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什么是膜分离?膜分离技术详细介绍

来源:未知    时间:2018-12-28    作者:admin

膜分离是20世纪60年代迅速发展起的一门分离技术,膜分离主要包括分离、浓缩、纯化和精制等功能且操作简单、易于操作,因些目前膜分离技术被广泛应用于供水、制药、食品、环保、废品回收、水的淡化等工业生产过程中,产生了巨大的经济效益和社会效益。

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。

1、什么是微滤、超滤、纳滤?

微滤是一种精密过滤技术,利用孔径为0.1~1.5μm的滤膜对水进行过滤,英文是Micro-porous Filration,简称MF。微滤是一种低压膜滤,进水压力一般小于0.2MPa,过滤精度介于常规过滤和超滤之间,可分离水中直径为0.03~15μm的组分,能去除水中的颗粒物、浊度、细菌、病毒、藻类等。

超滤是以压力为推动力,利用孔径为0.01-0.1μm的滤膜对水进行过滤的方法,英文是Ultra-Filtration,简称UF。操作压力在0.5MPa以下,过滤精度介于纳滤和超滤之间,可分离水中直径为0.005~10μm、分子量大于500的大分子化合物和胶体,能有效去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒和部分有机物。

纳滤英文是Nanometer-Filtration,简称NF,其过滤精度介于反渗透和超滤之间,早期又称松散反渗透(Loose RO),操作压力为3MPa以下。纳滤膜早期又称软化膜,对钙、镁离子具有很高的去除率,能有效去除水中分子量在200以上、分子大小约1nm的可溶性组分。

2、什么是膜通量?什么是膜分离法的回收率?

膜通量又称膜的透水量,指在正常工作条件下,通过单位膜面积的产水量,单位是m3/( m2˙h)或m3/(m2.d)。膜分离法的回收率是供水通过膜分离后的转化率,即透过水量占供水量的百分率。膜通量及回收率与膜的厚度、孔隙度等物理特性有关,还与膜的工作环境如水温、膜两侧的压力差(或电位差)、原水的浓度等有关。选定某一种膜后,膜的物理特性不变时,膜通量和回收率只与膜的工作环境有关。在一定范围内,提高水温和加大压力差可以提高膜通量和回收率,而进水浓度的升高会使膜通量和回收率下降。随着使用时间的延长,膜的孔隙就会逐浙被杂物堵塞,在同样压力及同样水质条件下的膜通量和回收率就会下降。此时需要对膜进行清洗,以恢复其原有的膜通量值和回收率,如果即使经过清洗,膜通量和回收率仍旧和理想值存在较大差距,就必须更换膜件了。

3、过滤膜的清洗方法有哪些

膜分离装置在运行过程中,较常见而且较为严重的问题是由于膜被污染或堵塞而使得透水量下降的问题,因此膜的清洗及其清洗工艺是膜分离法的重要环节,清洗对延长膜的使用寿命和恢复膜的水通量等分离性能有直接关系,当膜的透过水量或出水水质明显下降或膜装置进出口压力差超过0.05MPa时,必须对膜段进行清洗。

膜的清洗方法主要有物理法和化学法两大类。具体操作中应当根据组件的构型、膜材质、污染物的类型及污染的程度选清洗方法。

物理清洗法是利用机械力量剥离膜表面的污染物,在清洗过程中不会发生任何化学反应。具体方法主要有水力冲洗、气水混合冲洗、逆流清洗、热水冲洗等。水力清洗是利用膜浓缩水侧减压后形成的高流速膜表而上积存的松软杂质。气水混合清洗是在膜浓缩水侧同时通人压缩空气和水流,借助于气、水与膜面发生的剪切作用而将膜表面杂质清洗下来。逆流清洗主要用于中空纤维膜的清洗,具体做法是将反向压力施加于支撑层,引起膜透过液的反向流动,以松动和去除膜进料侧表面的污染物。

化学清洗法是利用某种化学药剂与膜面的有害杂质产生化学反应而达到清洗膜的目的。应当根据不同的污染物采用不同的化学药剂,化学药剂的选择必须考虑到两点:一是清洗剂必须对污染物有很好的溶解和分解能力,二是清洗剂不能污染和损伤膜面。因此,要根据不同的污染物确定其清洗工艺,同时工作温度及其膜对清洗剂本考虑膜所允许使用的pH值范围、身的化学稳定性。

4、清洗过滤膜的常用化学清洗法有哪些?

(1)酸洗法。酸洗法对去除钙类沉积物、金属氢氧化物及无机胶质沉积物等无机杂质效果较好。具体做法是利用酸液循环清洗或浸泡0.5~1h,常用的酸有盐酸、草酸、柠檬酸等,酸溶液的pH值根据膜材质而定。比如清洗醋酸纤维素膜,酸液的pH值在3~4,而清洗其它膜时,酸液的pH值可以在1~2。

(2)碱洗法。碱洗法对去除油脂及其它有机杂质效果较好、具体做法是利用碱液循环清洗或浸泡0.5~1h,常用的碱有氢氧化钠和氢氧化钾,碱溶液的pH值也要根据膜材质而定。比如清洗醋酸纤维素膜,碱液的pH值在8左右,而清洗其它耐腐蚀廖时,碱液的pH值可以在12左右。

(3)氧化法。氧化法对去除油脂及其它有机杂质效果较好,而且可以同时起到杀灭细菌的作用,具体做法是利用氧化剂溶液循环清洗或浸泡0.5~1h、常用的氧化剂是1%~2%的过氧化氢溶液或者500~1000mg/L的次氯酸钠水溶液或二氧化氯溶液。

(4)洗涤剂法。洗涤剂法对去除油脂、蛋白质、多糖及其它有机杂质效果较好。具体做法是利用0.5%~1.5%的含蛋白酶或阴离子表面活性剂的洗涤剂循环清洗或浸泡0.5~1h。

膜分离技术应用实例
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