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超滤在水处理中的技术简介

发布时间:2016-11-14 16:17:26 编辑:白云环境 阅读:691

 

导读:全世界都面临淡水资源短缺、水环境严重污染的困局,而传统污水处理早已不能满足各类高难度废水的处理要求,高要求下的污水处理市场潜力巨大,膜技术被称为21世纪的水处理技术,预计到2020年功能膜产值将突破2500亿,年均增速达20%。

一、膜分离技术简介

膜分离是利用膜的选择性,以膜两侧存在的能量差作为推动力,将流体组分进行分离的方法。膜分离的核心是膜,膜必须是半透膜,即能透过一种物质,而阻碍另一种物质。膜法液体分离技术根据操作压力和所用膜的平均孔径不同一般可分为四类:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO),它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。

膜处理名称

微滤

超滤

纳滤

反渗透

过滤口径

MF

UF

NF

RO

材质

0.1μm

10nm

1nm

0.1nm

类型

聚丙烯

中控纤维、聚砜、陶瓷膜

聚酰胺

聚丙烯酰胺

操作压力

0.7MPa最低为0.3MPa

10.5MPa

被截留物质

悬浮物、细菌类、微粒子和大分子有机物

蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体和微粒子

 无机盐、糖类、氨基酸和有机物

无机盐、糖类、氨基酸和有机物

膜两侧压差(bar)

0.7

0.2-0.7

3.5-16

进水为苦咸水>5

进水为海水<85

通量/[L/(m2.h)]

6~10

水分

1

1

1

乳糖

0.8~0.9

0.02~0.15

0.001~0.002

Cl-

1.0

0.25~0.9

0.02~0.06

灰分、K+、Na+

0.9~0.97

0.15~0.5

0.01~0.025

P

0.8~0.95

0.04~0.25

0.0007~0.0025

Ca2+、Mg2+

0.8~0.9

0.03~0.2

0.0005~0.0015

 

二、超滤技术简介

超滤是一种膜分离技术,其膜为多孔性不对称结构。超滤过滤过程是以膜两侧压力差为驱动力,以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程,使用压力通常为0.01~0.3 MPa,筛分孔径从0.005~0.1μm,截留分子量为1000~500,000 道尔顿左右。

超滤起源于1748 年,Scht 用棉花胶膜或璐膜分滤溶液,当施加一定压力时,溶液(水)透过膜,而蛋白质、胶体等物质则被截留下来,其过滤精度远远超过滤纸,于是他提出超滤这一术语。1896年,Martin 制出了第一张人工超滤膜。20 世纪60 年代,分子量级概念的提出,是现代超滤的开始,70 年代和80 年代是高速发展期,90年代以后开始趋于成熟。我国对该项技术研究较晚,70 年代尚处于研究期限,80 年代末,才进入工业化生产和应用阶段。近30 年来,超滤技术的发展极为迅速,不但在特殊溶液的分离方面有独到的作用,而且在工业给水方面也用得越来越多。例如在海水淡化、纯水及高纯水的制备中,超滤可作为预处理设备,确保反渗透等后续设备的长期安全稳定运行。在食品饮料、矿泉水生产中,超滤也发挥了重要作用。因为超滤仅去除水中的悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质,而保留了对人体健康有益的矿物质。

2.1超滤分离特性

1)分离过程不发生相变化,耗能少;

2)分离过程可以在常温下进行,适合一些热敏性物质如果汁、生物制剂及某些药品等的浓缩或者提纯;

3)分离过程仅以低压为推动力,设备及工艺流程简单,易于操作、管理及维修;

4)应用范围广,凡溶质分子量为1000~500,000道尔顿或者溶质尺寸大小为0.005~0.1μm左右,都可以利用超滤分离技术。此外,采用系列化不同截留分子量的膜,能将不同分子量溶质的混合液中各组分实行分子量分级。

2.2超滤与传统过滤及微滤的区别

1)筛分孔径小,几乎能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。

2)能否有效分离除决定于膜孔径及溶质粒子的大小、形状及刚柔性外,还与溶液的化学性质(pH值、电性)、成份(有否其它粒子存在)以及膜致密层表面的结构、电性及化学性质(疏水性、亲水性等)有关。

3)整个过程在动态下进行,无滤饼形成,使膜表面不能透过物质仅为有限的积聚,过滤速率在稳定的状态下可达到一平衡值而不致连续衰减。

4)超滤膜对大分子溶质的分离主要依赖于膜的有孔性,即膜对大分子溶质的吸附、排斥、阻塞及筛分效应。

 

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