【正文】 美國√√√√XFLOW小荷蘭√√√√膜組件/組件設(shè)計(jì)就象前面所提到的那樣，目前市場上有許多種膜構(gòu)型。如果他只是通過顯微鏡來觀察膜，則他可能會拒絕接受這個(gè)事實(shí)，因?yàn)轱@微鏡中根本無法看到小孔，因此也不可能透過水。以下是在較寬范圍內(nèi)列出的膜的孔徑。它很薄，一般。相反，多數(shù)薄膜復(fù)合膜(TFM)能較好地耐受過氧化氫，至少在限制濃度、低溫和較短持續(xù)時(shí)間的條件下。溫度和pH同時(shí)超出范圍一般都會引起較大的問題。一般中心管和反套裝置/內(nèi)部接頭由PVC或ABS制成，這些材料都沒有良好的溫度耐受力。因此，許多膜說明書中列出了最高pH 。目前主要的膜類型是卷式膜組件，雖然以下的說法對所有膜類型都適用，但我們還是以卷式膜為例。當(dāng)確定一個(gè)膜過程的時(shí)候，僅僅考慮膜材料是不夠的。表4 一些膜材料的抗化學(xué)性能復(fù)合膜CAPSOPVDFPANSiO2纖維素3Ph8√√√√√√√Ph3或Ph8√√√√√√溫度35℃√╳√√√√√腐殖酸(√)√╳╳(√)╳√蛋白質(zhì)√(√)√(√)(√)√√多糖(√)√(√)√╳紡織品√√(√)√╳╳脂肪族烴╳╳╳(√)√√√芳香烴╳╳╳√√(√)氧化劑╳(√)√√(√)√(√)酮，酯╳╳√√(√)酒精√╳√√√√√√ 表示基于理論的信息或在實(shí)踐應(yīng)用中有不確定性。膜材料的選擇對于一個(gè)給定的分離過程選擇合適的膜和膜材料是比較困難的，為了作出合適的選擇必須先提供一些有關(guān)分離過程環(huán)境的概要信息。它們一般用于RO和NF，對于處理許多較難的分離過程，也是最佳的選擇。多年以來膜已有了很大的發(fā)展，但基礎(chǔ)設(shè)計(jì)沒有改變，如今已有好幾家公司制造這種類型的膜。復(fù)合膜有二層和三層的設(shè)計(jì)，但所有的都有精確的組分。178。原則上，聚砜(PSO)膜不能抗油、油脂、脂肪和兩極溶劑。如今還有一些“頑固的”用戶堅(jiān)持購買“同樣的膜直到最后”，他們堅(jiān)持使用CA膜是因?yàn)樗鼈冞€可以工作，但實(shí)際上CA膜的弱點(diǎn)是它們易被微生物吞噬。178。其中某些液體屬于廢棄的產(chǎn)品，而某些則是非常貴重的只要產(chǎn)物。但是實(shí)際情況和理想狀態(tài)有一定的差距。由于鹽截留率的減少可以降低壓力和能耗，因此在有些項(xiàng)目上也是可以被接受的。真正的納濾只截留超過一價(jià)的負(fù)電荷離子，如硫酸鹽、磷酸鹽,而能通過單價(jià)的負(fù)離子?？?cè)芙庑怨腆w。未說明其化學(xué)特性的一些化學(xué)組分，同鹵素反應(yīng)如氯生成有機(jī)基質(zhì)，如腐殖酸。電解液和小分子組分的滲透壓可以比較精確地計(jì)算，但大分子量組分的“滲透壓”只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來定。Pressure,average(平均壓力)平均壓力，（P進(jìn)水+P濃水）/2Pressure,average(平均壓力) NDP平均凈驅(qū)動壓力是驅(qū)動液體通過膜的可用壓力。它和測試的膜的類型有關(guān)，對微濾則沒有意義。Langelier index(見SDSI.)如果指標(biāo)是正值，則可能指CaCO3比例。在反滲透系統(tǒng)中水通量有特定的意義，而在其它的膜系統(tǒng)中，它只用來指示膜是干凈的，運(yùn)行良好?？山忉尀檫M(jìn)水不透過部分，也可稱為鹽水、廢棄物或在滲析過程中未通過半透膜而保留下來的滯留物。CA醋酸纖維素，一般有二價(jià)或三價(jià)醋酸。但是對于如何讓人們普遍了解建設(shè)和操作一個(gè)膜工廠的工作還有很長的路要走。