随着新型膜材料、膜处理工艺的快速发展,中空纤维膜系统在水处理领域得到了广泛的应用。然而膜污染导致的更高能量消耗和运行维护费用是膜技术应用的重要障碍,膜清洗及其带来的膜老化问题是工业膜应用的核心问题。因而膜污染机理和老化机理研究一直是低压膜技术应用研究的的热点问题。本论文以微滤膜和超滤膜为研究对象,从膜阻塞和膜老化两个方面研究了膜在应用过程中的阻塞机理和老化机理。本文的主要研究内容包括以下三个方面:(1)研究了初始跨膜压差、离子浓度、膜丝长度、温度对微滤膜通量的影响。结果表明,初始跨膜压差越大,作用时间越长,通过通量表征的膜孔开启度越大;盐水浓度越高越容易达到膜丝的吸盐饱和度,膜丝的通量也就越容易稳定;膜丝长度越长,单位面积膜丝通量越小;温度越高,水分子间作用力越弱,粘度越小,通量越大。并且通量分别于温度和粘度成线性关系。(2)通过微滤处理Si O2、Cd S、Fe3O4纳米颗粒溶液分析了膜阻塞过程中颗粒阻塞机理。结果表明,粒径小于膜孔的颗粒阻塞过程包括膜孔收缩、膜孔堵塞、泥饼层的形成;粒径大于膜孔的颗粒阻塞过程主要是泥饼层的形成;根据截留质量与阻力的关系,模拟了微滤Si O2纳米颗粒溶液过程中通量的变化,模拟结果表明,浓度在0.5 g/L以下,跨膜压差在0.025 MPa以下时,压力衰减系数在0.045-0.061之间,泥饼层压缩系数在0.18-0.4之间,性质比较稳定,残差平方和小于2,模拟效果比较好;在微滤过程中,泥饼层可压缩性的变化主要是由于膜丝支撑层玻璃纤维的性质所导致的;借助环境扫描电镜分析了颗粒在膜腔中的流动,结果发现过滤前10 min,由于膜丝内腔中水流流态为紊流,沉淀在膜丝前端的颗粒被“吹”到了膜丝末端,导致末端泥饼层的厚度比前端大,从第25 min开始,由于膜丝内腔中水流为层流,导致前端泥饼层的厚度比末端大。(3)借助傅里叶红外分析仪分析了PVDF、PES膜浸泡在不同浓度Cl O2溶液中的老化机理。结果表明,PVDF膜在溶液中的老化过程,主要是频率为875 cm-1处的C-H键参与了反应,反应过程中分子链断裂,形成了大分子自由基,这些自由基之间反应生成了烯烃、聚醇等聚合物。PES膜的老化机理主要是频率为1174 cm-1处的C-S键参与反应,反应过程中分子链断裂,生成了磺酸基;借助场发射扫描电镜和通量分析,发现膜老化后膜孔和孔隙率变大,导致了通量的增加。