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超濾純水資訊
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超濾水處理的應用有哪些?

文章出處:whjyedu.cn  |  發布時間:2022/1/6 15:19:15  |  瀏覽次數:225

超濾(lv)是一(yi)(yi)種將溶(rong)液進(jin)行(xing)凈化、分離(li)或(huo)濃縮的(de)膜(mo)透過(guo)法分離(li)技(ji)(ji)術(shu)。20多年來發展(zhan)迅速,已(yi)成為膜(mo)分離(li)領域中最為廣泛應(ying)(ying)用(yong)的(de)品種之(zhi)一(yi)(yi)。其應(ying)(ying)用(yong)面(mian)非常廣泛,小至(zhi)家用(yong)凈水器,大(da)到現(xian)代工業(ye)生產,從(cong)普(pu)通民用(yong)到高新技(ji)(ji)術(shu)領域都有不同規模(mo)的(de)應(ying)(ying)用(yong),甚至(zhi)于在環(huan)境(jing)保護方面(mian)也(ye)有極 大(da)的(de)使用(yong)潛力,超濾(lv)是一(yi)(yi)種最 有發展(zhan)前途的(de)膜(mo)法分離(li)技(ji)(ji)術(shu)。

超(chao)濾(lv)膜(mo)組件的基本類型

目(mu)前,工業上常(chang)用(yong)的超濾膜器件主要(yao)有下列五種(zhong)類型:板(ban)框(kuang)(kuang)式(shi)(shi)(shi)、園(yuan)管(guan)式(shi)(shi)(shi)、螺旋卷式(shi)(shi)(shi)、中(zhong)空(kong)纖維(wei)(wei)式(shi)(shi)(shi)、毛細(xi)管(guan)式(shi)(shi)(shi), 各種(zhong)基本類型膜均有不(bu)同的適用(yong)性,在工業上應用(yong)最(zui)為廣泛的是(shi)中(zhong)空(kong)纖維(wei)(wei)式(shi)(shi)(shi),特別(bie)是(shi)在凈化、分離的應用(yong)中(zhong)。而在粘度較高的溶液凈化、分離、濃縮(suo)過程(cheng)中(zhong),則板(ban)框(kuang)(kuang)式(shi)(shi)(shi)或園(yuan)管(guan)式(shi)(shi)(shi)有更大(da)的適用(yong)性。

超濾的基本概述

超(chao)濾是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)將溶液進(jin)行凈化、分(fen)離或濃縮的(de)(de)膜(mo)(mo)透(tou)過法(fa)分(fen)離技術。20多年來發展迅速,已成(cheng)為膜(mo)(mo)分(fen)離領(ling)域(yu)(yu)中最(zui)(zui)為廣(guang)泛(fan)(fan)應(ying)用(yong)的(de)(de)品種(zhong)之一(yi)。其應(ying)用(yong)面(mian)(mian)非常廣(guang)泛(fan)(fan),小至家用(yong)凈水器(qi),大(da)到(dao)現代(dai)工業生產(chan),從普(pu)通民用(yong)到(dao)高新技術領(ling)域(yu)(yu)都有不同規模的(de)(de)應(ying)用(yong),甚(shen)至于(yu)在環境保(bao)護方面(mian)(mian)也(ye)有極 大(da)的(de)(de)使(shi)用(yong)潛力(li),超(chao)濾是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)最(zui)(zui) 有發展前(qian)途的(de)(de)膜(mo)(mo)法(fa)分(fen)離技術。

