水质对膜污染因污染物而异,如微生物对膜污染首先是有机物在膜面吸附,改变膜的表面形态,随后微生物被吸附到膜面并在膜面生长,最后微生物代谢产生胞外聚合物,在膜面形成生物膜,导致膜污染。有机物对膜污染主要是有机物与膜形成氢键吸附于膜面,使膜通量下降。
胶体通常被截留在膜面,形成半胶束或双分子层的污垢导致膜污染。研究天然水中SiO2成胶过程发现:SiO2胶核主要以H2SiO4形态存在,电离后形成的胶体带负电,因而对铁等重金属和有机聚合物具有较强的吸附作用。指出膜污染受胶体颗粒间及胶体与膜间双电层排斥和穿透压共同作用,当双电层排斥力大于穿透压时,膜不易被污染;反之,加剧膜污染。铁、铝、锰等氧化物容易在水中形成不溶性胶体,即使污染指数(SDI)小于5,铁含量小于0.1mg/L,仍可能发生铁污染。
溶解于水中的无机盐,在膜面结垢包括结晶和水力两个因素。由于浓差极化作用,无机盐在膜面浓度大于溶度积,从而在膜面结晶析出;当浓差极化严重时,无机盐在水体中已经饱和形成结晶,随水力因素沉积到膜面。无机盐不仅在膜进水侧存在浓差极化,在出水侧也存在浓差极化(称为二次浓差极化),如NaCl浓度较低时,进水侧浓差极化起主要作用,但随NaCl浓度的增加,出水侧浓差极化逐渐成为主要作用,使进水浓度增加从而导致回流驱动力降低,使高浓度时的累积回流量小于低浓度时的累积回流量。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档术文档。
水质对膜的污染是多种污染物交互作用的结果。如微生物在膜面形成的生物膜可促进无机颗粒的积累,使膜污染加剧。增加溶液中Na+浓度加剧膜的藻酸盐污染[9],Ca2+使已被藻酸盐污染的反渗透膜通量显著降低,浓度越高降低速率越快,但Mg几乎没有影响。Ca2+对SiO2胶体污染存在临界浓度],即恰好使SiO2聚集时的Ca2+浓度,当Ca2+浓度低于此临界浓度时,污染随Ca2+浓度的增加而升高;反之,污染随Ca2+浓度的增加而降低。SiO2浓度越高,临界浓度越低。胶体在膜面沉积阻碍了NaCl、CaCl2等无机盐和小分子惰性有机物由膜面向体相扩散,使膜面浓度梯度增加,导致分离率降到最低值。