張鳳

【摘 要】動態(tài)膜屬于分離膜，并且是其中較為特殊的類型。自動態(tài)膜技術(shù)起步以來，動態(tài)膜技術(shù)一直在環(huán)境中有著極為重要的作用。論文介紹了動態(tài)膜技術(shù)的發(fā)展概況，并結(jié)合筆者多年來的研究，論述分析了動態(tài)膜技術(shù)在環(huán)境中的應(yīng)用以及未來的前景。

【關(guān)鍵詞】動態(tài)膜技術(shù)；環(huán)境；制備；應(yīng)用 隨著時代的發(fā)展，環(huán)境保護也越來越受到人們的重視。在這樣的條件下，如何治理環(huán)境污染成為人們不得不思考的問題。動態(tài)膜技術(shù)因為出水水質(zhì)優(yōu)良，操作簡便易行，從而受到業(yè)界專家學(xué)者們的廣泛關(guān)注。所謂的動態(tài)膜技術(shù)，指的是利用活性污泥或者預(yù)涂劑等涂在膜的表面上，從而形成新膜，也可稱之為次生膜。作為一種先進的環(huán)境治理技術(shù)，動態(tài)膜在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛。筆者結(jié)合多年來的研究，分析了動態(tài)膜技術(shù)的發(fā)展，并論述了該技術(shù)在環(huán)境應(yīng)用中的情況。

1.動態(tài)膜技術(shù)概述

人們在研究膜的過濾時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液中存在的懸浮顆粒與膠體在壓力的作用下時，會被吸附或者截留在膜的表面。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，膜的通量就會下降，這種現(xiàn)象被稱為膜污染。所以，膜污染在膜分離技術(shù)中是需要極力避免的。但是有些科學(xué)家卻通過研究發(fā)現(xiàn)，雖然濾餅層將會導(dǎo)致耗能量增加，但對于小顆粒的截留效果顯著，從而提高膜的過濾分離的性能，甚至在與其他相同條件規(guī)模的膜相比時，動態(tài)膜的滲透性也更優(yōu)良。因此，研究動態(tài)膜的積極效果變成為當(dāng)時的主流。動態(tài)膜技術(shù)研究開始較早的是當(dāng)時的美國原子能實驗室的科學(xué)家，他們發(fā)現(xiàn)ZrOCl2動態(tài)膜的反滲透效能。但是因為當(dāng)時的膜分離技術(shù)研究進展并不理想，因此動態(tài)膜技術(shù)的研究也發(fā)展緩慢。隨著時代的發(fā)展，膜材料種類的不斷增多，使得動態(tài)膜技術(shù)借著膜分離技術(shù)的東風(fēng)，進行了有一次的研究突破。對于動態(tài)膜的研究，最初的研究點是它的反滲透，隨著研究的不斷深入，人們迅速擴展到超濾領(lǐng)域，比如利用動態(tài)膜技術(shù)進行果汁過濾、蛋白質(zhì)回收以及廢物微生物處理上等。目前來講，對動態(tài)膜技術(shù)的研究氛圍兩個方面，第一為優(yōu)化動態(tài)膜制備條件，第二為優(yōu)化動態(tài)膜運行。

2.動態(tài)膜的制備

2.1動態(tài)膜制備的基礎(chǔ)理論

根據(jù)相關(guān)文獻研究，動態(tài)膜制備需要具備以下幾個條件：第一，相關(guān)載體必須能夠有效的保持動態(tài)膜；第二，為了保障動態(tài)膜的制備以及運行，需要錯流分離方式的相關(guān)組件；第三，如果要形成膜，其懸浮液的濃度必須介于1-20g/L之間。只有具備了上述三個條件，動態(tài)膜的制備才能夠成功，此時，動態(tài)膜可以在短短的幾分鐘內(nèi)就可以形成，隨后進入到緩慢、穩(wěn)定的狀態(tài)。一般來說，動態(tài)膜形成的過程可以分為兩個階段，在第一個階段內(nèi)，截流量會隨著壓力的增大減小，第二階段，隨著壓力的增大截流量也會相應(yīng)的增大。根據(jù)研究研究可以知道，根據(jù)中間機制公式：

當(dāng)處于第一階段時，因為載體孔被堵塞，所以當(dāng)過渡結(jié)束后就形成濾餅層，此時膜通量的計算公式為：

因為濾餅的形成機制所描述的是動態(tài)膜形成過程的最后一個階段，也就是t-1/2～J的關(guān)系圖中可以和理論想通的前半段，所以實驗與理論數(shù)據(jù)的分差點所對應(yīng)的時間就是過濾的時間。

