在水處理中,微生物和有機物污染往往是造成超濾膜污染的主要原因,而氧化劑清洗則是恢復超濾過(guò)濾通量有效的手段,此時(shí)聚偏氟乙烯 (PVDF) 材質(zhì)體現出了其優(yōu)越性。
1、化學(xué)穩定性
聚偏氟乙烯 (PVDF) 材質(zhì)的化學(xué)穩定性?xún)?yōu)異,耐受氧化劑(次氯酸鈉等)的能力是聚醚砜、聚砜等材料的 10 倍以上。

2、親水性
人們相信,親水性好的膜材料就不容易被污染,污染后也容易清洗恢復。親水性往往采用接觸角來(lái)衡量。
接觸角的含義如下圖所示,值越大,表明材料越疏水,當等于零時(shí),表明液體(水)能浸潤固體表面,以下是一些數據。

大量的研究結果發(fā)現,用接觸角來(lái)評價(jià)膜的抗污染性能有一定的局限性。這是由于一方面接觸角的測定數據本身不夠準確,它受到被測材質(zhì)表面的光滑程度、水的純度以及測定技術(shù)的影響;另一方面,當濃差極化等問(wèn)題突出時(shí),膜本身性質(zhì)的影響則退居次席。
超濾膜的孔徑:
超濾膜通常采用不對稱(chēng)結構,即由致密的皮層和多孔的支撐層構成,通常支撐層的孔徑要比皮層高一個(gè)數量級以上。這種結構有以下的優(yōu)點(diǎn):
a)致密的皮層提高了過(guò)濾的精度;
b)多孔的支撐層降低了過(guò)濾的阻力,并且使得穿過(guò)皮層的微小雜質(zhì)被截留的幾率降低。
這些優(yōu)點(diǎn)使得超濾基本實(shí)現了表面過(guò)濾,清洗恢復性比微濾有明顯的改善,因而其長(cháng)期通量更穩定。
超濾膜的孔徑有很多種測定和表征方法,其中泡點(diǎn)法是實(shí)施比較簡(jiǎn)便的一種。
泡點(diǎn)法理論基礎是毛細現象。有如下的定量公式:

式中:
- P 就是泡點(diǎn)壓力,把膜浸入到水中,逐漸增加膜的一側的氣壓,當觀(guān)察到氣泡連續從膜的另一側逸出,此時(shí)的氣壓就是泡點(diǎn)壓力;
- δ 是液體(水)/空氣的表面張力;
- θ 是液體(水)-固體(膜)的接觸角;
- D 是毛細管的直徑(孔徑)。
可以看到:
a)泡點(diǎn)測定方法測得的實(shí)際是膜上的最大孔徑;
b)膜孔徑,即毛細管直徑 D 越小,泡點(diǎn)壓力越大。理論上,這個(gè)關(guān)系和膜的材質(zhì)無(wú)關(guān)。
這一原理在超濾中的一個(gè)重要應用是完整性檢測。在超濾膜的一側為液體(水),另一側通入壓縮空氣。通過(guò)觀(guān)察氣體側壓力下降的速率,或者觀(guān)察液體側是否出現連續氣泡,來(lái)判斷膜的完整性。
當然,進(jìn)一步拓展該原理的“氣體滲透法”不僅可以測定膜的最大孔徑,而且能夠測定膜的孔徑分布。