PTFE-MBR膜汙染的形成機製較為(wei) 複雜，主要涉及以下幾個(ge) 方麵：
一、有機汙染
1. 汙水中的有機物特性：
- 汙水中含有大量的有機物質，如蛋白質、多糖、腐殖質等。這些有機物的分子大小、形狀、電荷性質以及親(qin) 疏水性各不相同。例如，蛋白質分子通常較大，帶有電荷，且具有一定的親(qin) 水性；而腐殖質分子則相對較小，結構複雜，具有較強的疏水性。
- 不同類型的有機物在MBR係統中的行為(wei) 也不同。一些有機物容易吸附在膜表麵，形成一層有機汙染層；而另一些有機物則可能在膜孔內(nei) 積累，導致膜孔堵塞。
2. 有機汙染的形成過程：
- 吸附：當汙水通過PTFE-MBR膜時，有機物會(hui) 在膜表麵發生吸附。吸附的驅動力主要包括範德華力、靜電引力和疏水相互作用等。例如，疏水性有機物容易通過疏水相互作用吸附在PTFE膜表麵，而帶有電荷的有機物則可能通過靜電引力與(yu) 膜表麵相互作用。
- 沉積：吸附在膜表麵的有機物會(hui) 逐漸沉積，形成一層有機汙染層。隨著時間的推移，汙染層會(hui) 越來越厚，導致膜的過濾阻力增加，通量下降。此外，一些有機物還可能在膜孔內(nei) 沉積，進一步加劇膜的汙染。
- 生物降解：在MBR係統中，存在著大量的微生物。這些微生物可以降解一部分有機汙染物，但同時也會(hui) 產(chan) 生新的代謝產(chan) 物，如胞外聚合物（EPS）等。EPS是一種由微生物分泌的高分子物質，具有很強的粘性，容易在膜表麵和膜孔內(nei) 積累，加重膜的汙染。
二、無機汙染
1. 無機汙染物的來源：
- 無機汙染主要來自於(yu) 汙水中的無機離子，如鈣、鎂、鐵、鋁等。這些離子在一定條件下會(hui) 形成沉澱，如碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鐵等。此外，汙水中的泥沙、鐵鏽等顆粒物質也會(hui) 對膜造成無機汙染。
- 在MBR係統中，曝氣過程會(hui) 使汙水中的溶解氧含量增加，促進了鐵、錳等金屬離子的氧化，形成不溶性的氧化物沉澱。同時，高硬度的汙水也容易導致碳酸鈣等沉澱的形成。
2. 無機汙染的形成機製：
- 沉澱：當汙水中的無機離子濃度超過其溶解度時，就會(hui) 形成沉澱。這些沉澱會(hui) 在膜表麵和膜孔內(nei) 積累，導致膜的過濾阻力增加。例如，碳酸鈣沉澱通常在堿性條件下形成，而氫氧化鎂沉澱則在高pH值和高鎂離子濃度下容易出現。
- 結晶：在MBR係統中，由於(yu) 水分的蒸發和溫度的變化，汙水中的無機離子可能會(hui) 結晶析出。結晶物會(hui) 在膜表麵和膜孔內(nei) 生長，進一步加劇膜的汙染。例如，硫酸鈉在高濃度和低溫條件下容易結晶，對膜造成堵塞。
- 顆粒堵塞：汙水中的泥沙、鐵鏽等顆粒物質會(hui) 在膜表麵沉積，或者進入膜孔內(nei) ，導致膜的過濾阻力增加。顆粒物質的大小、形狀和硬度等因素都會(hui) 影響其對膜的汙染程度。較大的顆粒物質容易在膜表麵形成濾餅層，而較小的顆粒物質則可能進入膜孔內(nei) ，造成更嚴(yan) 重的堵塞。
三、生物汙染
1. 微生物的生長和繁殖：
- MBR係統中存在著大量的微生物，這些微生物在適宜的環境條件下會(hui) 生長和繁殖。微生物的生長過程中會(hui) 產(chan) 生EPS、生物膜等物質，這些物質會(hui) 在膜表麵和膜孔內(nei) 積累，導致膜的汙染。
- 微生物的種類和數量也會(hui) 影響膜的汙染程度。一些絲(si) 狀菌和細菌容易形成生物膜，對膜的汙染較為(wei) 嚴(yan) 重；而另一些微生物則相對較少產(chan) 生汙染物質。
2. 生物汙染的形成過程：
- 粘附：微生物會(hui) 通過物理化學作用粘附在膜表麵。粘附的驅動力主要包括範德華力、靜電引力、疏水相互作用和生物特異性相互作用等。例如，帶有負電荷的微生物容易通過靜電引力吸附在帶正電荷的膜表麵，而疏水性微生物則可能通過疏水相互作用與(yu) 膜表麵相互作用。
- 生長和繁殖：粘附在膜表麵的微生物會(hui) 在適宜的環境條件下生長和繁殖，形成生物膜。生物膜的結構複雜，由微生物細胞、EPS和其他物質組成。生物膜的生長會(hui) 導致膜的過濾阻力增加，通量下降。
- 脫落和再生長：隨著時間的推移，生物膜可能會(hui) 部分脫落，進入MBR係統的混合液中。脫落的生物膜會(hui) 在其他地方重新粘附和生長，形成新的生物汙染。同時，MBR係統中的水流剪切力、曝氣強度等因素也會(hui) 影響生物膜的穩定性和脫落情況。
綜上所述，PTFE-MBR膜汙染的形成機製是一個(ge) 複雜的過程，涉及有機汙染、無機汙染和生物汙染等多個(ge) 方麵。了解這些汙染機製對於(yu) 采取有效的防治措施，延長膜的使用壽命，提高MBR係統的運行效率具有重要意義(yi) 。