有些行業(yè)依靠膜生產(chǎn)一些基礎(chǔ)的產(chǎn)品，有些則利用膜解決一些復(fù)雜的分離過程，另一些則用膜達(dá)到一些環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。卷式膜組件占了世界大多數(shù)的銷售市場份額，而纖維膜系統(tǒng)、陶瓷膜系統(tǒng)和管式膜系統(tǒng)分享的市場份額則相當(dāng)小。因此，它并不是技術(shù)學(xué)院里的一本傳統(tǒng)的教科書。目的是提供一些常見問題的信息，為初步介入膜過濾領(lǐng)域的新人提供一些幫助，回答一些問題。膜過濾應(yīng)用手冊實(shí)踐技巧和提示2000年6月介 紹這是膜過濾應(yīng)用手冊第二版。這本手冊對已從事膜設(shè)備設(shè)計(jì)及建設(shè)的工程師 和在已建工廠工作的工程師都能提供許多有用的信息。雖然書中沒有太多的數(shù)學(xué)計(jì)算，但它對于工業(yè)和學(xué)術(shù)應(yīng)用都是非常有用的，因?yàn)樗心み^濾領(lǐng)域許多“老到”的經(jīng)驗(yàn)，即使對于業(yè)內(nèi)行家而言，它也并不是一本出版物而已。由于他們在領(lǐng)域的地位，在2000年以前纖維膜系統(tǒng)、陶瓷膜系統(tǒng)和管式膜系統(tǒng)想成為市場主導(dǎo)的機(jī)會極小。膜就象計(jì)算機(jī)一樣：很少人理解它們，而只有一些人喜歡它們，但是我們都需要它們。希望本書能幫助避免許多以往很容易的犯的錯(cuò)誤。CIP清洗裝置。Feed(進(jìn)水)進(jìn)入膜系統(tǒng)的液體的體積。Flux(通量)每單位面積、時(shí)間滲透的體積。如果指標(biāo)是負(fù)值，則不可能指CaCO3比例。PAN聚丙烯腈Permeate(透過液)透過膜的液體的體積（也可稱濾液）ppm每百萬分子一。（P進(jìn)水+P濃水）/2—P透過液—（H濃水—H透過液）Pressure drop(壓降)膜系統(tǒng)、膜殼（壓力容器）或膜組件進(jìn)出口的壓力損失進(jìn)水壓力進(jìn)水泵的壓力(標(biāo)準(zhǔn)說法)或在循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)口至膜室的壓力滲透壓事實(shí)上是理論值。滲透壓一般寫成PI或П，П=I*n*R*T壓力單位PSI(磅/平方英寸)：=1barBar: 1bar==100kPaPS(PSO) 聚砜(聚醚砜或聚芳香醚砜)PVDF聚偏二氟乙烯Rentate(滯留物)濃液的另一種名稱SDSI索引Stiff和David飽和度索引。它們被認(rèn)為是致癌物質(zhì)。以上值可表示為：mg/l，ppm或%四種膜過程反滲透（RO）是液體/液體分離過程中最可能使用的膜分離過程。根據(jù)分子的大小和形狀，納濾也能截留不帶電荷、 溶解性物質(zhì)和正電荷離子。超濾(UF)是大分子量組分(HMWC)，如蛋白質(zhì)、懸浮固體被截留，而所有的小分子量組分自由通過膜的過程。下表是對以上內(nèi)容的總結(jié)。表3列出了一些典型的應(yīng)用，陰影部分代表主要的產(chǎn)物。 整膜醋酸纖維素(CA)是“最初的”膜，被用作RO、NF和UF應(yīng)用。聚砜(PSO)自從1975年以來已被廣泛應(yīng)用于UF和MF膜。然而，也有一種親水類型的聚砜膜能違反此原則，在乳化油行業(yè)應(yīng)用良好。 復(fù)合膜也稱薄膜復(fù)合膜，它一般被縮寫為TFC和TFM，被用來代替醋酸纖維RO膜。一般來講，一種薄膜復(fù)合膜由一個(gè)PSO(聚砜)膜作為其非常薄的表面層的支撐，在PSO超濾膜的表面層是一種聚合物。二十世紀(jì)八十年代中期，Desal開始進(jìn)行三層復(fù)合膜的設(shè)計(jì)。