超濾系統(tǒng)(個(gè)人總結(jié))

1、目 錄超濾系統(tǒng)簡介2常規(guī)垂直過濾與切向流過濾比較2超濾系統(tǒng)流程圖:3主要配置：4超濾膜裝置5膜材料6超濾膜包維護(hù)8超濾膜包的維護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面8清洗方法：8注意：8沖洗步驟8清洗劑選擇9清洗條件9消毒9除熱原9水通量（NWP）測量10完整性測試12保存12附 錄14超濾系統(tǒng)簡介超濾：是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的。超濾裝置如同反滲透裝置，有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。

2、濃差極化乃是膜分離過程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度，是超濾技術(shù)的重要課題之一。采取的措施有： 提高膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走；采取物理或化學(xué)的洗滌措施。常規(guī)垂直過濾與切向流過濾比較常規(guī)垂直過濾（NFF）“死端過濾”切向流過濾（TFF）液體垂直通過濾膜，易造成膜表面形成高濃度凝膠和顆粒層，流速急劇下降。液體切向流過濾膜，在過濾的同時(shí)能對(duì)膜表面形成沖刷，使膜表面保持干凈，保持穩(wěn)定的過濾速度應(yīng)用范圍濃縮：如蛋白濃縮，去除水/緩沖溶液通過比較發(fā)現(xiàn)為使在生產(chǎn)中保持連續(xù)、穩(wěn)定的過濾，從而選擇切向流過濾。超濾系統(tǒng)一般包括：回流罐、補(bǔ)液罐、泵、質(zhì)量流量計(jì)、壓力傳感器

3、、溫度傳感器、隔膜閥（氣動(dòng)、手動(dòng)）、壓力控制閥、電控箱、管道、夾具等等。超濾系統(tǒng)流程圖:主要配置：泵形式：衛(wèi)生級(jí)轉(zhuǎn)子泵材質(zhì)：316L SS（轉(zhuǎn)子及與液體直接接觸的管道部分）流速：200L/min (根據(jù)工藝確定)位置：進(jìn)料段閥形式：衛(wèi)生級(jí)隔膜閥（可調(diào)節(jié)開度）材質(zhì)：316L SS膜片：PTFE/EPDM1位置：進(jìn)料段、回流段、透過段、取樣口等。壓力傳感器形式：衛(wèi)生級(jí) 隔膜式2材質(zhì)：316L SS3位置：進(jìn)料段、回流段、透過段質(zhì)量流量計(jì)形式：衛(wèi)生級(jí) 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)材質(zhì)：316L SS 接口及轉(zhuǎn)子 位置：進(jìn)料段、透過段溫度傳感器形式：衛(wèi)生級(jí) 材質(zhì)：316L SS位置：管道材質(zhì)：316L SS超濾膜裝

4、置形式：板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式1、板式膜組件板框式組件是首先應(yīng)用的大規(guī)模超濾和反滲透系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)起源于常規(guī)的過濾概念。膜、多孔膜支撐材料以及形成料液流道的空間和兩個(gè)端重疊壓緊在一起，料液是有料液邊空間引入膜面，所有板框式組件應(yīng)在單位體積中提供大的膜面積，通常這種組件與管式組件相比控制濃度極化比較困難。特別是溶液中含大量懸浮固體時(shí)，可能會(huì)使料液流道堵塞。在板框式組件中通常要拆開或機(jī)械清洗膜，而且比管式組件需要更多的次數(shù)。但是，板框式組件的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都比管式組件低。板式超濾膜是最原始的一種膜結(jié)構(gòu)，由于占地面積大，能耗高，逐步被市場所淘汰，主要用大顆粒物質(zhì)的

5、分離。2、 管式膜組件管式膜組件首先用于反滲透系統(tǒng)。這種組件明顯的優(yōu)點(diǎn)是可以控制濃差極化和結(jié)垢。而在反滲透系統(tǒng)中，管式膜已在很大程度上被中空纖維式和螺旋式組件所代替，這是因?yàn)樗耐顿Y和運(yùn)行費(fèi)用都高。但是在超濾系統(tǒng)，管式組件一直在使用著，這主要是由于管式系統(tǒng)對(duì)料液中的懸浮物具有一定承受能力，她很容易用海綿球清洗而無需拆開設(shè)備。管式膜組件的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制濃差極化，大范圍地調(diào)節(jié)料液的流速，膜生成污垢后容易清洗。其缺點(diǎn)是投資和運(yùn)行費(fèi)用都高，單位體積內(nèi)膜的比表面積較低。 管式膜已存在較長一段時(shí)間。它的設(shè)計(jì)簡潔而易于理解。管式膜較大的優(yōu)點(diǎn)，它們能較大范圍地耐懸浮固體和許多令人討厭的纖維、蛋白等物質(zhì)

