水處理膜分離技術(shù)膜分離系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用

1、水處理膜分離技術(shù) 膜是具有選擇性分離功能的材料， 利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、 化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于， 膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，并 且這過程是一種物理過程， 不需發(fā)生相的變化和添加助劑。 膜的孔徑一般為微米級， 依據(jù)其 孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù) 材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜， 其過濾精度較低，選 擇性較小。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚 合物等等。錯流膜工藝中各種膜的分離與截留性能以膜的孔徑和截留分子量來加以區(qū)別， 下

2、圖簡單示意了四種不同的膜分離過程：（箭頭反射表示該物質(zhì)無法透過膜而被截留）： 微濾（MF）又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材 質(zhì)分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。 無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相 和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。 對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征， 通?？讖椒秶?0.1-1 微米，故微 濾膜能對大直徑的菌體、 懸浮固體等進行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除 菌。 超濾（UF）是介于微濾和納濾

3、之間的一種膜過程，膜孔徑在 0.05um 至 1000 分子量之間。 超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、 分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜 孔徑大小相關(guān)的篩分過程。 以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力， 以超濾膜為過濾介質(zhì)， 在一定的壓 力下， 當(dāng)水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過， 達(dá)到溶液的凈化、分 離、濃縮的目的。 對于超濾而言， 膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)有機物的截留分子量來表征， 通常截留分子量 范圍在 1000-300000 ，故超濾膜能對大分子有機物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等 進行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。 納濾 （N

4、F） 是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)， 其截留分子量在 80-1000 的范 圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾?；诩{濾分離技術(shù)的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。 對于納濾而言，膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn) NaCl、MgSO、4 CaCl2 溶液的截留率來表征， 通常截留率范圍在 60%-90%，相應(yīng)截留分子量范圍在 100-1000 ，故納濾膜能對小分子有機物 等與水、無機鹽進行分離，實現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時進行。 反滲透 （RO） 是利用反滲透膜只能透過溶劑 （通常是水 ） 而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的 選擇透過性， 以膜兩側(cè)靜壓為推動力， 而實現(xiàn)的對

5、液體混合物分離的膜過程。 反滲透是膜分 離技術(shù)的一個重要組成部分，因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、 運行成本低、無污染、操作方便運行可靠 等諸多優(yōu)點 ，而成為海水和苦咸水淡化， 以及純水制備的最節(jié)能、 最簡便的技術(shù) . 目前已廣 泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中首 選的水處理技術(shù)。 反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對 NaCl 的截留率在 98%以上，出水 為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也 即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透 膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛。 膜分離的基本工

6、藝原理是較為簡單的（參見下圖）。在過濾過程中料液通過泵的加壓， 料液以一定流速沿著濾膜的表面流過， 大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐， 小 于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜， 形成透析液。 故膜系統(tǒng)都有兩個出口， 一是回流液 （濃 縮液）出口，另一是透析液出口。在單位時間（ Hr）單位膜面積（m2 透析液流出的量（L） 稱為膜通量（LMH，即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（ TDS、離 子濃度、黏度等。 圖 2 膜分離操作基本工藝流程圖 由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節(jié)能、體積小、可拆分等特點， 使膜廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過

7、程及環(huán)保行業(yè)中。對不同組成 的有機物，根據(jù)有機物的分子量，選擇不同的膜， 選擇合適的膜工藝，從而達(dá)到最好的膜通 量和截留率，進而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運行成本。 膜分離系統(tǒng)應(yīng)用 1 澄清純化技術(shù)-超/微濾膜系統(tǒng) 澄清純化分離所采用的膜主要是超 /微濾膜，由于其所能截留的物質(zhì)直徑大小分布范圍 廣，被廣泛應(yīng)用于固液分離、大小分子物質(zhì)的分離、脫除色素、產(chǎn)品提純、油水分離等工藝 過程中。 超/微濾膜分離可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉(zhuǎn)鼓、離心機分離、溶 媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。 澄清純化技術(shù)可采用的膜分離組件主要有：陶瓷膜、平板膜、不銹鋼膜、中空纖維膜、 卷式膜、管式

8、膜。 采用膜分離澄清純化的優(yōu)點： 1） 、可得到絕對的真溶液，產(chǎn)品穩(wěn)定性好； 2） 、過濾分離收率高； 3） 、分離效果好，產(chǎn)品質(zhì)量高，運行成本低； 4） 、縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本； 5） 、過程無需添加化學(xué)藥品、溶媒溶劑，不帶入二次污染物質(zhì)； 6） 、操作簡便，占地面積小，勞動力成本低； 料罐 泵 - -透析液 験組件 7） 、可拓展性好，容易實現(xiàn)工業(yè)化擴產(chǎn)需求； 8) 、設(shè)備可自動運行，穩(wěn)定性好，維護方便。 2、濃縮提純技術(shù)一一納濾膜系統(tǒng) 膜分離技術(shù)在濃縮提純工藝上主要采用截留分子量在 1001000Dal 的納濾膜。納濾膜 的主要特點是對二價離子、功能性糖類、小分子色素、多肽等物質(zhì)的截留性能高于 98， 而對一些單價離子、小分子酸堿、醇等有 3050%的透過性能，常被應(yīng)用于溶質(zhì)的分級、 溶液中低分子物質(zhì)的洗脫和離子組分的調(diào)整、 溶液體系的濃縮等物質(zhì)的分離、 精制、 濃縮工 藝過程中。 納濾膜分離技術(shù)常被用于取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、 薄膜蒸發(fā)、 離子交換除鹽、 樹脂 工藝濃縮、中和等工藝過程。 濃縮提純技術(shù)可采用的膜組件主要有：卷式膜、管式膜。 采用納濾膜分離技術(shù)濃縮提純的優(yōu)點： (1) 、能耗極低，節(jié)省濃縮過程成本； (2) 、過程無化學(xué)反應(yīng)、無相變化，不帶入其他雜質(zhì)及造成產(chǎn)品的分解變性； (3