论文部分内容阅读
【摘 要】动态膜属于分离膜，并且是其中较为特殊的类型。自动态膜技术起步以来，动态膜技术一直在环境中有着极为重要的作用。论文介绍了动态膜技术的发展概况，并结合笔者多年来的研究，论述分析了动态膜技术在环境中的应用以及未来的前景。
【关键词】动态膜技术；环境；制备；应用 随着时代的发展，环境保护也越来越受到人们的重视。在这样的条件下，如何治理环境污染成为人们不得不思考的问题。动态膜技术因为出水水质优良，操作简便易行，从而受到业界专家学者们的广泛关注。所谓的动态膜技术，指的是利用活性污泥或者预涂剂等涂在膜的表面上，从而形成新膜，也可称之为次生膜。作为一种先进的环境治理技术，动态膜在环境领域中的应用广泛。笔者结合多年来的研究，分析了动态膜技术的发展，并论述了该技术在环境应用中的情况。
1.动态膜技术概述
人们在研究膜的过滤时发现，当溶液中存在的悬浮颗粒与胶体在压力的作用下时，会被吸附或者截留在膜的表面。当出现这种情况时，膜的通量就会下降，这种现象被称为膜污染。所以，膜污染在膜分离技术中是需要极力避免的。但是有些科学家却通过研究发现，虽然滤饼层将会导致耗能量增加，但对于小颗粒的截留效果显著，从而提高膜的过滤分离的性能，甚至在与其他相同条件规模的膜相比时，动态膜的渗透性也更优良。因此，研究动态膜的积极效果变成为当时的主流。动态膜技术研究开始较早的是当时的美国原子能实验室的科学家，他们发现ZrOCl2动态膜的反渗透效能。但是因为当时的膜分离技术研究进展并不理想，因此动态膜技术的研究也发展缓慢。随着时代的发展，膜材料种类的不断增多，使得动态膜技术借着膜分离技术的东风，进行了有一次的研究突破。对于动态膜的研究，最初的研究点是它的反渗透，随着研究的不断深入，人们迅速扩展到超滤领域，比如利用动态膜技术进行果汁过滤、蛋白质回收以及废物微生物处理上等。目前来讲，对动态膜技术的研究氛围两个方面，第一为优化动态膜制备条件，第二为优化动态膜运行。
2.动态膜的制备
2.1动态膜制备的基础理论
根据相关文献研究，动态膜制备需要具备以下几个条件：第一，相关载体必须能够有效的保持动态膜；第二，为了保障动态膜的制备以及运行，需要错流分离方式的相关组件；第三，如果要形成膜，其悬浮液的浓度必须介于1-20g/L之间。只有具备了上述三个条件，动态膜的制备才能够成功，此时，动态膜可以在短短的几分钟内就可以形成，随后进入到缓慢、稳定的状态。一般来说，动态膜形成的过程可以分为两个阶段，在第一个阶段内，截流量会随着压力的增大减小，第二阶段，随着压力的增大截流量也会相应的增大。根据研究研究可以知道，根据中间机制公式：
当处于第一阶段时，因为载体孔被堵塞，所以当过渡结束后就形成滤饼层，此时膜通量的计算公式为：
因为滤饼的形成机制所描述的是动态膜形成过程的最后一个阶段，也就是t-1/2～J的关系图中可以和理论想通的前半段，所以实验与理论数据的分差点所对应的时间就是过滤的时间。
2.2动态膜的制备方法
一般来说，根据形成方式，动态膜可分为两类，第一类称为预涂膜，而预涂膜又可以分成使用胶体溶液以及使用悬浮液两类；第二类称为原液形成膜，也就是通过将需要处理的废液制作成动态膜的制备液，并进行过滤获得动态膜。在进行动态膜的制备时，需要使用过滤装置过滤悬浮液或者胶体溶液。过滤装置常用的一般是错流过滤方式。在使用悬浮液制备动态膜时，需要将粒子密度控制在1μm以内并且保持粒径的分布范围在很小的范围内，因为载体孔的孔径在1μm以内。虽然通过悬浮液制作动态膜较为方便，但是如果要将动态膜的粒径范围控制在1以内则比较困难。需要注意的是，利用小粒径粉体制备悬浮液时可能会发生团聚现象，这样会严重影响动态膜的使用效果。因此可以通过利用化学溶胶—凝胶法制备。利用此种方法，可以获得的胶体分散溶液中的溶质的粒子的粒径在1-100nm之间，并且可以获得良好的分布范围。这种方法制备的动态膜的孔径较小。
3.動态膜在环境领域的应用
3.1动态膜在环境中的应用研究分析