6、。對(duì)料液的前處理要求低，對(duì)料液可以進(jìn)行高倍濃縮。設(shè)備的投資費(fèi)用高，占地面積大，主要用于超微濾系統(tǒng)中。3、 中空纖維膜組件中空纖維式超濾組件與中空纖維式反滲透組件相似，只是孔徑大小不同而已。應(yīng)用中要根據(jù)料液的情況加以選擇，各種超濾膜組件都有其成功的應(yīng)用領(lǐng)域。 中空纖維膜纖維的內(nèi)徑很小，中國的中空纖維膜是起步最早，運(yùn)用成熟的膜結(jié)構(gòu)，廣泛用于水處理。由于長期國內(nèi)無序的技術(shù)資料由大連萊特萊德水處理公司提供 競爭，中空的技術(shù)的更新受到了抑制,產(chǎn)品過于單一。膜的水通量太低，切割分子量不準(zhǔn)確，過濾的精度主要集中在5萬分子量以上。KOCH公司擁有全球唯一的切割分子量最小、最精確的1000分子量膜。4、 卷式膜

7、組件卷式構(gòu)型占膜市場的主導(dǎo)。卷式膜的設(shè)計(jì)原本專用于水脫鹽處理，但其緊湊的設(shè)計(jì)、低廉的價(jià)格已吸引了其他行業(yè)。經(jīng)過了許多試驗(yàn)和失敗后，重新設(shè)計(jì)的元件已經(jīng)可以用于許多工業(yè)行業(yè)，如醫(yī)藥生化行業(yè)、精細(xì)化工行業(yè)、紙漿和造紙行業(yè)、高純水以及一些高溫和極端pH的場合。但是，大多數(shù)膜公司只為極端項(xiàng)目提供一種卷式膜。膜材料超濾膜的主要材料有聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯（PP）、聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、纖維素超濾膜材質(zhì)特性聚丙烯腈（PAN）PAN是較早應(yīng)用的一種膜材料，本身為種親水性材料，易于成膜。但強(qiáng)度低，脆性大，耐酸堿程度較弱，但制膜成本低。聚氯乙烯（PVC）

8、強(qiáng)度和伸長率比PAN好，不易斷絲，材料來源廣泛，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是非親水性材料，需親水改性才能制成性能優(yōu)良的超濾膜。聚砜（PS）強(qiáng)度和伸長率比PAN好，不易斷絲，材料來源廣泛，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是非親水性材料，需親水改性才能制成性能優(yōu)良的超濾膜。聚偏氟乙烯（PVDF）此種材質(zhì)最大特點(diǎn)是，伸長率極高，不易斷絲。耐酸堿性很好，抗污染性強(qiáng)，耐化學(xué)清洗及耐高濃度的余氯溶液。其缺點(diǎn)是材料成本很高，過濾精度低，表面強(qiáng)度低。聚丙烯（PP）材料價(jià)格低，制膜過程環(huán)保，低耗，成本低，耐酸堿性很好，耐有機(jī)溶劑。通常采用拉伸法生產(chǎn)，達(dá)到微濾級(jí)，過濾精度低，容易受污染，不易反洗恢復(fù)，強(qiáng)拉伸強(qiáng)度高，膜面積大。纖維素膜對(duì)蛋白的極

9、低吸附，纖維素對(duì)于有機(jī)溶劑的兼容性優(yōu)于聚醚砜。它的缺點(diǎn)是不能用高濃度的NaOH進(jìn)行清洗和保存。因此復(fù)合再生纖維素膜主要應(yīng)用于低濃度蛋白溶液，對(duì)蛋白收率有較高要求和溶液中含有有機(jī)溶劑的情況。超濾膜的親水性能決定了膜的水通量大小和抗污染能力,機(jī)械強(qiáng)度決定膜產(chǎn)品的使用壽命,膜的親水性能和強(qiáng)度等力學(xué)性能是膜使用性能的重要因素。用于過濾的原液為蛋白質(zhì)溶液，因此使用后要使用堿液進(jìn)行清洗、消毒和保存。聚砜類 如聚砜（PS）和聚醚砜（PES）微濾膜。該類膜具有良好的化學(xué)性和熱穩(wěn)定性，耐輻射，機(jī)械強(qiáng)度較高，應(yīng)用面也較廣。PES非親水性通過改良之后具有優(yōu)越的性能。含氟材料類 如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯膜

