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作者:金满溪环保 工夫:2016-11-27 08:40:53

  全球皆面对淡水资本欠缺、水环境严峻净化的困局,而传统污水处理早已不克不及知足各种下难度废水的处置惩罚要求,高要供下的污水处理市场潜力伟大,膜技术被称为21世纪的水处理技术,估计到2020年功用膜产值将打破2500亿,年均增速达20%。

  一、膜星散手艺简介

  膜法液体星散手艺凭据操纵压力和所用膜的均匀孔径不同一般可分为四类:微滤、超滤、纳滤和反渗透,它们的过滤精度根据以上递次愈来愈下。

  微滤

  微滤能截留0.1~10μm之间的颗粒,微滤膜许可大分子有机物和溶解性固体等经由过程,但能阻挠住悬浮物、细菌、局部病毒及大标准的胶体的透过,微滤膜两侧的运转压差一样平常为0.7bar。

  超滤

  超滤能截留0.005~0.1μm之间的颗粒和杂质,超滤膜许可小份子物资和溶解性固体等经由过程,但将有用阻挠住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物,用于表征超滤膜的切割分子量一样平常介于1,000~500,000之间,超滤膜两侧的运转压力一样平常为0.2~7bar。

  纳滤

  纳滤是一种很有前途的特别星散膜种类,它果能截留巨细约为1 nm的物资而得名,纳滤的操纵区间介于超滤和反渗透之间,它截留有机物的分子量约莫为200~400 阁下,截留溶解性盐的才能为20~98%之间,对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液,如氯化钠及氯化钙的脱除率为20~80%,而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90~98%。纳滤膜一样平常用于去除地表水的有机物和色度,脱除井水的硬度及放射性镭,局部去除溶解性盐,稀释食物和星散药品中的有效物资等,纳滤膜运转压力一样平常为3.5~16bar。

  反渗透

  反渗透是最周详的膜法液体星散手艺,它能阻挠所有溶解性盐及分子量大于100的有机物,但许可水分子透过,醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一样平常可大于95%,复合反渗透膜脱盐率一样平常大于98%。它们普遍用于海水及苦咸水淡化,汽锅给水、产业纯水及电子级超纯水制备,饮用纯净水消费,废水处理及特种星散等历程,正在离子交换前运用反渗透可大幅度天低落操纵用度和废水排放量。反渗透膜的运转压力,当进水为苦咸水时一样平常大于5bar,当进水为海水时,一样平常低于84bar。

  二、超滤手艺简介

  超滤是一种膜星散手艺,其膜为多孔性不对称构造。超滤过滤历程是以膜两侧压力差为驱动力,以机器筛分道理为根蒂根基的一种溶液星散历程,运用压力一般为0.01~0.3 MPa,筛分孔径从0.005~0.1μm,截留分子量为1000~500,000 道尔顿阁下。

  超滤起源于1748 年,Scht 用棉花胶膜或璐膜分滤溶液,当施加肯定压力时,溶液透过膜,而蛋白质、胶体等物资则被截留下来,其过滤精度远远凌驾滤纸,因而他提出超滤那一术语。1896年,Martin 造出了第一张野生超滤膜。20 世纪60 年月,份子量级观点的提出,是当代超滤的最先,70 年月和80 年月是高速发展期,90年月今后最先趋于成熟。我国对该项技术研究较晚,70 年月尚处于研讨限期,80 年月终,才进入工业化消费和运用阶段。远30 年来,超滤手艺的生长极其敏捷,不只正在特别溶液的星散方面有独到的感化,并且正在产业给水方面也用得愈来愈多。比方正在海水淡化、纯水及高纯水的制备中,超滤可作为预处理装备,确保反渗透等后续装备的临时平安稳固运转。正在食品饮料、矿泉水消费中,超滤也施展了重要作用。由于超滤仅去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质,而保存了对人体康健无益的矿物质。

  2.1超滤星散特性

  1)星散历程不发作相变化,耗能少;

  2)星散历程能够正在常温下停止,合适一些热敏性物资如果汁、生物制剂及某些药品等的稀释大概提纯;

  3)星散历程仅以高压为推动力,装备及工艺流程简朴,易于操纵、管理及维修;