2.2動態(tài)膜的制備方法

一般來說，根據(jù)形成方式，動態(tài)膜可分為兩類，第一類稱為預(yù)涂膜，而預(yù)涂膜又可以分成使用膠體溶液以及使用懸浮液兩類；第二類稱為原液形成膜，也就是通過將需要處理的廢液制作成動態(tài)膜的制備液，并進行過濾獲得動態(tài)膜。在進行動態(tài)膜的制備時，需要使用過濾裝置過濾懸浮液或者膠體溶液。過濾裝置常用的一般是錯流過濾方式。在使用懸浮液制備動態(tài)膜時，需要將粒子密度控制在1μm以內(nèi)并且保持粒徑的分布范圍在很小的范圍內(nèi)，因為載體孔的孔徑在1μm以內(nèi)。雖然通過懸浮液制作動態(tài)膜較為方便，但是如果要將動態(tài)膜的粒徑范圍控制在1以內(nèi)則比較困難。需要注意的是，利用小粒徑粉體制備懸浮液時可能會發(fā)生團聚現(xiàn)象，這樣會嚴重影響動態(tài)膜的使用效果。因此可以通過利用化學(xué)溶膠—凝膠法制備。利用此種方法，可以獲得的膠體分散溶液中的溶質(zhì)的粒子的粒徑在1-100nm之間，并且可以獲得良好的分布范圍。這種方法制備的動態(tài)膜的孔徑較小。

3.動態(tài)膜在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1動態(tài)膜在環(huán)境中的應(yīng)用研究分析

眾所周知，動態(tài)膜技術(shù)仍處于發(fā)展過程，因此它并沒有像其他的膜分離技術(shù)一樣被廣泛的應(yīng)用于某一特定的領(lǐng)域。但是目前動態(tài)膜技術(shù)在廢水處理方面有著一定的基礎(chǔ)，經(jīng)常被用來處理的廢水包括生活廢水、污水處理廠處理的二級出水、食品生產(chǎn)廢水、其他的工業(yè)廢水以及含聚合物的廢液等等。一般來說，利用動態(tài)膜技術(shù)進行食品廢水處理的應(yīng)用比較常見，如有學(xué)者介紹了由蔗糖糖蜜以及甜菜糖蜜在多孔陶管上形成的動態(tài)膜的澄清作用進行的比較堅定。通過鑒定的結(jié)果是蔗糖糖蜜的動態(tài)膜更加致密，孔結(jié)構(gòu)也比較均衡，而甜菜糖蜜的懸浮粒子的截留能力稍微弱一些。此外，還有人曾研究過菠蘿汁原液在多空氧化鋁膜組件上的過濾特性。

25℃時不同條件下的動態(tài)膜過濾菠蘿汁的滲透通量變化

3.2動態(tài)膜的清洗與再利用

高頻反沖洗方法對普通濾膜效果顯著，但是因為動態(tài)膜的特性導(dǎo)致一旦使用這種方法就會破壞動態(tài)膜的結(jié)構(gòu)。所以，對于動態(tài)膜的清洗來說，只有當(dāng)動態(tài)膜運行了一定的時間后，其阻力達到一定的程度以后才進行徹底的清除，然后再重新進行涂膜。當(dāng)需要清除動態(tài)膜時，可采用機械清除或者化學(xué)清除的方法。一般來說，機械清洗的成本較低，比如使用自來水進行反沖洗或者使用刷子清洗等，而使用化學(xué)清除的方法則較為復(fù)雜。根據(jù)實驗結(jié)果可以證明，使用刷子對動態(tài)膜清洗后，其通量基本上可以到達原先的水平，這比化學(xué)清除，如汽水清洗、酸清洗等效果更為有效。

4.總結(jié)

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)有理論資料并進行多次實踐后正面，動態(tài)膜技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，對于各種相關(guān)指標(biāo)的去除效果都非常良好。對于目前來說，雖然動態(tài)膜技術(shù)的研究更多的還是處于起步階段，但是我們不能忽視它在環(huán)境領(lǐng)域中的作用。隨著科技的進一步發(fā)展，動態(tài)膜技術(shù)必將成為今后的一項受人追捧的熱門技術(shù)，因此可以說，動態(tài)膜技術(shù)在環(huán)境應(yīng)用中將會有更有利的環(huán)境與技術(shù)，其前景十分廣闊。

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