氣液兩相流對中空纖維膜錯流過濾過程的影響

朱兆亮，翟 楊，吳冬冬，劉永劍，吳 青，于博文

(1.山東建筑大學市政與環境工程學院，山東濟南 250101；2.水發規劃設計研究有限公司，山東濟南 250100)

膜分離技術具有節能、高效、環保、易于操作等優點，是分離科學的重要手段之一[1-2]，已廣泛應用于水處理、化工、醫藥、發酵等領域[3-8]。中空纖維膜的外部形狀類似于纖維，微孔存在于管壁上，在過濾壓力的作用下，小于孔徑的組分通過膜表面起到分離的作用。根據運行模式分類標準，中空纖維膜分離技術有死端過濾和錯流過濾兩種[9]。錯流過濾過程中，中空纖維膜表面同時受到兩個力的作用，一方面在垂直于膜表面的作用力下，一部分原料液通過膜孔完成過濾過程；另一方面，在平行于膜表面的切向作用力下，中空纖維膜表面受到沖刷作用，可以有效地延緩污染物質在膜表面上的沉積，延緩濾餅層的形成，并減小濾餅層的厚度[10-11]。隨著過濾時間的增加，膜通量逐漸降低并且趨于穩定，達到動態平衡狀態。因此，與死端過濾相比，錯流過濾時膜污染相對較輕，膜通量下降比較緩慢，可以實現連續運行。張峰等[12]研究發現，當曝氣量為400 L/h時，與相同液速條件下單相流錯流過濾相比，膜通量提升87%。邢衛紅等[13]研究發現，曝氣過程能有效降低膜過濾阻力，基本消除濃差極化的影響。Mercier等[14]在采用斑脫土和發酵液懸浮物超濾過程中引入曝氣，膜通量提升了200%。Cabassud等[15]研究發現，在曝氣的表觀速度為1 m/s時，膜通量提升110%。同時，間歇曝氣時膜分離效果好于連續曝氣[16]。……