原子力顯微鏡(AFM)的基本原理、工作模式,敘述了AFM在無機、有機及生物膜污染和不同清洗環(huán)境下的機理研究中的應用.AFM因其具有高分辨率成像及工作環(huán)境多樣等優(yōu)點,在膜科學領域已經(jīng)得到廣泛應用.AFM與其他分析技術相結(jié)合，可深層闡釋膜污染及清洗機理，從而實現(xiàn)優(yōu)化膜清洗方案，提高膜清洗效率.在未來的研究中，AFM的強大分析測量功能，將使其在開發(fā)改變膜表面特性的膜材料，尤其是提高抗污性絲新膜材料領域發(fā)揮巨大作用，從而有力地推動膜科學迅速發(fā)展.

膜技術在飲用水凈化、海水淡化和苦咸水脫鹽等領域有著十分廣泛的應用前景冋。尤其是通過膜技術對污水進行回用，在極大程度上解決了當今世界面臨的水資源短缺問題叫目前，常用的膜技術包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)和正滲透(FO)等。

盡管膜技術日趨成熟，但膜污染仍是限制其推廣應用的主要因素。膜污染是指過濾液中的污泥絮體、膠體粒子、溶解性有機物或無機鹽類，由于與膜存在物理化學相互作用或機械作用而引起的在膜面吸附與沉積，或在膜孔內(nèi)吸附造成膜孔徑變小或堵塞，使水通過膜的阻力增加、過濾性下降，從而使膜通量下降或跨膜壓差升高的現(xiàn)象叫膜污染會降低膜性能，減少膜的使用壽命，提高運行成本⑴叫若能對污染制定相適應的膜清洗方案，可有效去除膜表面污垢，使膜性能在一定程度上有所恢復，從而實現(xiàn)膜系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

目前用來表征膜污染的設備有很多,包括電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、耗散型石英晶體微天平(QCMD)及原子力顯微鏡(AFM)等曲叭其中AFM因其空間分辨率高、實驗對象廣泛、制樣過程簡單、實驗環(huán)境多樣的優(yōu)點而被廣泛應用。

AFM在膜污染及清洗的研究中,主要應用于:1)表征污染及清洗前后膜表面的三維形貌;2)檢測膜與膜污垢以及膜污垢本身之間的作用力;3)探究在不同清洗劑環(huán)境下，膜污垢之間的作用力。圖2為AFM在有機膜污染機理研究中的應用耳24?乳探針包覆不同材料,如竣酸改性孚IM(CML)、腐殖酸(HA)、牛血清白蛋白(BSA)等;膜材質(zhì)，如聚醯硯(PES)、醋酸纖維素(CA)、聚酰胺(PA)等;有機污垢，如HA、胞外聚合物(EPS)、BSA等；2價離子，如Ca2+、Mg+等。

AFM測量膜表面與污垢或污垢間的相互作用力時，所使用的探針需特別制備，一般可將相應的膜污垢包覆在探針表面，使之與膜或膜上污垢接觸。在測量膜表面與污垢間作用力時，也可用相應膜材料對探針進行包覆。AFM可檢測各種材質(zhì)的膜，包括CA膜、PA膜等未經(jīng)污染的原始膜，也可用于研究表面受到不同類型污染的膜列。相互作用力的測定須在流動池中進行，探針接近膜樣品直至完全接觸,然后遠離，便可獲得探針與膜樣品在接近和遠離過程中作用力隨距離變化曲線〔2妙1。一般選擇遠離過程曲線來反映膜與污垢之間的相互作用力。AFM適用于各種水環(huán)境，因此它還可以用于測量不同清洗劑環(huán)境下,探針與膜表面的相互作用。