MBR工程长期运行中的膜清洗效果和膜性能变化( 三 ) 本文转自：全国能源信息平台

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图4 清洗前后膜表面污染物残余情况
3.2 膜性能的变化
3.2.1 膜丝机械性能的变化
采集3个MBR工程使用过的膜丝进行机械性能测试，与新膜进行对比，探究其拉伸强力和伸长率的变化，结果见图5 。可见，使用过的膜丝的断裂拉伸强力和伸长率与新膜相比均呈下降趋势，说明膜丝使用后其机械性能有损伤。次氯酸钠和酸、碱对膜丝都会造成损害，加速膜老化。洋里四期在运行了5年以后，其膜丝的断裂拉伸强力和伸长率均明显低于洋里二期和祥坂（运行时间均为2年左右），说明随着使用年限的增加，碱性和氧化性清洗剂对超滤膜有持续的破坏作用，膜丝老化程度增加，导致膜丝韧性降低、变脆，较容易断丝，这是造成洋里四期断丝现象比洋里二期和祥坂严重的原因。对比洋里二期和祥坂的膜丝机械强度可知，两者的拉伸强力相近，但是祥坂的膜丝伸长率略低于洋里二期，说明祥坂膜丝较洋里二期的韧性更差、更脆。虽然洋里二期和祥板的膜使用年限相近，但是祥坂的维护清洗频率和恢复性清洗频率高于洋里二期，说明清洗剂浓度和清洗频率对膜丝的机械性能有较大影响。

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图5 中空纤维膜丝的机械性能对比
3.2.2 膜丝亲疏水性的变化
对3个MBR工程中使用的膜丝和新膜进行接触角测定，探究膜丝亲疏水性的变化。3个MBR工程中使用的PVDF中空纤维超滤膜均通过添加亲水性试剂来增强膜表面的亲水性，水接触角由改性前的90°左右降为40°～60° 。一般，小于90°的接触角称为亲水接触角，大于90°的接触角称为疏水接触角。接触角越小，说明膜丝表面的亲水性越好。经测定，新膜、洋里四期、洋里二期和祥坂膜丝的接触角分别为60.8°、65.0°、85.7°和76.1° 。可以看出，洋里二期和祥坂的膜丝接触角比新膜增大较多，这是由于化学清洗导致亲水性添加剂析出，膜表面亲水性降低。洋里四期的膜丝接触角较小，亲水性与新膜接近，这可能是因为经过化学清洗剂较长时间的破坏，膜表面亲水性添加剂全部析出，而后化学清洗剂对PVDF膜进一步破环，从而导致膜孔径变大、膜表面毛细孔作用增强，亲水性反而增强。
3.2.3 膜丝表面官能团的变化
通过红外光谱分析表征膜表面官能团的变化，结果见图6 。可以看出，新膜呈现典型的PVDF特征光谱。与新膜对比，使用后的膜在3 330cm-1处均出现了新的吸收峰，该峰对应的是O—H伸缩振动，为有机物的化学键，说明这些有机物是造成膜污染的原因之一；在1 720cm-1处为C=O键吸收峰，是膜表面添加的一些亲水性物质，对于使用过的膜丝，该峰都出现了明显的减弱，说明清洗剂对亲水性添加剂有一定的破坏，洋里四期的膜表面该峰几乎消失，表明膜表面亲水性添加剂破坏严重。该结果与接触角数据基本一致，进一步说明洋里四期的膜表面亲水性添加剂已经析出。

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04 结论
① 所调研的3个MBR工程现有的膜清洗方案能够去除部分污染物，使膜通量在一定程度上恢复；恢复性清洗后，膜表面的有机污染物和无机污染物均仍有部分残留；洋里四期的膜清洗效果较差，表面絮体纤维残留较多；无机污染元素主要是Ca、Fe ，柠檬酸对含Fe元素的无机污染物具有较好的去除效果，祥坂的膜总体酸洗效果较差。