过滤膜性能
1.1过滤膜技术定义
膜的过滤是固液分离技术,它是以膜孔把水滤过,将水中杂质截留,而没有化学变化,处理简易的技术,但因膜孔非常细小,相应的存在某些技术问题。在给水也有用生物膜处理原水的方法,但它与过滤膜分离技术不同。用作膜分离的叫做membrance,用作生物膜处理的膜叫做film.
1.2过滤膜的种类和机理
过滤膜以截留原水颗粒的大小分类,膜孔从粗到细分为微滤膜(MF),超滤膜(UF),纳诺滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。MF膜孔径0.05um以上,或为1000以上分子量,以去除胶体、高分子有机物为对象。NF膜孔径为100~1000分子量。它去除的物质在UF与RO之间,以去除三卤甲烷、异味、色度、农药、可溶性有机物、Ca、Mg等。RO分离粒径为数十分子量,以去除食盐类和无机盐为对象。RO渗透水的压力比其渗透压力要多1~2倍。除以上四种以外,还有离子交换膜和气体渗透膜。MF、UF、NF和RO以压力驱动使固液分离。离子交换膜则以电力驱动使盐类分子分离,促成海水淡化等。气体渗透膜是最近研究出来通过气体的新型膜,能使乙醇浓缩和海水淡化。
1.3制膜材料
大体有纤维类、合成树脂类和陶瓷类三种。有的膜材质有弱于盐类和臭氧等氧化剂的材料和受微一物分解的材料。另外,用作海水淡化的RO有除去产生THM的溴的膜和不能去除溴的膜,要根据用途而定。
1.4膜的型式
水体透过膜流速不大,因此为通过需要的水量,膜装置的单体面积要大,要在一个小的空间内装入很多根的膜细管。另外,厚度100um以下的薄膜因承受高压,还必须有耐压能力,为此应设法制造各种耐强压的膜。一般膜的型式有板框式、螺旋式、桥式、管式及中空纤维式五种。板框式的膜应使用多孔质的材料,螺旋式和桥式的膜与板框式的相同。螺旋式的为卷状,桥式的为在折叠成小的体积中塞入大面积的膜。管式膜也需有多孔质的材料,原水从管的内侧通过,渗透水流出管外的为内压式膜,这种客用得很普遍,也有外压管式的。中空系统外径为几百um,系统内包有多数纤维细管,因为纤维管细小,没有必要特别用强度高的纤维管,膜本身就足以抵抗给予的压力,中空纤维系统有原水从中空系统内侧通过的内压式,及从外部加压的外压式两种。
1.5膜的使用
使用过滤膜装置不需凝絮化学处理,也不需蒸发分离作用,只需要压力使水中固液分离,这是过滤膜处理的一大特点。过滤方式有两种:
(1)流动液体全部垂直地透过膜孔,将液体内杂质截留的全量过滤方式;
(2)流动液体的流动方向与膜面平等,形成液体与膜面成直角的透过膜孔,将液体内杂质截留的横流过滤方式。全量过滤方式适用于微滤和一部分超滤。横流过滤,由于液体在膜表面上流动,产生剪断力,减少在膜表面上因为杂质浓缩堆积的黏垢,适用于易于积垢的超滤、纳诺过滤和反渗透过滤。
1.6过滤膜冲洗
流体通过膜期间,其含有杂质堵塞膜孔,使流体通过膜孔困难。为了恢复滤水效率,可采用以下方法:
(1)反冲洗
与过滤相反方向通过清水,使抑留于膜孔杂质冲走。也有通过空气冲洗法替代。
(2)海绵球冲洗
只单独用于内压式管形膜,它是将海绵球通过管膜内部,使海绵球与管膜内壁摩擦,把抑留物冲走的方法。
(3)空气泡冲洗
它是用空气泡搅拌力将附着膜壁的抑留物去除的方法。用空气泡搅动软质合成树脂中空系统的膜内壁,收到冲洗效果。
(4)药剂冲洗
膜经过长期使用,杂质进入膜孔之中,用一般冲洗方法不能解决,使用化学药剂清洗。化学药剂有苛性苏打、盐酸、次亚氯酸钠、柠檬酸及过氧化氢等。
1.7过滤膜的用途
过滤膜除用作水处理以外,还可用于超纯水制造和海水淡化,一般采用反渗透膜(纳诺滤膜)。另外用于粪尿处理、城市中水道处理、各种废水处理等,一般采用超滤膜和微滤膜。在工业上可用于乳制品制造、半导体制造、食品制造、纸张制造及药品制造等,也一般采用超滤膜和微滤膜。