众所周知，动态膜技术仍处于发展过程，因此它并没有像其他的膜分离技术一样被广泛的应用于某一特定的领域。但是目前动态膜技术在废水处理方面有着一定的基础，经常被用来处理的废水包括生活废水、污水处理厂处理的二级出水、食品生产废水、其他的工业废水以及含聚合物的废液等等。一般来说，利用动态膜技术进行食品废水处理的应用比较常见，如有学者介绍了由蔗糖糖蜜以及甜菜糖蜜在多孔陶管上形成的动态膜的澄清作用进行的比较坚定。通过鉴定的结果是蔗糖糖蜜的动态膜更加致密，孔结构也比较均衡，而甜菜糖蜜的悬浮粒子的截留能力稍微弱一些。此外，还有人曾研究过菠萝汁原液在多空氧化铝膜组件上的过滤特性。
25℃时不同条件下的动态膜过滤菠萝汁的渗透通量变化
3.2动态膜的清洗与再利用
高频反冲洗方法对普通滤膜效果显著，但是因为动态膜的特性导致一旦使用这种方法就会破坏动态膜的结构。所以，对于动态膜的清洗来说，只有当动态膜运行了一定的时间后，其阻力达到一定的程度以后才进行彻底的清除，然后再重新进行涂膜。当需要清除动态膜时，可采用机械清除或者化学清除的方法。一般来说，机械清洗的成本较低，比如使用自来水进行反冲洗或者使用刷子清洗等，而使用化学清除的方法则较为复杂。根据实验结果可以证明，使用刷子对动态膜清洗后，其通量基本上可以到达原先的水平，这比化学清除，如汽水清洗、酸清洗等效果更为有效。
4.总结
综上所述，结合现有理论资料并进行多次实践后正面，动态膜技术应用的领域非常广泛，对于各种相关指标的去除效果都非常良好。对于目前来说，虽然动态膜技术的研究更多的还是处于起步阶段，但是我们不能忽视它在环境领域中的作用。随着科技的进一步发展，动态膜技术必将成为今后的一项受人追捧的热门技术，因此可以说，动态膜技术在环境应用中将会有更有利的环境与技术，其前景十分广阔。
【参考文献】
[1]张锋，武法文.超滤在中药提取物分离纯化中的应用[J].机电信息，2009，（35）.
[2]韩伟，罗文锋，孙晓海.固体膜分离技术在中药制药中的研究进展[J].机电信息，2012，（11）.
[3]郭维图.膜分离技术在中药提取液浓缩中的应用[J].机电信息，2007，（23）.
【关键词】动态膜技术；环境；制备；应用 随着时代的发展，环境保护也越来越受到人们的重视。在这样的条件下，如何治理环境污染成为人们不得不思考的问题。动态膜技术因为出水水质优良，操作简便易行，从而受到业界专家学者们的广泛关注。所谓的动态膜技术，指的是利用活性污泥或者预涂剂等涂在膜的表面上，从而形成新膜，也可称之为次生膜。作为一种先进的环境治理技术，动态膜在环境领域中的应用广泛。笔者结合多年来的研究，分析了动态膜技术的发展，并论述了该技术在环境应用中的情况。
1.动态膜技术概述
人们在研究膜的过滤时发现，当溶液中存在的悬浮颗粒与胶体在压力的作用下时，会被吸附或者截留在膜的表面。当出现这种情况时，膜的通量就会下降，这种现象被称为膜污染。所以，膜污染在膜分离技术中是需要极力避免的。但是有些科学家却通过研究发现，虽然滤饼层将会导致耗能量增加，但对于小颗粒的截留效果显著，从而提高膜的过滤分离的性能，甚至在与其他相同条件规模的膜相比时，动态膜的渗透性也更优良。因此，研究动态膜的积极效果变成为当时的主流。动态膜技术研究开始较早的是当时的美国原子能实验室的科学家，他们发现ZrOCl2动态膜的反渗透效能。但是因为当时的膜分离技术研究进展并不理想，因此动态膜技术的研究也发展缓慢。随着时代的发展，膜材料种类的不断增多，使得动态膜技术借着膜分离技术的东风，进行了有一次的研究突破。对于动态膜的研究，最初的研究点是它的反渗透，随着研究的不断深入，人们迅速扩展到超滤领域，比如利用动态膜技术进行果汁过滤、蛋白质回收以及废物微生物处理上等。目前来讲，对动态膜技术的研究氛围两个方面，第一为优化动态膜制备条件，第二为优化动态膜运行。
2.动态膜的制备
2.1动态膜制备的基础理论
