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超濾膜技術概述
來源:    發布時間: 2012-04-06 13:01   1974 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
   ● 21世紀高新技術之一;  ● 21世紀最有發展前途的高科技之一;  ● 國家“七。五”和“八。五” 重點科技攻關項目;  ● 常溫低壓下操作、無相變、能耗低;  ● 生活飲

   ● 21世紀高新技術之一;

  ● 21世紀最有發展前途的高科技之一;
  ● 國家“七。五”和“八。五” 重點科技攻關項目;
  ● 常溫低壓下操作、無相變、能耗低;
  ● 生活飲用水、污水處理的主流趨勢技術。
  超濾膜分離技術作為二十一世紀六大高新技術之一,以其常溫、低壓操作、無相變、能耗低等顯著特點成為一種分離過程的標準,在歐美等發達國家和地區得到了廣泛的使用。國家科委對超濾膜分離技術的開發也非常重視,將超濾膜分離技術作為國家“七。五”和“八。五”的重點科技攻關項目,投入大量的資金和人力,開展專項科技攻關項目,使我國的超濾技術水平迅速提高。在《“十五”國家火炬計劃重點支持的技術領域》中將超濾膜技術列為火炬計劃重點支持的六大高新技術領域中重點鼓勵發展的產業,進一步推進了國內超濾膜技術的發展和應用。隨著制膜技術的發展和生產規?;?,使超濾膜性能更加穩定,制膜成本大為降低,目前超濾膜在飲用水凈化、工業用水處理、飲料、生物、食品、醫藥、環保等許多方面已得到廣泛應用。
  超濾膜過濾原理
  超濾是一種利用膜分離技術的篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。
  每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。
  1、超濾膜的制水流程
  自來水先進入超濾膜管內,在水壓差的作用下,膜表面上密布的許多0.01微米的微孔只允許水分子、有益礦物質和微量元素透過,成為凈化水。而細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮物、大分子有機物等有害物質則被截留在超濾膜管內,在超濾膜進行沖洗時排出。
  2、超濾膜沖洗流程
  超濾膜使用一段時間后,被截留下來的細菌、鐵銹、膠體、懸浮物、大分子有機物等有害物質會依附在超濾膜的內表面,使超濾膜的產水量逐漸下降,尤其是自來水質污染嚴重時,更易引起超濾膜的堵塞,定期對超濾膜進行沖洗可有效恢復膜的產水量。
  3、超濾膜濾芯
  將成束的超濾膜絲經過澆鑄工藝后制成如下圖所示的超濾芯,濾芯由ABS外殼、外殼兩端的環氧封頭和成束的超濾膜絲三部分組成。環氧封頭填充了膜絲與膜絲之間的空隙,形成原液與透過液之間的隔離,原液首先進入超濾膜孔內,經超濾膜過濾后成為透過液,防止了原液不經過濾直接進入到透過液中。
  4、超濾膜濾芯膜絲總面積的計算:
  在單位膜絲面積產水量不變的情況下,濾芯裝填的膜面積越大,則濾芯的總產水量越多,
  其計算公式為:
  S內=πdL×n
  S外=πDL×n
  其中:S內為膜絲總內表面積,d為超濾膜絲的內徑;
  S外為膜絲總外表面積,D為超濾膜絲的外徑;
  L為超濾膜絲的長度;
  n為超濾膜絲的根數。
  內壓式和外壓式中空纖維超濾膜
  一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成,一般將中空纖維膜內徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜,毛細管式超濾膜因內徑較大,不易被大顆粒物質堵塞。
  按進水方式的不同,超濾膜又分為內壓式和外壓式兩種:
  1、 內壓式:
  即原液先進入中空絲內部,經壓力差驅動,沿徑向由內向外滲透過中空纖維成為透過液,濃縮液則留在中空絲的內部,由另一端流出,其流向參見下圖所示:
  2、外壓式:
  中空纖維超濾膜則是原液經壓力差沿徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液,而截留的物質則匯集在中空絲的外部,其流向見圖所示:
  超濾膜的性能表征
  超濾膜的性能通常是指膜的物化性能和分離透過性能,物化性能主要包括膜的機械強度、耐化學藥品、耐熱溫度范圍和適用PH值范圍等,分離透過性能主要指膜的水通量和切割分子量及截留率。
  超濾膜材料及特性
  主要材料:聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)等。
  PAN膜:
  ● 具有優良的化學穩定性,有耐酸、耐堿以及耐水解的性能,能廣泛應用于各種領域;
  ● 膜絲具有很好的強度和柔韌性;
  ● 經過親水改性,產水量大,并具備很強的抗污染性。
  ● 膜絲配方材料少,工藝容易控制,不會出現象PVC原料配方材料多而導致膜本身的異味問題。
  PVDF膜:
  ● 耐紫外線,有優良的耐污染和化學侵蝕性能;
  ● 耐熱溫度可以達到140℃,可采用超高溫的蒸汽和環氧乙烷殺菌消毒;
  ● 能在較寬的PH(1-13)范圍內使用,可以在強酸和強堿和各種有機溶劑條件下使用。
  影響超濾膜產水量因素
  1、溫度對產水量的影響:溫度升高水分子的活性增強,粘滯性減小,故產水量增加。反之則產水量減少,因此即使是同一超濾系統在冬天和夏天的產水量的差異也是很大的。
  2、操作壓力對產水量的影響:在低壓段時超濾膜的產水量與壓力成正比關系,即產水量隨著壓力升高隨著增加,但當壓力值超過0.3MPa時,即使壓力再升高,其產水量的增加也很小,主要是由于在高壓下超濾膜被壓密而增大透水阻力所致。
  3、進水濁度對產水量的影響:進水濁度越大時,超濾膜的產水量越少,而且進水濁度大更易引起超濾膜的堵塞。
  4、流速對產水量的影響:流速的變化對產水量的影響不像溫度和壓力那樣明顯,流速太慢容易導致超濾膜堵塞,太快則影響產水量。