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    水处理之超滤设备及超滤膜元件解析

    时间: 2019-01-09 浏览次数: 187
    水处理超滤膜有哪些工作原理应用于哪些行业,有什么特点我们一起来看;
    一、超滤膜元件
      超滤膜,是一种孔径规格一致,额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力,就能筛出小于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一,在60年代超滤装置就实现了工业化。
      1、超滤膜的应用
      超滤膜的工业应用十分广泛,已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中;还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯和净水设备的研发使用,尤其是国内研发的PVC合金超滤膜,攻克了普通PVC材料产业化生产优质超滤膜的世界难题,降低了超滤膜的生产成本和运行能耗,提高了超滤膜的过滤性能和使用寿命,被国家知识产权局列为节能减排推荐产品。超滤膜随着技术的进步,其筛选功能必将得到改进和加强,对人类社会的贡献也将越来越大。
      2、产品结构
      超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的,没有皮层,所有方向上的孔隙都是一样的,属于深层过滤;后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层,表层厚度为0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底层厚度为200~250微米,属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
      3、过滤原理
      超滤膜筛分过程,以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,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。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔,其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过,而目前已知世界最小细菌的体积在0.2微米,因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来,从而实现了净化过程。
      其计算公式为:
      S内=πdL×n
      S外=πDL×n
      其中:S内为膜丝总内表面积,d为超滤膜丝的内径;
      S外为膜丝总外表面积,D为超滤膜丝的外径;
      L为超滤膜丝的长度;
      n为超滤膜丝的根数。
      内压式和外压式中空纤维超滤膜
      4、产品材料
      A、简介
      聚丙烯腈。英文简写PAN。由单体丙烯腈经自由基聚合反应而得到。大分子链中的丙烯腈单元是接头-尾方式相连的。外观为白色粉末状,密度为1.14~1.15g/cm ,加热至220~300℃时软化并发生分解。
      B、主要应用
      聚丙烯腈主要用于制造合成纤维(如腈纶)。用85%以上的丙烯腈和其他第二、第三单体共聚的高分子聚合物仿制的合成纤维。聚丙烯腈纤维的中国商品名。俗称人造羊毛。美国杜邦公司于20世纪40年代研制成功纯聚丙烯腈纤维(商品名为奥纶),因染色困难、易原纤化,一直未投入工业化生产。后来在改善聚合物的可仿性和纤维的染色性的基础上,腈纶才得以实现工业化生产。各个国家有不同的商品名,如美国有奥纶、阿克利纶、克丽斯纶、泽弗纶,英国有考特尔,日本有毛丽龙、开司米纶、依克丝兰、贝丝纶等。腈纶密度一般为1.16~1.18克/厘米3,标准回潮率为1.0%~2.5%。纤维的特点是蓬松性和保暖性好,手感柔软,并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纤维,俗称人造羊毛;制毛线、针织物(纯纺或与羊毛混纺)和机织物,尤其适宜作室内装饰布,如窗帘等。在材料学中常以聚丙烯腈为基体来合成多空材料,例如PAN基活性炭。
      C、简介
      聚氯乙烯。.英文简写PVC。是氯乙烯单体(vinyl chloride monomer, 简称VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂;或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。
      D、主要应用
      PVC曾是世界上产量最大的通用塑料,应用非常广泛。在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。PVC材料在净水行业的应用由来已久,曾经一度被新材料所取代,但PVC合金超滤膜的研发让它在净水行业又站稳了脚跟。目前国内使用PVC合金超滤膜技术的净水器屈指可数,其中国内一净水器品牌研发的PVC合金超滤膜技术更是获得了美国NSF的认证,在2010年的上海世博会上大放异彩[3]  ,在国内形成了一家独大的局面。
      
    可以用来制造超滤的材质很多,包括:聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚砜 (PES)、聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE)、聚砜(PS)、聚丙稀腈(PAN)等。90 年代初,聚醚砜材料在商业上取得了应用;而 90 年代末,性能更优良的聚偏氟乙烯超滤开始被广泛地应用于水处理行业。因此聚偏氟乙烯和聚醚砜成为目前最广泛使用的超滤膜材料。
      5、组件
      操作压力 225psi(1.55Mpa)
      测试液温度 770 F(250C)
      测试液浓度 2000 mg/L(as NaCl)
      单只膜元件水回收率 15%
      测试液pH 7
      单支膜元件最低脱盐率 99.0%
      最小透过水量 8,200gpd(31.0m3/d)
      超滤膜配件的其他特点如下:
      A、壳体采用抗冲击的ABS料,承压能力在16KG以上,并且壁厚加厚1mm,完全可承受进水可能出现的各种压力冲击,确保在冲击水压下不会出现破裂现象,避免了超滤膜在使用的过程中长期受压,材质产生蠕变引起漏水。
      B、每一支HUF90膜装填1400根膜丝,长度加长100mm,增大了15%的膜面积,有效膜面积高于国内任何一家的同种规格的产品。提高了产水量。
      C、端盖为半球凸出结构,与传统的端面平面结构相比,使进水在端面膜丝的分布更均匀,并且壁厚加厚1mm,确保在冲击水压下不破裂。
      D、壳体与螺纹套之间的粘接选用法国进口胶水粘接,粘接长度加长了,连接间隙均匀一致。在使用过程中不会出现漏水.脱胶现象,并且完全达到卫生标准。
      E、端盖与壳体的连接螺纹采用锯齿型螺纹,增大了扭距和负载,不会出现滑牙.漏水现象。
      F、膜的有效面积大,水通量大,纯水通量1800升,远高于国内同种规格产品。
      G、耐压与防漏结构设计,确保HUF90超滤膜不会出现漏水、脱胶、滑牙、暴胶等现象。
      
    6、超滤膜的分类:
      A、超滤膜根据膜材料的不同分为:无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜。
      a、有机膜
      有机膜主要是由高分子材料制成,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根据膜形状的不同,可分为平板膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维膜等。市面上家用净水器用的膜基本上都是中空纤维膜。
      b、无机膜
      无机膜中,陶瓷超滤膜在家用净水器中应用比较多。陶瓷膜寿命长,耐腐蚀,但出水有土味,影响口感。同时陶瓷膜易堵塞,清洗不易。中空纤维超滤膜由于其填充密度大,有效膜面积大,纯水通量高,操作简单易清洗等优势,被广泛应用于家用净水行业。
      在单位膜丝面积产水量不变的情况下,滤芯装填的膜面积越大,则滤芯的总产水量越多。
      其计算公式为: S内=πdL×n S外=πDL×n
      其中:S内为膜丝总内表面积;
      d为超滤膜丝的内径;
      S外为膜丝总外表面积;
      D为超滤膜丝的外径;
      L为超滤膜丝的长度;
      n为超滤膜丝的根数。
      B、按膜的外形特征可将超滤膜分为:
      a、平板膜;
      b、管式超滤膜,孔径>lO微米;
      c、毛细管式超滤膜,孔径O.50~10.00微米;
      d、中空纤维超滤膜,孔径<0.5微米;
      e、多孔超滤膜。
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