北极星水处理网讯:面对日趋严重的水资源短缺问题，包括纳滤和反渗透在内的高压膜技术在饮用水、再生水处理以及海水、苦咸水淡化等方面逐渐得到了广泛应用。膜污染是膜分离过程中存在的普遍现象，会导致出水水质变差、膜使用寿命缩短、运行成本增加等问题，因此需要对膜污染机理进行深入解析并研发抑制或缓解膜污染的有效手段。膜污染的形成由膜表面性质、进水水质和运行条件共同决定，故通常也从这三方面进行膜污染控制。

相比于预处理、膜清洗、添加抑菌剂阻垢剂这些需要额外消耗化学品或增加能耗的操作，增强膜自身的抗污染能力更具优势。使用抗污染的膜能够与更好地现有工艺组件适配，耐受更高污染物浓度的进水，且有助于在不增加运行负荷的情况下提高产水率(减少浓水体积) 。尽管随着污染物在膜表面的累积，污染过程会由污染物－膜相互作用主导逐渐转变为污染物－污染物相互作用主导，但膜表面性质仍显著影响初期污染物在膜表面的粘附和污染层的形成，也影响清洗过程中污染物从膜上脱离的难易程度。针对膜表面性质对膜污染行为的影响，目前已开展了大量研究，但由于膜表面性质的复杂性和膜污染类型的多样性，尚未形成系统性的认识和统一结论。

因此，全面总结膜污染与膜表面性质相关性方面的研究进展，对膜材料研发和膜污染控制具有重要的指导意义。根据污染物不同，膜污染类型可分为有机污染、无机污染、结垢污染和生物污染4大类。有机污染主要由进水中的腐殖质、多糖和蛋白质等溶解性有机物导致，对应膜污染研究中常用的模型污染物分别为腐殖酸(HA) 或富里酸(FA) 、海藻酸钠(SA) 和牛血清蛋白(BSA) 。无机污染是由水体中的铝、铁、硅等无机胶体和微粒造成的污染，而结垢污染一般指的是钙等二价阳离子的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐以及硅酸等物质在膜表面的结晶或沉积。生物污染则由粘附在膜表面的微生物及其代谢产物引起，二者共同形成生物膜后会进一步加重生物污染。在实际应用中，通常出现的是由多种污染物共存造成的复合污染，并且进水水质的差异也会导致膜污染的主要类型有所不同。影响膜污染行为的关键性质主要包括膜表面的亲疏水性、荷电性、官能团种类以及粗糙度(详见图1) 。前3项理化性质决定了膜材料与特定污染物之间的疏水作用、静电作用以及氢键等特异性相互作用，而膜表面粗糙度则通过粗糙结构、规则图案等形貌特征影响污染物与膜的接触面积以及错流过滤时膜表面的水力条件。

目前涉及膜表面性质对膜污染影响的综述文章较少，其中多数也仅针对单一污染类型进行了简要介绍。本文将依次探讨各个膜表面性质对不同类型膜污染的影响，进而对有助于膜污染控制的关键性质进行总结，最后为后续相关科学研究的开展和抗污染膜的研发提出了建议。