饮用水应用
2.1饮用水应用过滤膜设施
在MF、UF、NF及RO之中,除海水淡化应用RO以外,RO尚无使用之处。RO几乎将盐类全部除掉,处理后水成了一切盐类都没有的纯水,甚至比蒸馏水还纯,这样的水当然不能做饮用水使用。如果采用就得要加对人体健康有益的盐类,要达到这种要求,目前尚无条件做到。NF对盐类的去除仅次于RO,但去除率也很高,一般作为软水应用,对作饮用水由于上述原因也不宜采用。从而,用于净水处理的膜应为MF和UF膜。用这样的膜主要能将胶体和浮游生物等除去,能将不溶性的铁和锰除去,及能将菌类除去。但为了避免细菌在清水池内不再重生,不能省掉灭菌处理程序。考虑到UF去除物质的分子量程度,它没有能力将臭氧物质和三卤乙烯等有机溶剂除去,这些溶剂会在膜面上形成一层薄膜,这些薄膜今后可能有办法除掉,可在以后列题研究。在膜的型式上,外压中空系统或管型等膜适于采用。如果采用外压式膜,可将通过沉砂池的原水,直接与膜连接处理。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水,为了使膜孔不被闭塞,在流入膜以前,应将原水中浮游物质除去。
2.2饮用水应用过滤膜程序
净水厂常规处理程序为凝聚、沉淀、过滤,膜分离水厂在原水符合过滤膜处理条件下,处理程序简单,只需过滤膜装置处理即可(在原水水质恶化时,尚需增加常规处理或增加微筛网处理)。在能量消耗上,使用过滤膜全量滤过方式,由于通过过滤膜使压力提高,原水泵尚需在增强压力上考虑。
2.3饮用水使用过滤膜处理的优点
(1)不需混凝剂
从过去使用膜的经验看,饮用水使用的原水(河水、水库水和富营养的湖泊水),用不加混凝剂的MF膜处理,和用混凝剂的凝聚、沉淀、过滤的常规处理相比,前者与后者所处理后水的水质相当或超过。
(2)自动化操纵简单,易于无人管理
采用膜分离技术只为供应原水提供必要的操作压力,并只需要运行一个较长时间才冲洗滤膜,别无其他工序。当前凝聚、沉淀、过滤净水处理则工序繁多,在投药上尚不能设定投加率。在这样情况下操纵膜装置很容易使其自动化,做到无人管理,而常规处理做到自动化则不容易。
(3)过滤膜水厂占地少
采用过滤膜水厂,膜装置占地面积小,很容易将同等产水量的常规处理所占厂地面积降低一半。剩余地方可设活性炭处理装置。由于过滤膜水厂可以无人化,职工居住的建筑物和配套设施都可削减。
(4)维护管理费用小
当前过滤膜使用寿命和价格尚是未知数,全部费用不好计算。但是从用膜处理用电费用和药剂费用都少来看,比之常规处理维护管理费用高的状况有很大优点。
(5)易于排水处理
用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统;
(6)工业污水中的悬浮物、固体物的去除;
3.可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备,对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备;
以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。
由于用膜处理不需投药,处理污泥量减少,因此易于处理。是否如此尚正在研究阶段,未得出明确结果。
2.4过滤膜处理存在的问题
(1)膜的使用寿命
膜孔受到水中杂质阻塞,使流体通过膜孔时水头损失加大,流体流速降低。这时通常可用水冲洗使膜孔恢复原有的渗过能力。在不能达到目的时,应适当用药剂清洗,使膜孔又能继续使用。但应考虑膜的使用寿命。因即使按上述办法处理,膜也会由于积垢过多,用药剂清洗收效不理想。在这样情况下,加混凝剂,延长使用寿命,也可减低渗过流速,使膜的寿命延长,但要增大膜的使用面积。
(2)过滤膜水厂施工管理