超濾膜的超濾特性

在(zai)膜(mo)分(fen)離(li)技術范(fan)疇內,分(fen)離(li)精度自反(fan)滲透(tou)至(zhi)微(wei)濾(lv)(lv)過濾(lv)(lv)范(fan)圍的(de)連續譜(pu)(pu)圖中可(ke)見,超濾(lv)(lv)介于納濾(lv)(lv)與微(wei)濾(lv)(lv)之間(jian)。膜(mo)過濾(lv)(lv)譜(pu)(pu)圖 超濾(lv)(lv)的(de)定義域(yu)為截留(liu)(liu)分(fen)子量500~500000左右(you),相(xiang)應(ying)膜(mo)孔(kong)徑大(da)小的(de)近(jin)似值為0.002μ~0.1μ。截留(liu)(liu)分(fen)子量與膜(mo)孔(kong)徑兩(liang)者尚無對應(ying)關(guan)系。簡單的(de)理解,超濾(lv)(lv)膜(mo)如同篩子,在(zai)一(yi)定壓力(0.1~0.6MPa)下(xia),允許溶劑和小于膜(mo)孔(kong)徑的(de)溶質透(tou)過,而(er)阻止大(da)于孔(kong)徑的(de)溶質通過,以完成(cheng)溶液的(de)凈化、分(fen)離(li)和濃縮(suo)。


超濾過程有(you)如下特點:

(1)超(chao)濾過程(cheng)無相繼(ji)變化,可以在(zai)常溫及(ji)低(di)壓下進行分(fen)離(li),因(yin)而能耗低(di),約(yue)為蒸發法(fa)與(yu)冷凍法(fa)的1/2~1/5;

(2)設備(bei)體積(ji)小,結構(gou)簡單(dan),故投資費用低,易于實施;

(3)超濾分(fen)離(li)過程(cheng)只是簡單的(de)加壓輸送液(ye)體,工藝流程(cheng)簡單,易于操(cao)作管理;

(4)溶(rong)液在分離、濃縮過(guo)程中不(bu)發生質的變化,因而(er)適(shi)合于(yu)保味(wei)及熱敏性溶(rong)液的處理;

(5)適合(he)于(yu)從稀溶液(ye)中分離微量貴重大(da)分子(zi)物(wu)(wu)質的回收和低濃(nong)度大(da)分子(zi)物(wu)(wu)質的回收;

(6)能將不同分(fen)(fen)子量的物質分(fen)(fen)級分(fen)(fen)離;

(7)超(chao)濾(lv)膜(mo)是(shi)由高分子聚合物制(zhi)成均勻的(de)連續(xu)體,在使用過程(cheng)中無任何雜質(zhi)的(de)脫落,保證(zheng)被處理溶液(ye)的(de)純凈(jing)。由以(yi)上分離特性可知(zhi),超(chao)濾(lv)的(de)應用范圍很(hen)廣,但歸根到底(di),主要應用于溶液(ye)的(de)凈(jing)化、分離和濃縮。

超濾(lv)技術特性參數主要指分離透過性能(neng):

(1)透(tou)(tou)水(shui)(shui)速(su)率(超濾(lv)速(su)率):在一(yi)(yi)定工作壓力(li)(li)、溫度(du)(du)下(xia),單位(wei)面積(在研究領域中)或單個組件(在工業應用(yong)中),在單位(wei)時(shi)間內所透(tou)(tou)過的(de)水(shui)(shui)量(liang),稱(cheng)為(wei)透(tou)(tou)水(shui)(shui)速(su)率。膜的(de)透(tou)(tou)水(shui)(shui)速(su)率除與溫度(du)(du)、壓力(li)(li)有關外(wai),取決于膜材料,膜的(de)形態(tai)結構等物化性(xing)能,此外(wai)與操作條件包(bao)括(kuo)溶液的(de)性(xing)質有密(mi)切(qie)的(de)關系(xi)。因而商(shang)品(pin)膜的(de)透(tou)(tou)水(shui)(shui)速(su)率是指在一(yi)(yi)定溫度(du)(du)、壓力(li)(li)下(xia)純水(shui)(shui)透(tou)(tou)水(shui)(shui)速(su)率。

