PTFE-MBR膜污染的形成機制較為復(fù)雜，主要涉及以下幾個方面：

一、有機污染

1. 污水中的有機物特性：

- 污水中含有大量的有機物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多糖、腐殖質(zhì)等。這些有機物的分子大小、形狀、電荷性質(zhì)以及親疏水性各不相同。例如，蛋白質(zhì)分子通常較大，帶有電荷，且具有一定的親水性；而腐殖質(zhì)分子則相對較小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有較強的疏水性。

- 不同類型的有機物在MBR系統(tǒng)中的行為也不同。一些有機物容易吸附在膜表面，形成一層有機污染層；而另一些有機物則可能在膜孔內(nèi)積累，導(dǎo)致膜孔堵塞。

2. 有機污染的形成過程：

- 吸附：當(dāng)污水通過PTFE-MBR膜時，有機物會在膜表面發(fā)生吸附。吸附的驅(qū)動力主要包括范德華力、靜電引力和疏水相互作用等。例如，疏水性有機物容易通過疏水相互作用吸附在PTFE膜表面，而帶有電荷的有機物則可能通過靜電引力與膜表面相互作用。

- 沉積：吸附在膜表面的有機物會逐漸沉積，形成一層有機污染層。隨著時間的推移，污染層會越來越厚，導(dǎo)致膜的過濾阻力增加，通量下降。此外，一些有機物還可能在膜孔內(nèi)沉積，進一步加劇膜的污染。

- 生物降解：在MBR系統(tǒng)中，存在著大量的微生物。這些微生物可以降解一部分有機污染物，但同時也會產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物，如胞外聚合物（EPS）等。EPS是一種由微生物分泌的高分子物質(zhì)，具有很強的粘性，容易在膜表面和膜孔內(nèi)積累，加重膜的污染。

二、無機污染

1. 無機污染物的來源：

- 無機污染主要來自于污水中的無機離子，如鈣、鎂、鐵、鋁等。這些離子在一定條件下會形成沉淀，如碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鐵等。此外，污水中的泥沙、鐵銹等顆粒物質(zhì)也會對膜造成無機污染。

- 在MBR系統(tǒng)中，曝氣過程會使污水中的溶解氧含量增加，促進了鐵、錳等金屬離子的氧化，形成不溶性的氧化物沉淀。同時，高硬度的污水也容易導(dǎo)致碳酸鈣等沉淀的形成。

2. 無機污染的形成機制：

- 沉淀：當(dāng)污水中的無機離子濃度超過其溶解度時，就會形成沉淀。這些沉淀會在膜表面和膜孔內(nèi)積累，導(dǎo)致膜的過濾阻力增加。例如，碳酸鈣沉淀通常在堿性條件下形成，而氫氧化鎂沉淀則在高pH值和高鎂離子濃度下容易出現(xiàn)。

- 結(jié)晶：在MBR系統(tǒng)中，由于水分的蒸發(fā)和溫度的變化，污水中的無機離子可能會結(jié)晶析出。結(jié)晶物會在膜表面和膜孔內(nèi)生長，進一步加劇膜的污染。例如，硫酸鈉在高濃度和低溫條件下容易結(jié)晶，對膜造成堵塞。

- 顆粒堵塞：污水中的泥沙、鐵銹等顆粒物質(zhì)會在膜表面沉積，或者進入膜孔內(nèi)，導(dǎo)致膜的過濾阻力增加。顆粒物質(zhì)的大小、形狀和硬度等因素都會影響其對膜的污染程度。較大的顆粒物質(zhì)容易在膜表面形成濾餅層，而較小的顆粒物質(zhì)則可能進入膜孔內(nèi)，造成更嚴(yán)重的堵塞。

三、生物污染

1. 微生物的生長和繁殖：

- MBR系統(tǒng)中存在著大量的微生物，這些微生物在適宜的環(huán)境條件下會生長和繁殖。微生物的生長過程中會產(chǎn)生EPS、生物膜等物質(zhì)，這些物質(zhì)會在膜表面和膜孔內(nèi)積累，導(dǎo)致膜的污染。

- 微生物的種類和數(shù)量也會影響膜的污染程度。一些絲狀菌和細(xì)菌容易形成生物膜，對膜的污染較為嚴(yán)重；而另一些微生物則相對較少產(chǎn)生污染物質(zhì)。

2. 生物污染的形成過程：

- 粘附：微生物會通過物理化學(xué)作用粘附在膜表面。粘附的驅(qū)動力主要包括范德華力、靜電引力、疏水相互作用和生物特異性相互作用等。例如，帶有負(fù)電荷的微生物容易通過靜電引力吸附在帶正電荷的膜表面，而疏水性微生物則可能通過疏水相互作用與膜表面相互作用。

- 生長和繁殖：粘附在膜表面的微生物會在適宜的環(huán)境條件下生長和繁殖，形成生物膜。生物膜的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由微生物細(xì)胞、EPS和其他物質(zhì)組成。生物膜的生長會導(dǎo)致膜的過濾阻力增加，通量下降。

- 脫落和再生長：隨著時間的推移，生物膜可能會部分脫落，進入MBR系統(tǒng)的混合液中。脫落的生物膜會在其他地方重新粘附和生長，形成新的生物污染。同時，MBR系統(tǒng)中的水流剪切力、曝氣強度等因素也會影響生物膜的穩(wěn)定性和脫落情況。

綜上所述，PTFE-MBR膜污染的形成機制是一個復(fù)雜的過程，涉及有機污染、無機污染和生物污染等多個方面。了解這些污染機制對于采取有效的防治措施，延長膜的使用壽命，提高MBR系統(tǒng)的運行效率具有重要意義。