10、（PTFE）。這類微濾膜，都有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，適合在高溫下使用。特別是PTFE膜，其使用溫度為40260可耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和各種有機(jī)溶劑。由于具有疏水性，可用于過濾蒸氣及各種腐蝕性液體。此兩種膜經(jīng)過改良之后都有優(yōu)異的性能，但PVDF的造價(jià)較PES高，因此可選擇經(jīng)改良之后的聚醚砜（PES）超濾膜。超濾膜包維護(hù)超濾膜包的維護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面 ·   沖洗 ·   清洗 ·   消毒 ·   除熱原 · 

11、60; 水通量NWP的檢測 ·   完整性測試方法 ·   保存清洗方法：1.根據(jù)污染物選擇合適的清洗劑；2.所選擇的清洗劑與膜堆相兼容；3.清洗劑的操作條件，選擇消毒、除熱原和保存劑的方法與此相同。注意：1.一定要確認(rèn)選擇的清洗劑與膜材質(zhì)是兼容的。2.所有新膜堆在安裝后第一次使用之前，必須進(jìn)行沖洗和清洗。3.清洗好的新膜堆要用純水測定水通量NWP。沖洗步驟1.將透過管路和回流管路處于排放狀態(tài)，確保在沖洗過程中沒有液體流回清洗罐中。2.在清洗罐中加入適宜溫度的純水（經(jīng)過過濾的去離子水、注射用水或反滲透水）或緩沖液，

12、如果水會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)和膜堆內(nèi)溶質(zhì)的沉淀，就必須用合適的緩沖液沖洗后才進(jìn)行清洗。注：如果是新膜，建議使用3040升/米2的水進(jìn)行沖洗，以確?？梢园涯ぐ械谋４嬉簺_洗干凈。3.將透過液閥門和回流閥門完全打開。4.如果您的系統(tǒng)采用的是離心泵，可將泵的出口閥關(guān)閉；如果您的系統(tǒng)采用的是變速泵，請(qǐng)把泵速調(diào)到最低。5.啟動(dòng)泵，并立即開啟泵的出口閥或提高泵速到下面所列出的數(shù)值。6.用回流閥把本體的回流壓力提高到5Psi(0.3bar),同時(shí)保持原來的切向流速，這時(shí)候進(jìn)口壓應(yīng)該在20psi(1.3bar)左右。7.繼續(xù)用上述條件沖洗一到兩分鐘。8.確定清洗罐內(nèi)的水在停泵前沒有用光，避免泵空轉(zhuǎn)。9.如需要可以在沖洗的

13、后期，從濾過液和回流液中抽樣檢驗(yàn)殘留物，來檢查沖洗效果。清洗劑選擇超濾膜料液污染物清洗劑PES蛋白溶液被吸附的蛋白NaOHPVDF蛋白溶液被吸附的蛋白NaOH清洗條件污染物膜清洗劑濃度溫度PH時(shí)間（min）蛋白PES/PVDFNaOH0.10.5N1N=1mol/L消毒膜堆的消毒應(yīng)該在完全清洗和沖洗后才可進(jìn)行，消毒時(shí)需要的壓力、流速等與清洗時(shí)所用的一樣，請(qǐng)參考清洗步驟。膜材料消毒劑濃度PH溫度（）時(shí)間（min）PESNaOH0.10.5NPVDFNaOH0.10.5N1N=1mol/L為保證膜的使用壽命，消毒的溫度應(yīng)保證在適宜的溫度（供應(yīng)商提供或?qū)嶒?yàn)得出）范圍內(nèi)。除熱原除熱原應(yīng)該在清洗、消毒和

14、沖洗之后進(jìn)行。除熱原時(shí)的壓力、流速及所需液體體積與清洗相同，請(qǐng)參考清洗步驟。膜材料除熱原試劑濃度PH溫度（）時(shí)間（min）PESNaOH0.10.5NPVDFNaOH0.10.5N水通量（NWP）測量新膜在第一次使用之前，應(yīng)測量它的水通量NWP。先對(duì)膜堆進(jìn)行清洗和沖洗，然后再測NWP，這時(shí)測出的NWP將作為標(biāo)準(zhǔn)來檢驗(yàn)每次使用后膜堆的清洗效果。步驟：1. 把回流管和透過液管引回清洗罐。2. 把罐的排放閥關(guān)閉，打開回流管路和透過液管路或閥門。3. 如果使用的是變速泵，把泵速調(diào)到最??；如果使用的是離心泵，關(guān)閉泵的出口閥。4. 在清洗罐中注滿純水，水溫在25°C左右，水質(zhì)應(yīng)是蒸餾水或過濾后的

