超滤膜分离技术作为二十一世纪高新技术之一,以其常温、低压操作、无相变、能耗低等显著特点成为一种分离过程的标准,在欧美等发达国家和地区得到了广泛的使用。国家科委对超滤膜分离技术的开发也非常重视,将超滤膜分离技术作为国家“七.五"和“八.五"的重点科技攻关项目,投入大量的资金和人力,开展专项科技攻关项目,使我国的超滤技术水平迅速提高。在《“十五"国家火炬计划重点支持的技术领域》中将超滤膜技术列为火炬
【详细说明】
一、超滤膜技术简介
● 21世纪高新技术之一;
● 21世纪最有发展前途的高科技之一;
● 国家“七.五”和“八.五” 重点科技攻关项目;
● 常温低压下操作、无相变、能耗低;
● 生活饮用水、污水处理的主流趋势技术。
二、超滤膜技术过滤原理及性能特点
超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程,以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定压力下,当原液流过膜表面时,超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
三、超滤膜的性能表征
超滤膜的性能通常是指膜的物化性能和分离透过性能,物化性能主要包括膜的机械强度、耐化学药品、耐热温度范围和适用PH值范围等,分离透过性能主要指膜的水通量和切割分子量及截留率。
四、超滤膜材料及特性
主要材料:聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)。
PVC膜:
● 具有优良的化学稳定性,有耐酸、耐碱以及耐水解的性能,能广泛应用于各种领域;
● 膜丝具有很好的强度和柔韧性;
● 经过亲水改性,具备很强的抗污染性。
PVDF膜:
● 耐紫外线,有优良的耐污染和化学侵蚀性能;
● 耐热温度可以达到140℃,可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒;
● 能在较宽的PH(1-13)范围内使用,可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。
五、影响超滤膜产水量因素
1、温度对产水量的影响:温度升高水分子的活性增强,粘滞性减小,故产水量增加。反之则产水量减少,因此即使是同一超滤系统在冬天和夏天的产水量的差异也是很大的。
2、操作压力对产水量的影响:在低压段时超滤膜的产水量与压力成正比关系,即产水量随着压力升高随着增加,但当压力值超过0.3MPa时,即使压力再升高,其产水量的增加也很小,主要是由于在高压下超滤膜被压密而增大透水阻力所致。
3、进水浊度对产水量的影响:进水浊度越大时,超滤膜的产水量越少,而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞。
4、流速对产水量的影响:流速的变化对产水量的影响不像温度和压力那样明显,流速太慢容易导致超滤膜堵塞,太快则影响产水量。
六、超滤膜的化学清洗
污染物类型 | 常见的污染物质 | 化学清洗配方 |
无机物 | 碳酸钙、铁盐和无机胶体 | PH=2的柠檬酸、盐酸或草酸溶液 |
硫酸钡、硫酸钙等难溶性无机盐 | 1%左右的EDTA(乙二胺四乙酸二钠)溶液 |
有机物 | 脂肪、腐质酸、有机胶体等 | PH=12的氢氧化钠溶液 |
油脂及其他难洗净的有机污染物 | 0.1%-0.5%的十二烷基硫酸钠、Triton X-100等 |
蛋白质、淀粉、油、多糖等 | 0.5%-1.5%的蛋白酶、淀粉酶等 |
微生物 | 细菌、病毒等 | 1%左右的双氧水或500-1000mg/l的次氯酸钠溶液 |
七、泉露超滤膜的工艺参数、性能特点及过滤效果
1、基本工艺参数
a. 毛细管式中空纤维膜;
b. 制膜材料为食品级改性合金PVC;
c. 切割分子量为10万道尔顿(约0.01微米)。
d. 超滤膜丝内径0.9mm,外径1.6mm;
e. 具有良好的机械性能和耐热、耐化学性能以及较强的抗污染能力;
2、性能特点
a. 过滤精度高:能有效滤除水中99.99%的胶体、细菌、悬浮物等有害物质;
b. 产水量大:食品级PVC合金膜材质,亲水性好,产水量大;
c. 膜丝强度好:食品级PVC合金膜材质、采用双层浇铸,膜丝强度好,不容易断丝;
d. 适用PH值范围广:适用范围为1-13,不易受酸碱的化学腐蚀;
3、泉露超滤膜过滤效果
水中的成分 | 滤除效果 |
悬浮物,微粒>2µm | 100% |
污染密度指数(SDI ) | 出水<1 |
病原体 | >99.99% |
浊度 | 出水<0.5NTU |
TOC去除率(总有机碳) | 25%(近似值,具体由有机物来源决定) |
胶体硅、胶体铁、胶体铝 | >99.0% |
微生物 | 99.999% |
八、超滤膜技术的应用与前景
超滤膜分离技术作为二十一世纪高新技术之一,以其常温、低压操作、无相变、能耗低等显著特点成为一种分离过程的标准,在欧美等发达国家和地区得到了广泛的使用。国家科委对超滤膜分离技术的开发也非常重视,将超滤膜分离技术作为国家“七.五”和“八.五”的重点科技攻关项目,投入大量的资金和人力,开展专项科技攻关项目,使我国的超滤技术水平迅速提高。在《“十五”国家火炬计划重点支持的技术领域》中将超滤膜技术列为火炬计划重点支持的六大高新技术领域中重点鼓励发展的产业,进一步推进了国内超滤膜技术的发展和应用。
随着制膜技术的发展和生产规模化,超滤膜性能更加稳定,成本大为降低,目前在饮用水净化、工业用水处理、饮料、生物、食品、医药、环保等许多方面已得到广泛应用。