膜管本身强度相当高,有一定可*性。但施工中多多少少有部分膜管损伤。当然由于一两根膜管受损,不会影响膜管渗透水的水质。但一个中等水厂有上万根膜管,就不是一两根膜管受损的问题了,因此有必要对膜装置加强部件管理和施工管理,不能与以往常规处理方式一样对待。
(3)采用过滤膜新技术补救措施
一般采用新技术会遇到意想不到的状况,尤其是采用过滤膜分离的场合,它整个变更了过去的常规处理系统,因此会有一定的顾虑。由于对膜技术没有实用经验,应当增加补充设施,以备在膜装置发生异常情况时补救。例如,是否在膜处理以后,再增设生物活性炭设施以除去臭味的措施,以及增设其他设备的考虑。
⑵ RO膜和微滤膜的作用分别是什么
微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒,截留悬浮物,细菌,及大分子量胶体等物质。
反渗透膜微孔的直径一般在0.5~10nm之间,能去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。
⑶ 市场过滤膜常规品种有那几种
品种和规格
(1) 纤维素酯类 如二醋酸纤维素(CA);三醋酸纤维素(CTA);硝化纤维素(CN);乙基纤维素(EC);混合纤维素(CN-CA)等。其中混合纤维素制成的膜,是一种标准的常用滤膜。由于成孔性能良好,亲水性好,材料易得且成本较低,因此,该膜的孔径规格分级最多,从0.05~8um,约有近十个孔径型号。该膜使用温度范围较广。可耐稀酸。不适用酮类、酯类、强酸和碱类等液体的过滤。
(2) 聚酰胺类 如尼龙6(PA-6)和尼龙(PA-66)微孔膜。该种也具有亲水性能。较耐碱而不耐酸。在酮、酚、醚及高分子量醇类中,不易被腐蚀。孔径型号也较多。适用于电子工业光刻胶、显影液等的净化。
(3) 聚砜类 如聚砜(PS)和聚醚砜(PES)微滤膜。该类膜具有良好的化学性和热稳定性,耐辐射,机械强度较高,应用面也较广。
(4) 含氟材料类 如聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯膜(PTFE)。这类微滤膜,都有极好的化学稳定性,适合在高温下使用。特别是PTFE膜,其使用温度为-40~260℃可耐强酸、强碱和各种有机溶剂。由于具有疏水性,可用于过滤蒸气及各种腐蚀性液体。
(5) 聚碳酸酯和聚酯类 主要用于制核孔微孔膜。核孔膜孔径非常均匀,一般厚度为5~15um。此膜的孔隙率只有百分之十几,因膜薄所以其流体的过滤速度与前叙的几种膜相当。但制作工艺较为复杂,膜价格高,应用受到限制。目前该核膜已能制成多种孔径价格。
(6) 聚烯烃类 如聚丙烯(PP)拉伸式微孔膜和聚丙烯(PP)纤维式深层过滤膜。该类微孔膜具有良好的化学稳定性,可耐酸、耐碱和各种有机溶剂。价格便宜。但该类膜孔径分布宽。目前的商品膜有平板式和中空钎维式多种构型。并具有多种孔径规格。
(7) 无机材料 如陶瓷微孔膜、玻璃微孔膜,各类金属微孔膜等。这是近几年来倍受重视的新的一族微孔膜。无机膜具有耐高温、耐有机溶剂、耐生物降解等优点。特别在高温气体分离和膜催化反应器及食品加工等行业中,有良好的应用前景。
⑷ 纳滤膜与RO膜有何区别
1、净化的水分子不同
纳滤膜:截留有机物的分子量大约为150-500左右,截留溶解性盐的回能力为2-98%之间,对单价阴离子盐答溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。
RO膜:可阻挡所有溶解的无机分子以及任何相对分子质量大于100的有机物,水分子可通过薄膜成为纯水,对水中二价离子的脱除率可达99.5%,对一价离子的脱除率也在95%以上。
2、应用范围不同
纳滤膜:可应用于水质的软化、降低TDS浓度、去除色度和有机物,它的大部分应用领域是饮用水的软化和有机物的脱除。
