近日，国际膜领域著名期刊Journal of Membrane Science发表了分离膜与膜过程国家重点实验室膜法水处理技术研究团队张宏伟教授和王捷教授等人的最新研究成果，题为“Effects of sodium hypochlorite on structural/surface characteristics, filtration performance and fouling behaviors of PVDF membranes”（519(2016):22–31）。文章探索了化学清洗剂在中空纤维超滤膜清洗过程中对膜结构性能的影响，为超滤膜清洗过程提供了重要的指导作用，这也标志着我校膜国家重点实验室在中空纤维膜应用基础研究方面取得新进展。
超滤（UF）技术已经成为水和废水净化过程的一个基本处理单元。然而，膜污染问题一直是限制膜技术广泛应用的主要原因。膜清洗是维持膜的选择渗透性、延长膜的使用寿命、使膜出水水质达到国家标准的关键步骤。目前已有多种化学清洗剂被商业化使用，然而现有关于膜清洗的绝大多数研究只关注清洗剂的清洗效果，往往忽视了清洗剂自身对膜材料固有结构性能的影响。如何建立膜性能与膜老化间的内在联系，国内外科学家开展了大量的研究工作，但从膜过滤性能和污染行为之间关系的角度分析鲜有研究。
为此，我校膜法水处理技术研究团队借助于快速老化实验，采用扫描电镜（SEM）、动态机械性能分析（DMA）、热重分析（TGA）等先进的材料表征手段，探明了使用次氯酸钠作为化学清洗剂对PVDF中空纤维膜表面/结构特性产生的影响。研究发现，膜的不可逆通量衰减不仅是由不可逆膜污染造成，也源于膜表面缺陷造成的膜过滤层的不可逆压缩。膜机械性能下降导致膜的固有阻力（Rm）（通常被当作常数）显著增大，由此基于不同次氯酸钠暴露剂量对膜的影响建立了“动态阻力机制”，即总阻力（Rt）等于变化的固有阻力（Rm）和逐渐增加的污染阻力（Rf）之和。同时，提出了“动态清洗策略”，从而达到创新膜清洗工艺、优化膜清洗效果、维持膜材料性能稳定的目的，为膜法水处理技术的发展提供了可靠的理论支持。
图1次氯酸钠暴露剂量对中空纤维膜过滤阻力的影响
本项研究得到了国家自然科学基金面上项目（51378349）、国家自然科学基金重点项目（51638011）的支持。
文章链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376738816309401