(2)截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量(切(qie)割分(fen)(fen)子量)與截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv):商品超(chao)濾(lv)膜多用截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量或相近孔徑的(de)(de)大小(xiao)來表明產品的(de)(de)截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)性能。截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量是指(zhi)能被膜截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)住的(de)(de)溶(rong)(rong)質(zhi)中(zhong)最(zui) 小(xiao)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)(de)分(fen)(fen)子量。截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv)指(zhi)溶(rong)(rong)液中(zhong)被膜截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)的(de)(de)特(te)定(ding)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)(de)量所(suo)占溶(rong)(rong)液中(zhong)該物定(ding)溶(rong)(rong)質(zhi)總量的(de)(de)比率(lv)。可由下(xia)式(shi)表示:Ro=(1-Cp/Cf)×100 式(shi)中(zhong):Ro ——截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv); Cp —— 透(tou)過液中(zhong)特(te)定(ding)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)(de)濃(nong)度; Cf —— 原溶(rong)(rong)液中(zhong)特(te)定(ding)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)(de)濃(nong)度。通常超(chao)濾(lv)膜所(suo)標(biao)(biao)稱的(de)(de)截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)子量,對具(ju)有相同(tong)分(fen)(fen)子量的(de)(de)線形分(fen)(fen)子物質(zhi)或球形蛋白(bai)類分(fen)(fen)子,物質(zhi)的(de)(de)截(jie)(jie)留(liu)(liu)(liu)率(lv)分(fen)(fen)別應(ying)為(wei)≥90%和≥95%。國外不(bu)同(tong)公司產品其(qi)標(biao)(biao)準并不(bu)一致(zhi)。

中空纖維式(shi)超(chao)濾膜

中(zhong)(zhong)(zhong)空纖(xian)維超(chao)濾(lv)(lv)膜為超(chao)濾(lv)(lv)技術中(zhong)(zhong)(zhong)的一(yi)個重要分支,由于(yu)中(zhong)(zhong)(zhong)空纖(xian)維式(shi)超(chao)濾(lv)(lv)膜結構的特(te)殊性(xing),膜無支承體,成型(xing)工藝連續性(xing)、均一(yi)性(xing)良好,結構簡(jian)單,超(chao)濾(lv)(lv)液易于(yu)保持純潔等(deng)優點(dian),在(zai)(zai)超(chao)濾(lv)(lv)領域中(zhong)(zhong)(zhong)的應用已占(zhan)首要地位。中(zhong)(zhong)(zhong)空纖(xian)維超(chao)濾(lv)(lv)膜分為內壓(ya)(ya)型(xing)及外壓(ya)(ya)型(xing)兩種。外壓(ya)(ya)型(xing)原液在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)空纖(xian)維外側加壓(ya)(ya)流(liu)(liu)動(dong),而內壓(ya)(ya)型(xing)在(zai)(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)空纖(xian)維內腔中(zhong)(zhong)(zhong)加壓(ya)(ya)流(liu)(liu)動(dong)。

1、制膜材(cai)料:

制(zhi)造(zao)(zao)超(chao)濾(lv)膜的材料很(hen)多,但用于制(zhi)造(zao)(zao)中空纖維超(chao)濾(lv)膜材料主要為一部分成(cheng)纖性(xing)(xing)(xing)(xing)能良好的高(gao)分子材料。對膜材料的要求是具(ju)有良好的成(cheng)膜性(xing)(xing)(xing)(xing)、熱穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)、化(hua)學穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)、微生物侵(qin)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)抗氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)。并(bing)且具(ju)有良好的親水(shui)性(xing)(xing)(xing)(xing),以得(de)到高(gao)的水(shui)通量和(he)抗污染能力。

目(mu)前(qian)常用(yong)的中空纖維(wei)超濾膜(mo)材料有如(ru)下幾種:聚砜(feng)、聚醚砜(feng)屬于疏水性膜(mo)材料,機械(xie)強(qiang)度高,耐(nai)熱、耐(nai)化學性良好,為目(mu)前(qian)應(ying)用(yong)較多的膜(mo)材料之一。

