第６期

汪巡等：以中空纤维超滤膜技术为核心的组合工艺在水处理中的应用

．１５５．

２．２中空纤维超滤膜的结构

中空纤维超滤膜一般分为内压型和外压型两种结构。外

压型原液在中空纤维外侧加压流动，而内压型原液则在中空

纤维内腔中加压流动，其结构见图１［３］。

原
柱

原

液

渍

内压型

浓
缩

液

超
滤

液

液

外压型

图１中空纤维超滤膜的结构（内压型和外压型）

２．３中空纤维超滤膜的分离机理

中空纤维超滤膜在水处理中的分离机理主要有以下３种

方式［４］：①污染物在超滤膜表面的机械截留（筛分）；②污染物

在超滤膜孔中停留而被去除（阻塞）；③污染物在超滤膜表面

及膜孔内的吸附去除（表面吸附）。

其中以机械筛分作用为主，阻塞和表面吸附为辅，通过３

种方式的综合作用将水体中的污染物去除。

２．４中空纤维超滤膜的改性

如果直接、单独使用中空纤维超滤膜，去除水中蛋白质等

高分子有机物时会造成超滤膜污染严重，致使膜通量下降显

著，进而大大降低了超滤膜的分离去除效率。所以一般都将中

空纤维超滤膜改性或组合后应用于实际水处理工艺技术中。

导致中空纤维超滤膜污染，一般因蛋白质等生物高分子

在超滤膜表面和膜孔内的吸附和沉积［５］，目前减少蛋白质污

染超滤膜表面的最佳方法．是使用含－ＯＨ、一ＮＨ２和一双）（）Ｈ基

的亲水性聚合物制得的超滤膜睁叼。然而由这些亲水性聚合

物制得的超滤膜在水相中不稳定，不能在超滤和微滤中单独

应用。所以，可以在超滤膜表面引入亲水性基团来降低蛋白

质的非选择性吸附，进而降低超滤膜污染。

目前，对中空纤维超滤膜的改性主要是超滤膜的亲水化

改性，其方法可归结为超滤膜材料改性和超滤膜表面改性两

大类，前者是通过对制膜液进行亲水化处理来改善超滤膜性

能，后者是通过在成品膜的表面引入亲水基团来达到改善膜

亲水性的目的ＭＪ。

超滤膜材料改性包括共混改性：根据制得超滤膜材质的

聚合物共混相容性的理论，选择合适的亲水性组分与中空纤

维超滤膜，进行液相共混制得中空纤维共混超滤膜，这种共混

超滤膜具有耐高温、良好的机械和化学稳定性等优点。又具有

第二组分的亲水特性，共混超滤膜的综合性能良好，分离去除

效率高。

超滤膜表面改性包括：①膜表面化学改性：采用合适的化

学试剂对中空纤维超滤膜进行处理，提高超滤膜表面的亲水

性，降低其表面污染．提高分离去除效率；②膜表面接枝改性：

通过７射线、电子束、低温等离子体、紫外光等高能辐射或化

学处理，使超滤膜表面的聚合物分子链产生自由基的活性增

长点．再促使超滤基膜与功能性高分子或聚合物单体在超滤

膜表面进行接枝反应．使其表呵形成疏松型的复合层，具有更

好的抗污染性和选择分离效果；③膜表面涂覆改性：选用合适

的亲水性材料，如涂料、表面活性剂和醇等，通过氢键、交联等

作用方式。在超滤膜表面引入一层超薄亲水皮层。使改性后的

超滤膜具有良好的抗污染性能和分离去除能力。

３中空纤维超滤膜及其组合工艺在水处理中

的应用

３．１给水净化

在给水净化中。中空纤维超滤膜具有能耗低，绿色环保，

过滤精度高，可以滤除所有的细菌、病毒、浊度、芽孢、贾第虫

和铁锈等物质，而又能保留人体所必需的微量元素的优点［９］。

刘锴等Ｅｌｏ］采用动态法对聚砜中空纤维超滤膜进行表面光

接枝改性，通过改变反应条件来控制反应程度。调节膜孔径，

改善亲水性，从而提高其筛分去除能力，改性后的超滤膜用于

饮用水净化处理，净化效果良好。

易兆青掣“３采用混凝＋中空纤维超滤膜联用技术（其中

该超滤膜为ＬＶ－０６５０型，膜材质为改性合金ＰＶＣ，截留分子

量为８００００道尔顿，单个组件有效膜面积为１０ｍ２）进行制备自

来水的试验研究，结果表明：该组合工艺能有效去除原水中各

种污染物，浊度去除率达９９．５％以上，ＴＯＣ去除率为４５％～

５０％，【慨。去除率为４３％～４５％，总铁的去除率达９０％以

上，产水水质达到或优于《生活饮用水卫生标准））ＧＢ５７４９—

２００５。

万方数据