RO膜:广泛应用于太空水、纯净水、超纯水的制备;化工工艺中水的浓缩、分离、提纯及纯水制备;海水、苦咸水淡化;造纸、电镀、印染等行业用水、中水及工业废水的回用。
3、工作原理不同
纳滤膜:纳滤是在压力差推动力作用下,盐及小分子物质透过纳滤膜而截留大分子物质,介于超滤和反渗透之间。
RO膜:采用反渗透方式,以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂。
⑸ 滤膜的种类
过滤膜以截留原水颗粒的大小分类,膜孔从粗到细分为微滤膜(MF),超滤膜(UF),纳诺滤膜(NF)和反渗透膜回(RO)。MF膜孔径0.05um以上,或为1000以上分子量,以去除胶体、高分子有机物为对象。NF膜孔径为100~1000分子量。它去除的物质在UF与RO之间,以去除三卤甲烷、异味、色度、农药、可溶性有机物、Ca、Mg等。RO分离粒径为数十分子量,以去除食盐类和无机盐为对象。RO渗透水的压力比其渗透压力要多1~2倍。除以上四种以外,还有离子交换膜和气体渗透膜。MF、UF、NF和RO以压力驱动使固液分离。离子交换膜则以电力驱动使盐类分子分离,促成海水淡化等。气体渗透膜是研究出来通过气体的新型膜,答能使乙醇浓缩和海水淡化。
超滤膜、微孔滤膜、纳滤膜、微滤膜、中空纤维超滤膜、赛尔滤膜等。而目前超滤膜应用最广泛,按滤膜形式,主要分为卷式,板框式,管式和中空纤维式滤膜等。
⑹ 影响纳滤膜,超滤膜,RO膜的性能因素有哪些
压力的影响
进水压力影响RO和NF膜的产水通量和脱盐率,我们知道渗透是指水分子从稀溶液侧透过膜进入浓溶液侧的流动,反渗透和纳滤技术即在进水水流侧施加操作压力以克服自然渗透压。当高于渗透压的操作压力施加在浓溶液侧时,水分子自然渗透的流动方向就会被逆转,部分进水(浓溶液)通过膜成为稀溶液侧的净化产水。透过膜的水通量增加与进水压力的增加存在直线关系,增加进水压力也增加了脱盐率,但是两者间的变化关系没有线性关系,而且达到一定程度后脱盐率将不再增加。
由于RO和NF膜对进水中的溶解性盐类不可能绝对完美地截留,总有一定量的透过量,随着压力的增加,因为膜透过水的速率比传递盐分的速率快,这种透盐率的增加得到迅速地克服。但是,通过增加进水压力提高盐分的排除率有上限限制,正如图1脱盐率曲线的平坦部分所示那样,超过一定的压力值,脱盐率不再增加,某些盐分还会与水分子耦合一同透过膜。
温度的影响
膜系统产水电导对进水温度的变化非常敏感,随着水温的增加,水通量几乎线性地增大,这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散能力增加。增加水温会导致脱盐率降低或透盐率增加,这主要是因为盐分透过膜的扩散速率会因温度的提高而加快所致。膜元件能够承受高温的能力增加了其操作范围,这对清洗操作也很重要,因为可以采用更强烈和更快的清洗程序。
盐浓度的影响
渗透压是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数,盐浓度增加,渗透压也增加,因此需要逆转自然渗透流动方向的进水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量。如果压力保持恒定,含盐量越高,通量就越低,渗透压的增加抵消了进水推动力,水通量降低,增加了透过膜的盐通量(降低了脱盐率)。
回收率的影响
通过对进水施加压力当浓溶液和稀溶液间的自然渗透流动方向被逆转时,实现反渗透过程。如果回收率增加(进水压力恒定),残留在原水中的含盐量更高,自然渗透压将不断增加直至与施加的压力相同,这将抵销进水压力的推动作用,减慢或停止反渗透过程,使渗透通量降低或甚至停止。RO
系统最大可能回收率并不一定取决于渗透压的限制,往往取决于原水中的含盐量和它们在膜面上要发生沉淀的倾向,最常见的微溶盐类是碳酸钙、硫酸钙和硅,应该采用原水化学处理方法阻止盐类因膜的浓缩过程引发的结垢。