根据相关文献研究，动态膜制备需要具备以下几个条件：第一，相关载体必须能够有效的保持动态膜；第二，为了保障动态膜的制备以及运行，需要错流分离方式的相关组件；第三，如果要形成膜，其悬浮液的浓度必须介于1-20g/L之间。只有具备了上述三个条件，动态膜的制备才能够成功，此时，动态膜可以在短短的几分钟内就可以形成，随后进入到缓慢、稳定的状态。一般来说，动态膜形成的过程可以分为两个阶段，在第一个阶段内，截流量会随着压力的增大减小，第二阶段，随着压力的增大截流量也会相应的增大。根据研究研究可以知道，根据中间机制公式：
当处于第一阶段时，因为载体孔被堵塞，所以当过渡结束后就形成滤饼层，此时膜通量的计算公式为：
因为滤饼的形成机制所描述的是动态膜形成过程的最后一个阶段，也就是t-1/2～J的关系图中可以和理论想通的前半段，所以实验与理论数据的分差点所对应的时间就是过滤的时间。
2.2动态膜的制备方法
一般来说，根据形成方式，动态膜可分为两类，第一类称为预涂膜，而预涂膜又可以分成使用胶体溶液以及使用悬浮液两类；第二类称为原液形成膜，也就是通过将需要处理的废液制作成动态膜的制备液，并进行过滤获得动态膜。在进行动态膜的制备时，需要使用过滤装置过滤悬浮液或者胶体溶液。过滤装置常用的一般是错流过滤方式。在使用悬浮液制备动态膜时，需要将粒子密度控制在1μm以内并且保持粒径的分布范围在很小的范围内，因为载体孔的孔径在1μm以内。虽然通过悬浮液制作动态膜较为方便，但是如果要将动态膜的粒径范围控制在1以内则比较困难。需要注意的是，利用小粒径粉体制备悬浮液时可能会发生团聚现象，这样会严重影响动态膜的使用效果。因此可以通过利用化学溶胶—凝胶法制备。利用此种方法，可以获得的胶体分散溶液中的溶质的粒子的粒径在1-100nm之间，并且可以获得良好的分布范围。这种方法制备的动态膜的孔径较小。
3.動态膜在环境领域的应用
3.1动态膜在环境中的应用研究分析
众所周知，动态膜技术仍处于发展过程，因此它并没有像其他的膜分离技术一样被广泛的应用于某一特定的领域。但是目前动态膜技术在废水处理方面有着一定的基础，经常被用来处理的废水包括生活废水、污水处理厂处理的二级出水、食品生产废水、其他的工业废水以及含聚合物的废液等等。一般来说，利用动态膜技术进行食品废水处理的应用比较常见，如有学者介绍了由蔗糖糖蜜以及甜菜糖蜜在多孔陶管上形成的动态膜的澄清作用进行的比较坚定。通过鉴定的结果是蔗糖糖蜜的动态膜更加致密，孔结构也比较均衡，而甜菜糖蜜的悬浮粒子的截留能力稍微弱一些。此外，还有人曾研究过菠萝汁原液在多空氧化铝膜组件上的过滤特性。
25℃时不同条件下的动态膜过滤菠萝汁的渗透通量变化
3.2动态膜的清洗与再利用
高频反冲洗方法对普通滤膜效果显著，但是因为动态膜的特性导致一旦使用这种方法就会破坏动态膜的结构。所以，对于动态膜的清洗来说，只有当动态膜运行了一定的时间后，其阻力达到一定的程度以后才进行彻底的清除，然后再重新进行涂膜。当需要清除动态膜时，可采用机械清除或者化学清除的方法。一般来说，机械清洗的成本较低，比如使用自来水进行反冲洗或者使用刷子清洗等，而使用化学清除的方法则较为复杂。根据实验结果可以证明，使用刷子对动态膜清洗后，其通量基本上可以到达原先的水平，这比化学清除，如汽水清洗、酸清洗等效果更为有效。
4.总结
综上所述，结合现有理论资料并进行多次实践后正面，动态膜技术应用的领域非常广泛，对于各种相关指标的去除效果都非常良好。对于目前来说，虽然动态膜技术的研究更多的还是处于起步阶段，但是我们不能忽视它在环境领域中的作用。随着科技的进一步发展，动态膜技术必将成为今后的一项受人追捧的热门技术，因此可以说，动态膜技术在环境应用中将会有更有利的环境与技术，其前景十分广阔。
【参考文献】
[1]张锋，武法文.超滤在中药提取物分离纯化中的应用[J].机电信息，2009，（35）.
[2]韩伟，罗文锋，孙晓海.固体膜分离技术在中药制药中的研究进展[J].机电信息，2012，（11）.
[3]郭维图.膜分离技术在中药提取液浓缩中的应用[J].机电信息，2007，（23）.