15、去離子水。5. 開啟泵，調(diào)節(jié)到以下壓力：進(jìn)口壓10psi(0.7bar)回流出口壓5psi(0.34bar)6. 循環(huán)510分鐘，保證壓力和水溫的穩(wěn)定。7. 記錄透過液的速度、進(jìn)口和回流壓力 、水溫等數(shù)據(jù)。8. 把泵關(guān)掉，把系統(tǒng)中的水排空。9. 用以下的公式計(jì)算NWP，將計(jì)算出的NWP與最初的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。測量：R = 透過速度 ml/minPin = 進(jìn)口壓 psi(bar)Pout = 出口壓 psi(bar)Pp = 透過口壓psi(bar)T 水溫°C算出過濾膜的總面積A 面積ft2(m2)根據(jù)測量的溫度，從下表中找出的NWP溫度校正系數(shù)F利用下面公式計(jì)算NWP10. 當(dāng)膜堆

16、使用了一次之后，所測出的NWP不應(yīng)低于最初標(biāo)準(zhǔn)的80；在反復(fù)使用后(大于5次)，每次NWP的衰減不應(yīng)超過10。如果 NWP衰減幅度較大，說明清洗效果不好，應(yīng)該試用其它的清洗劑和清洗程序。NWP溫度校正系數(shù)FT() FT() FT() F52 0.59551 0.60550 0.61549 0.62548 0.63647 0.64746 0.65845 0.67044 0.68243 0.69442 0.70741 0.72040 0.73439 0.74838 0.76237 0.77736 0.79335 0.80834 0.82533 0.84232 0.85931 0.87730 0.8

17、9629 0.91528 0.93527 0.95626 0.97825 1.00024 1.02323 1.04722 1.07221 1.09820 1.12519 1.15218 1.18117 1.21216 1.24315 1.27614 1.31013 1.34612 1.38311 1.42210 1.4639 1.5068 1.5517 1.5986 1.6485 1.699完整性測試在對(duì)膜堆進(jìn)行完整性檢測之前，系統(tǒng)應(yīng)該經(jīng)過充分的清洗和沖洗，殘留的清潔劑會(huì)對(duì)結(jié)果有很大影響。1. 首先確定系統(tǒng)已經(jīng)清洗好，并且膜已經(jīng)完全濕透。膜的潤濕可以在TMP為2bar的條件下，用水循環(huán)五分鐘。

18、2. 將系統(tǒng)內(nèi)的水排空。3. 把經(jīng)過過濾的并且壓力可調(diào)節(jié)的氣源接到膜堆的進(jìn)口或回流口，最好選擇位置比較高那一個(gè)口。4. 把沒有接氣源的進(jìn)口或回流口用閥門或其他方法封閉。5. 透過液口是開放的。6. 慢慢的加壓到指定的氣壓，然后穩(wěn)定五分鐘讓殘留的水排出。7. 測量并記錄氣壓、溫度和從透過口出來的氣體流量。氣體流量可用氣體流量計(jì)測量或測量一定時(shí)間內(nèi)在倒置的灌滿水的量筒中有多少體積水被排走.8. 比較測量的流量與表格中的指標(biāo)，如果測量值大于指標(biāo)，請(qǐng)檢查膜堆是否按照操作手冊(cè)的指示正確安裝。如果膜堆安裝正確，但所測氣體流量仍然高于表中所列的指標(biāo)，請(qǐng)咨詢供應(yīng)商。充分潤濕的完整的超濾膜的空氣流量    ( 毫升/分鐘 )保存1. 把回流和過濾管結(jié)回清洗罐。2. 將回流和過濾口的閥門打開。3. 將泵流速調(diào)到最小。4. 按膜的材質(zhì)選擇合適的保存劑。按濃度的要求開一定量的保存。把保存液放進(jìn)清洗罐。5. 調(diào)泵速到下列的流速。膜流道類型流速（lpm/m2)進(jìn)口壓力壓差psibarpsibar6. 調(diào)節(jié)回流閥把回流壓力和進(jìn)出口壓差調(diào)到上表中標(biāo)明的數(shù)值，同時(shí)保持要求的流速。