面或缩小膜孔；而小分子颗粒（如含锰化合物或腐殖酸）会进一步堵塞这些变小后的膜孔，最终导致膜表面形成不可逆的膜污染。而一般进水悬浮物质和膜都是带有电荷的，这些电荷之间相互作用使颗粒沉积下来，也会产生膜污染。在处理含有亲水基团的大分子物质时，膜表面会产生凝胶层，不仅造成膜滤速率迅速衰减，而且还会缩短膜的使用寿命，收稿日期：2009-02-17；修回日期：2009-04-24摘要：电场强化错流膜过滤技术可有效改善膜污染和浓差极化对错流过滤带来的不利影响。就电场膜过滤装置、机理、外加电场及影响渗透通量的因素这4个方面进行综述。目前研制的新型附加电场中空纤维膜组件克服了传统膜过滤组件的缺点，显示出很大的工程应用前景。电场强化错流膜过滤中会发生电泳和电渗等电动力学效应以及电化学效应。电泳是减缓膜污染一个主要因素，电泳和电渗两者共同作用，可以大幅提高过滤通量。采用脉冲电场可以减缓过滤速率的衰减幅度，节省单位体积滤液的电功率比耗。当颗粒具有较高Zeta电位、外加场强及跨膜压力接近临界值、错流速率较高时，过滤通量极限值将会得到提高。关键词：错流；电场强化；电场膜；膜污染；通量中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：%1009－2455（2009）04－0013－06AstudyofelectricallyenhancedcrossflowmembranefiltrationHUJing-yi，DENGHui-ping，SHANGRan（EnvironmentalScienceandEngineeringDepartment,TongjiUniversity,Shanghai200092,China）Abstract：Thetechnologyofelectricallyenhancedcrossflowmembranefiltrationcanamelioratetheadverseimpactsofmembranefoulingandconcentrationpolarizationeffectively.Fouraspects:electrofiltrationdevice,mechanism,appliedelectricfieldandfactorswhichaffectfiltrationfluxofthesaidtechnologywerereviewed.Anewlydevelopedexternalelectricfieldhollowfibermembranemoduleovercomestheshortcomingsoftraditionalmembranefiltrationmodule,andshowsbrightprospectsofengineeringapplication.Electrokineticeffect—electrophoresisandelectroosmosis,aswellaselectrochemicaleffectcanhappenduringtheprocessofelectricallyenhancedcrossflowmembranefiltration.Electrophoresisisthemainfactorthatcausethemembranefouling,andthroughthecooperativeeffectofitandelectroosmosis,thefiltrationfluxcanbegreatlyimproved.Thepulsedelectricfieldcanslowdownthedecreasingdegreeoffiltrationvelocityandsavetheconsumptionofelectricpowerperunitvolumeofpermeate.WhenthesuspendedparticlespossesseshigherZetapotential,externalelectricfieldisstrong,transmembranepressureapproachescriticalvalueandcrossflowvelocityishigher,thelimitingfiltrationfluxcanbeincre