膜污染是膜分离不可避免的问题。影响膜污染的因素不仅与膜本身的特性有关,如膜的亲水性、荷电性、孔径大小及其分布宽窄、膜的结构、孔隙率及膜表面粗糙度,也与膜组件结构、操作条件有关,如温度、溶液pH值、盐浓度、溶质特性、料液流速、压力等,对于具体应用对象,要作综合考虑。

粒子或溶质尺寸与膜孔的关系

当粒子或溶质的尺寸与膜孔相近时,极易产生堵塞作用,而当膜孔小于粒子或溶质的尺寸时,由于横切流作用,它们在膜表面很难停留聚集,因而不易堵孔。另外,对于球形蛋白质、支链聚合物及直链线型聚合物,它们在溶液中的状态也直接影响膜污染;同时,膜孔径分布或分割分子量敏锐性,也对膜污染产生重大影响。

膜结构

膜结构的选择对膜污染而言也很重要。对于微滤膜,对称结构较不对称结构更易堵塞;对于中空纤维膜,单内皮层中空纤维比双皮层膜抗污染能力强。

膜、溶质和溶剂之间的相互作用

膜-溶质、溶剂-溶质、溶剂-膜相互作用对膜污染的影响中,以膜与溶质的相互作用影响为主。相互作用力包括:静电作用力,范德华力,溶剂化作用及空间立体作用。

膜表面粗糙度、孔隙率等膜的物理性质

显然,膜表面光滑,则不易污染;膜面粗糙,则易吸留溶质污染。

蛋白质浓度

即使溶液中蛋白质等大分子物质的浓度较低(0.001～0.01g/L),膜面也可形成足够的吸附,使通量有明显下降。

溶液pH值和离子强度

pH值的改变不仅会改变蛋白质的带电状态,也改变膜的性质,从而影响吸附,故是膜污染的控制因素之一。溶液中离子强度的变化会改变蛋白质的构型和分散性,影响吸附。膜面会强烈吸附盐,从而影响膜的通量。

温 度

温度的影响比较复杂,温度上升,料液粘度下降,扩散系数增加,降低了浓差极化的影响;但温度上升会使料液中的某些组分的溶解度下降,使吸附污染增加,温度过高还会因蛋白质变性和破坏而加重膜的污染,故温度的影响需综合考虑。

料液流速

膜面料液的流动状态,流速的大小都会影响膜污染。料液的流速或剪切力大,有利于降低浓差极化层和膜表面沉积层,使膜污染降低。

此外,膜污染程度还与膜材质,保留液中溶剂及大分子溶质的浓度、性质,膜与料液的表面张力,料液与膜接触的时间,料液中微生物的生长状况,膜的荷电性和操作压力等有关。