浸没式平板膜性质
6.2.1.1 亲水性和疏水性
亲水性的浸没式平板膜表面与水分子之间的氢键作用使水优先吸附，水呈有序结构，疏水物质若接近膜表面，需消耗能量破坏此有序结构，故亲水膜通量大，且不易污染。浸没式平板膜的亲水性和疏水性由膜与水的接触角0表征。当0~0时，膜高度亲水，水滴接触到膜表面上，迅即铺展开;当0<0<90°时，膜较亲水;0>90时膜疏水，水滴接触到膜表面，水被排斥，与膜接触面积变小，使接触角0变大。膜分离蛋白质的实验发现，疏水性膜对蛋白质的吸附小于亲水性膜，因此能获得相对较高的膜通透量。但在浓差极化效果强烈时，这种作用不显著。Choi 等[]的研究表明，亲水性膜比疏水性膜具有更优良的抗污染特性，其渗透通量的下降速度较为缓慢。
6.2.1.2 浸没式平板膜的表面性能
双电层(Electrochemical Double Layer，EDL)存在于固体和液体的交界处，它取决于固体材料的电化学性质。几种理论解释了膜表面的电化学性能，包括表面官能团的解吸，从溶液中吸附离子。
在固液交界处的电荷分布不同于溶液本体。目前广泛接受的 GCSG模型描述了电荷分布在毛细管系统或平板表面，电解质溶液被某种外力驱动。膜在与溶液相接触时，由于离子吸附、偶极取向、氢键等作用会使膜表面带上电荷，表面电荷能够影响表面附近溶液中的离子分布:带异性电荷的离子受到表面电荷的吸引而趋向膜的表面;带同性电荷的离子被表面电荷所排斥而远离膜的表面，使得膜表面附近溶液中的正负离子发生相互分离的趋势;同时，热运动又使得正负离子有恢复到均匀混合的趋势，在这两种相反趋势的综合之下，过剩的异号离子以扩散的方式分布在带电膜表面附近的介质中，就形成了双电层。当膜所带电性与溶液电性相同时，污染吸附较小;反之，则吸附较大。膜面污染吸附量取决于上述两种作用力的综合结果。膜污染吸附模型可用吉布斯吸附方程和弗雷德里希吸附方程表示。其中吉布斯吸附方程重点表征等温条件下的吸附关系:
式中，卫为单位面积膜的污染吸附量，mol/m2;C 为溶液浓度;T为溶液体系温度，K;R为气体常数，8.314J/(mol·K);y为溶液表面张力，N/m;0为润湿角度。而在吸附热与表面覆盖程度有关的情况下，采用弗雷德里希方程:
式中，厂为单位面积膜的污染吸附量，mol/m%;k，n 为相关常数;c 为溶液的平衡浓度，mol/L。
6.2.1.3 通量
在浸没式平板膜生物反应器中，多种因素会影响出水通量，例如透膜压力、曝气速率、气体引发的两相流错流过滤的速率、膜的特性、生物相的过滤特性等。这些因素错综复杂并且互相影响，到目前为止，它们对膜过滤过程的影响还没有透彻的解释。膜连续过滤的持久性以及一些防治污染的清洗技术，包括水反洗、气体反冲、间歇抽吸和化学彻底清洗都会影响膜的操作通量。浸没式的膜生物反应器操作通量一般在 5~35L/(m2·h)。在这种通量水平下，通过每小时 4 次，每次 30s 的频繁反洗，每周一次 15min 的大规模反洗，化学清洗的周期可以延长到5个月以上。在通量 25L/(m2·h)以下，通过每小时 12 次，每次30s频繁反洗，每周一次 15min 的低浓度的次氯酸盐反洗，化学清洗的周期可以延长到一年以上。膜出水通量及透膜压力表现的汇总数据见表 6-1。
6.2.2 膜污染物质的种类
6.2.2.1 无机污染膜的无机污染主要是指碳酸钙与钙、锁、银等硫酸盐及硅酸等结垢物质的污染，其中碳酸钙和硫酸钙最常见。在膜反应器中保持水的紊流态对防止膜的污染是重要的。碳酸钙垢主要是由化学沉降作用引起的。二氧化硅胶体颗粒主要是由胶体富集作用形成的6.2.2.2 有机污染
膜的特性，如表面电荷、憎水性、粗糙度，对膜的有机吸附污染及阻塞有重大影响。国外学者研究了细胞外聚合物的变化、溶解性有机物质的积累、上清液对膜分离的影响，发现细胞外聚合物、溶解性有机物及细微胶体对形成凝胶层、导致通量下降有重要影响。无机膜生物反应器处理啤酒废水时出现的膜污染现象，也主要是由于微生物代谢产生的多糖类黏性物质和一些胶体在膜内表面形成一层凝胶层，增加了过滤阻力。
6,2.2.3 微生物污染
微生物污染主要是由微生物及其代谢产物污染组成的黏泥。膜表面易吸附腐殖质、聚糖脂、微生物进行新陈代谢活动的产物等大分子物质，具备了微生物生存的条件，极易形成一层生物膜，因此造成膜的不可逆阻塞，使水通量下降。
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