  4)运用局限广,凡是溶质分子量为1000~500,000道尔顿大概溶质尺寸巨细为0.005~0.1μm阁下,皆能够应用超滤星散手艺。另外,接纳系列化差别截留分子量的膜,能将差别分子量溶质的混合液中各组分执行分子量分级。

  2.2超滤取传统过滤及微滤的区分

  1)筛分孔径小,险些能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。

  2)可否有用星散除决意于膜孔径及溶质粒子的巨细、外形及刚柔性中,借取溶液的化学性质、成份和膜致密层外面的构造、电性及化学性质有关。

  3)整个过程正在静态下停止,无滤饼构成,使膜外面不克不及透过物资仅为有限的蕴蓄,过滤速度正在稳固的状况下可到达一均衡值而不致一连衰减。

  4)超滤膜对大分子溶质的星散重要依赖于膜的有孔性,即膜对大分子溶质的吸附、排挤、壅塞及筛分效应。

  三、超滤运转形式3.1超滤的运转形式

  3.1超滤的运转形式

  超滤能够根据齐流或死端过滤、错流过滤和浓火排放过滤三种运转形式操纵。

  齐流或死端过滤形式

  当超滤进水悬浮物、浊度和COD 低时,好比清洁的地表水、井水、自来水和海水等水源,大概超滤前设置有较严厉的预处理,好比有混凝/廓清器、砂滤器和多介质过滤器等较差水质的水源,超滤可根据齐流过滤形式操纵。此过滤形式取传统过滤相似,进水进入超滤膜组件,悉数透过膜外面成为产火从超滤膜组件过滤液侧流出。被超滤膜截流的悬浮物、胶体和大分子有机物等杂质经由过程准时气擦洗、水反洗和正洗和活期的化学洗濯历程排挤膜组件。

  四、超滤膜质料

  能够用来制造超滤膜的材质许多,包孕聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚丙稀腈和聚氯乙稀等。20世纪90年代初,聚醚砜质料正在贸易上与得了运用;而90年月终,机能更优秀的聚偏氟乙烯超滤最先被普遍天应用于水处理行业。聚偏氟乙烯和聚醚砜成为现在最普遍运用的超滤膜质料。

  当超滤用于水处理时,其材质的化学稳定性和亲水性是两个最重要的机能。化学稳定性决意了膜质料正在酸、碱、氧化剂、微生物等的感化下的寿命,其借间接关系到洗濯工艺的挑选;亲水性则决意了膜质料对水中污染物的抗净化才能,影响膜的通量。

  4.1化学稳定性

  聚偏氟乙烯质料的分子结构:—n—

  聚偏氟乙烯材质的化学稳定性最为优秀,耐受氧化剂的才能是聚醚砜、散砜等质料的10倍以上。正在水处理中,微生物和有机物净化每每是形成超滤不可逆污堵的主要原因,而氧化剂洗濯是规复通量最有用的手腕,此时聚偏氟乙烯材质表现出了其优越性。

  4.2亲水性

  一样平常以为,亲水性好的膜质料便不容易被污堵,污堵后也轻易洗濯规复。亲水性每每接纳接触角去权衡。

  接触角的寄义如图所示,值越大,注解质料越疏水,当即是零时,注解液体能浸润固体外面,以下是一些数据。

  大量的研讨效果发明,用接触角去评价膜的抗净化性有肯定的局限性。那是因为一方面接触角的测定数据自己不敷正确,它遭到被测材质外面的润滑水平、火的纯度和测定手艺的影响;另一方面,当浓差极化等题目凸起时,膜自己性子的影响则退居次席。

  五、超滤膜的孔径

  超滤膜一般接纳不对称构造,即由致密的皮层和多孔的支持层组成,一般支持层的孔径要比皮层下一个数量级以上。这类构造有以下的长处:

  a)致密的皮层进步了过滤的精度;

  b)多孔的支持层低落了过滤的阻力,而且使得穿过皮层的细小杂质被截留的几率低落到最小。

  这些长处使得超滤根基实现了外面过滤,洗濯规复性比微滤有显着的改进,因此其临时通量更稳固。

  超滤膜的孔径有许多种测定和表征要领。个中泡点法是实行最为轻便的一种。

  泡点法理论根蒂根基是毛细现象。有以下的定量公式:

  式中:

  P就是泡点压力。把膜浸入到液体中,逐步增添膜的一侧的气压,当观察到气泡一连从膜的另外一侧逸出,此时的气压就是泡点压力;

  δ是液体/氛围的表面张力;

  θ是液体-固体的接触角;

  D是毛细管的直径。

  能够看到:

  a)泡点测定要领测得的现实是膜上的最大孔径;

  b)膜孔径,即毛细管直径D越小,泡点压力越大。理论上,这个干系和膜的材质无关。

  那一道理正在超滤中的一个主要运用是完整性检测。正在超滤膜的一侧为液体,另外一侧通入压缩空气。经由过程视察气体侧压力下落的速度,大概视察液体侧是不是泛起一连气泡,去判定膜的完整性。

  固然,进一步拓展该道理的“气体渗出法”不只能够测定膜的最大孔径,并且可以或许测定膜的孔径散布。

  六、超滤膜组件的构造

  超滤膜组件的结构设计是衔接膜特性和操纵参数的中央纽带。正在浩瀚的情势中,现在以中空纤维膜为主,也有管式和卷式膜。组件的构造需求思索的身分包孕:

  1)只管进步膜的添补密度,增添单元体积的产水量;

  2)只管减小浓差极化的影响;

  3)对进水水质的要求越宽越好;

  4)便于洗濯;

  5)制造本钱低。

  中空纤维膜以其无与伦比的上风成为超滤的最主要情势。凭据致密层位置差别,中空纤维滤膜又可分为内压膜和外压膜两种。

  外压式膜的进水流讲正在膜之间,膜存在肯定的自在活动空间,因此更适合于本火水质较差、悬浮物含量较下的状况;内压式膜的进水流道是中空纤维的内腔,为防备梗塞,对进水的颗粒粒径和含量都有较严厉的限定,因此适合于本火水质较好的工况。

  7超滤膜的珍爱7.1短时间停运珍爱 超滤膜先反洗 2min 后,再停止一个 20ppm 的次氯酸钠加药洗,一向浸泡直到运转;下次开机前,用反洗装配停止 3min 的水反洗后超滤转入运转。

  7.2中长期停运珍爱能够运用 0.5%的亚硫酸氢钠溶液浸泡;运用暂时加药管、提拔泵和水箱,用超滤产火水质的火配比 0.5%的 Na HSO4 溶液,下次开机前,先用反˙洗火停止反洗 3min,再停止一个 200ppm的次氯酸钠加药洗,浸泡 10 min 后,再停止水反洗 3min 后超滤转入运转。

  超滤手艺的市场及远景 中国膜工业协会行将体例完成《中国膜行业“十三五”计谋发展规划》。凭据曾经肯定的思绪,膜行业“十三五”将实现产值翻番,水处理膜产物将获得显着打破。膜家当曾经被国度列入计谋新兴产业,生长势头迅猛,“十二五”阶段每一年的总产值增长率均匀25%,估计到2020年功用膜产值将打破2500亿,年均增速达20%。

  我国有机星散膜市场获得迅速发展。而超滤膜作为现在为止最有用的火预处理要领,正在国内市场最先敏捷增进。固然相对反渗透膜壮大的市场占有率,现在超滤膜还没有构成较大占有局势,然则正在远2,3年来超滤膜最先翻倍增进,进入生长关键时期。

  超滤膜手艺正在MBR、海水淡化预处理和废水回用这3个范畴的运用基本上势均力敌,各占有20%阁下的市场份额。但是,现在正在中国,超滤膜正在废水回用范畴占有着更大的市场份额,正在海内水工业市场,超滤手艺已正在电力、钢铁,化工等产业废水处理范畴获得较多运用。跟着经济社会生长,大规模废水处理工程将愈来愈多,为超滤膜手艺拓荒了辽阔的市场空间。远几年我国最先进入严峻缺水期,水质净化也逐步成为我国城市平安供水的最大停滞。城市生活污水处理和中水回用将成为处理将来城市水资源危急的有效途径之一。因而超滤膜正在将来市政污水处理市场将会具有辽阔的市场空间。


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