消泡剂对纳滤膜过滤性能的影响与膜清洗

纳滤介于超滤和反渗透之间，对二价及以上离子和相对分子质量较小的有机物有较高的截留作用，纳滤膜的截留颗粒比超滤膜小，而透过率比反渗透大，并且操作压力不高。集成膜工艺融合了不同膜分离技术的优势，在医药生产、水处理等领域得到广泛的应用，红霉素发酵液过滤浓缩即采用陶瓷超滤膜和有机纳滤膜集成技术。发酵液成分多样复杂，各组分对膜性能的影响不一，而其中的消泡剂对纳滤膜是否造成污染，污染的程度如何，需要通过具体的实验验证，没见之前此方面的研究。了解不同消泡剂对纳滤膜性能的影响，有助于我们寻找发酵液过滤前最佳的预处理方法，判断纳滤膜运行过程中的污染情况，并给出纳滤膜清洗与再生的有效方案。借助于此次实验的研究，为纳滤膜的使用与再生提供帮助，并为纳滤膜性能的改进提供建议。本实验详细分析了红霉素发酵液纳滤膜的污染情况，并对纳滤膜进行清洗与再生实验。所选用的专业清洗剂和清洗方法对膜再生有很大的影响，专业清洗剂清洗后的纳滤膜污染总阻力降低，膜通量增加30％以上，而且专业清洗剂清洗后的一级膜进口压力比普通片碱、柠檬酸清洗后的一级膜进口压力降低约20％。膜的进口压力的降低，对纳滤膜膜面起到一定的保护作用，适当延长纳滤膜的使用寿命。中试实验条件下，研究了红霉素发酵液消抑泡过程中使用的硅醚复合类消泡剂GM-1对集成陶瓷膜和纳滤膜工艺的影响因素，包括操作压力和温度。陶瓷膜在最佳操作条件过滤压力0.10MPa，温度50℃下，过滤消泡剂GM-1溶液时，通量衰减率最低，为17.88％;纳滤膜在最佳操作条件过滤压力0.26MPa，温度40℃下，过滤经陶瓷膜的泡剂GM-1溶液时，通量衰减率为43.01％。同时，实验发现，聚醚类消泡剂和硅类消泡剂都对纳滤膜造成了污染，消泡剂的分子量、粘度、浓度对纳滤膜的污染都有一定的影响。温度对纳滤膜的污染情况多样化，一般情况下，温度升高，膜通量衰减率降低，而在过滤PPG-4000时，温度升高，衰减率反而增大，主要是因为消泡剂PPG-4000的溶解度呈逆溶性。在清洗与再生实验中，研究了影响纳滤膜清洗效果的因素，有物理冲洗（去离子水冲洗）、清洗剂种类、清洗次序、清洗时间。纳滤膜的物理清洗基本没有效果，必须采用化学清洗来恢复膜的部分过滤性能。单纯的消泡剂污染，单一成分的清洗剂和复配的清洗剂都收到很好的再生效果，而恢复纳滤膜的过滤通量。先碱性清洗剂清洗后酸性清洗剂清洗的再生效果要优于先酸性清洗剂清洗后碱性清洗剂清洗的再生效果，纳滤膜的通量恢复更好。膜清洗过程的时间是多因素控制的，红霉素发酵液纳滤膜清洗时清洗时间参考清洗过程的电导率变化，而单纯过滤消泡剂纳滤膜清洗时清洗时间参考清洗过程的膜通量变化。