pH 值的影响
各种反渗透和纳滤膜元件适用的pH值范围相差很大,像这样的超薄复合反渗透和纳滤膜与醋酸纤维素反渗透和纳滤膜相比,在更宽广的 pH
值范围内更稳定,因而,具有更宽的操作范围。膜脱盐率特性取决于pH值,水通量也会受到影响。
⑺ 净水器的纳滤膜和RO膜,超滤膜有什么区别
纳滤膜和RO膜的区别:
1. NF膜分离需要的跨膜压差一般为0.5~2.0MPa,比用反渗透膜达版到同样的渗透能量所权必须施加的压差低0.5~3MPa。在同等的外加压力下,纳滤的通量要比反渗透大得多,而在通量一定时,纳滤所需的压力则比反渗透的低很多。所以用纳滤代替反渗透时,“浓缩”过程可更有效、快速地进行,并达到较大的“浓缩”倍数。
2.纳滤膜与其他膜分离过程比较,纳滤的一个优点是能透析反渗透膜所截留的部分无机盐——也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。
3.纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间,其膜表面分离皮层可能具有纳米级微孔结构。
4.相对于反渗透膜NaCI的脱除率均在95%以上,一般将NaCI脱除率为90%以下的膜均可称之为纳滤膜。
5.反渗透膜几乎对所有溶质都有很高的脱除率,而纳滤膜只对特定的溶质具有脱除率。
6.反渗透膜几乎均为聚酰胺材质,而纳滤膜材料可采用多种材质,如醋酸纤维素、醋酸-三醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜、芳香聚酰胺复合材料和无机材料等。
其实这几种滤膜区别不大,主要的区别就是精度大小不一样,还有就是应用领域也有些不一样。如果对这几种滤膜的区别还是不是很清楚详细的可以看网页链接
⑻ NF纳滤膜和RO反渗透膜相比,哪种净水技术比较好
RO膜的过滤精度为0.0001微米左右
⑼ 影响高压纳滤膜性能的因素有哪些
纳滤膜性能受哪些因素影响?
1、操作压力
纳滤过程中存在阻力,当NF膜在相同的操作条件下,过滤不同料液时效果也不同。当施加在膜上的驱动力压力增大时,膜会被压实,且膜自身阻力将增加。随着膜两侧压力的增大,膜两侧溶液浓度会构成浓差极化现象,形成反向渗透压。因此当操作压力增大时,透过膜的通量不一定单调递增。许多研究人员指出,在一定操作压力范围内,增加操作压力可以提高纳滤膜的产水通量,当升至一定压力时便趋于稳定。
2、进水盐浓度
当进水盐浓度较低时,浓差极化作用和膜污染程度很小,溶剂易于透过纳滤膜,而溶质则被截留,浓水浓度明显高于进水盐浓度,由此计算得到高截留率。而当进水盐浓度提高,会加大膜两侧的浓差极化并会加快膜污染,导致膜分离性能明显降低,膜孔被堵塞,溶剂透过膜阻力增大,产水量减少,浓水盐浓度相对降低,截留率下降。同时,进水离子浓度增加,会影响膜表面荷电,影响膜对离子的排斥作用,也可导致截留率下降。
3、PH值
大部分的纳滤膜表面都具有电荷,pH值会影响纳滤膜表面的电荷,进而影响膜表面电荷与溶液离子间的静电排斥作用,从而影响溶质是否可以通过膜孔,即改变膜对溶质的分离性能。
4、温度
当温度升高,会增大溶液中部分组分的溶解度,形成大颗粒,膜污染增加,导致膜通透量下降。若温度过高,会使蛋白质变性并被破坏,从而加重膜污染,使得溶液通透量降低。
⑽ 当前水处理过程中,在不同领域常用的是什么膜
水处理膜是具有选择性分离功能的材料.利用水处理膜的选择性分离实现污水的回不同组分的答分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离.它与传统过滤的不同在于水处理膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生...