聚丙稀腈(PAN)主(zhu)要采用共聚改性(xing)聚丙稀腈,具有(you)良好的親水(shui)性(xing)與(yu)耐化學性(xing),特(te)別是抗(kang)氯和抗(kang)溶劑性(xing)能(neng)(neng)好。由于材料(liao)親水(shui)性(xing)、透(tou)水(shui)速(su)率及(ji)耐污染性(xing)能(neng)(neng)優(you)于聚砜類膜材料(liao)。

聚偏氟乙(yi)烯(PVDF)膜(mo)(mo)(mo)材料(liao)(liao)為含氟材料(liao)(liao)中適用(yong)于超(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)制(zhi)備(bei)的(de)最好材料(liao)(liao),有極優良的(de)機械強(qiang)度和(he)耐(nai)高溫、耐(nai)化學侵(qin)蝕性。使(shi)用(yong)溫度范圍為-40℃~200℃以(yi)上,可以(yi)在(zai)強(qiang)酸、強(qiang)堿和(he)有機溶劑(ji)條件下使(shi)用(yong)。對于特(te)殊用(yong)途(tu)可采用(yong)該材料(liao)(liao)制(zhi)備(bei)中空纖維超(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)。醋酸纖維素目前應(ying)用(yong)于制(zhi)備(bei)中空纖維超(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)較(jiao)(jiao)少,但(dan)(dan)可制(zhi)備(bei)截留分子量較(jiao)(jiao)小的(de)超(chao)濾膜(mo)(mo)(mo)。此外(wai),聚氯乙(yi)烯(PVC)、聚乙(yi)稀醇(PVA)、聚砜酰(xian)胺(PSA)等(deng)也可制(zhi)備(bei)中空纖維超(chao)濾膜(mo)(mo)(mo),但(dan)(dan)實際上應(ying)用(yong)較(jiao)(jiao)少。

2、中空纖(xian)維式超(chao)濾膜(mo)(mo)的(de)(de)制(zhi)(zhi)備:超(chao)濾膜(mo)(mo)的(de)(de)制(zhi)(zhi)備方法很(hen)多,而中空纖(xian)維超(chao)濾膜(mo)(mo)主要采用相(xiang)轉換(huan)法。相(xiang)轉換(huan)法主要有浸(jin)(jin)漬凝膠(jiao)(jiao)法、溶劑蒸發(fa)凝膠(jiao)(jiao)法和溶出法等。目前商(shang)品化的(de)(de)中空纖(xian)維超(chao)濾膜(mo)(mo)主要采用浸(jin)(jin)漬凝膠(jiao)(jiao)法制(zhi)(zhi)備,制(zhi)(zhi)膜(mo)(mo)過程大(da)致(zhi)可分為七個步(bu)驟:

(1)將制(zhi)膜材料(liao)溶(rong)入(ru)特定的溶(rong)劑中,并根據需要加(jia)入(ru)相應致(zhi)孔添加(jia)劑;

(2)通(tong)過攪拌(ban)使膜(mo)材(cai)料充(chong)分溶解(jie),而成為均(jun)勻(yun)的制膜(mo)液;

(3)過濾去(qu)掉未溶解(jie)的其他雜質;

(4)脫除(chu)溶液中微細的氣(qi)泡;

(5)在(zai)紡絲機中用特制(zhi)的噴絲頭擠出形成中空狀原纖(xian);

(6)使原纖中部分溶劑蒸發;

(7)將原纖漬于對膜材料是非溶劑的(de)凝固(gu)(gu)浴中(zhong)(通常(chang)是水或水溶液(ye)),液(ye)態原纖立即凝固(gu)(gu)成(cheng)固(gu)(gu)態中(zhong)空(kong)纖維;

(8)后處理使中空纖維具備某種(zhong)固有性能(neng)。

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