Desal是唯一生產(chǎn)三層復(fù)合膜的制造商。第一步現(xiàn)確定可取的過程(RO、NF、UF或MF)和適用的膜材料。除了已經(jīng)應(yīng)用的案例外，膜材料的選擇是比較困難的，因?yàn)榭梢钥紤]的往往不止一種材料。膜有好多種構(gòu)型(板框式、管式、卷式等)。通常膜表面的襯背材料是一個(gè)限制因素。然而，許多膜可以以聚丙烯(PP)作為襯背，它具有非常良好的pH穩(wěn)定性，但溫度受限制，會給膜產(chǎn)品帶來麻煩。聚砜(PSO)是一種價(jià)格貴得多的材料，但是可以提供良好的pH和溫度耐受力，因此它一般在工業(yè)過程中被選作中心管和反套裝置/內(nèi)部接頭。復(fù)合膜和氧化環(huán)境目前世界上還在尋找能耐受20ppm次氯酸鈉的用于RO和NF的好的復(fù)合膜。膜結(jié)構(gòu)從表面看，所有的RO、NF和UF膜都是非對稱型的。而膜本身在150～250μm，大多數(shù)膜為皮膚層提供結(jié)構(gòu)支撐。表5 一般的膜孔徑，μmMF5~UF~NF，RO迄今為止，還無法用顯微鏡從RO膜和NF膜中觀察到小孔，但水還是透過了膜而鹽被截留了。盡管我們還無法了解以上的現(xiàn)象，但我們可以預(yù)言RO膜的應(yīng)用將得到推廣。卷式構(gòu)型占膜市場的主導(dǎo)。管式膜已存在較長一段時(shí)間了。但所有的管式膜有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：n 占地面積大；n 膜的更換困難且耗時(shí)多；n 大口徑(1英寸)的管式系統(tǒng)能耗大；n 內(nèi)部體積大，周期性使用化學(xué)品和水沖洗和反沖洗耗費(fèi)昂貴；n 制造商改變管式設(shè)計(jì)投資大且困難。目前在歐洲有一些新的適用的板框式系統(tǒng)。因此在處理垃圾填埋瀝出液和船上海水脫鹽處理中需要極端壓力情況下有一定的應(yīng)用市場。纖維系統(tǒng)抗機(jī)械力差。事實(shí)上，其市場非常小。下表列出一部分。(1mil1/1000英寸)流道類型菱形(標(biāo)準(zhǔn))；市場上有些自由通道設(shè)計(jì)膜支撐聚酯；聚丙烯密封U形密封；唇形密封；無密封ATD防壓縮裝置星形；盤孔形(holeplate type)?膠水較多類型管式膜的分類和參數(shù)表8管式膜的分類和參數(shù)尺寸管內(nèi)徑，一般1~；管長，~5米；每個(gè)模塊管的數(shù)量。對于板框式系統(tǒng)，除了它們都是平板膜外，在組件中板和模的排列有較大的區(qū)別。用作UF和MF，多數(shù)用于乳制品行業(yè)。Rochem為圓盤—管式的8inch圓形膜，用于RO、NF和UF，使用與卷式膜類似的膜殼。幾乎因陳舊而廢除。膜組件和組件的比較下表是不同類型膜組件和組件性能的定性比較。 卷式膜組件膜殼設(shè)計(jì) 在市場上有許多不同的膜殼設(shè)計(jì)，可以根據(jù)材料(不銹鋼和高分子)或功能(側(cè)面端口進(jìn)出或通過端蓋進(jìn)出)進(jìn)行分類。它們在地面水和海水的脫鹽處理中運(yùn)用良好，但對其余的產(chǎn)品卻有些問題。結(jié)構(gòu)上以側(cè)端口作為標(biāo)準(zhǔn)。玻璃鋼膜殼只有三種標(biāo)準(zhǔn)直徑：、4英寸和8英寸。表12 玻璃鋼和不銹鋼膜殼的比較玻璃纖維不銹鋼壓力200bar極少超過80bar溫度50℃100℃?zhèn)榷诉M(jìn)入困難/很少簡單/標(biāo)準(zhǔn)端蓋進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)非標(biāo)/難用衛(wèi)生級非是(可能)價(jià)格100％150～200％″，″， ″純水標(biāo)準(zhǔn)很少″，″， ″不適用乳制品標(biāo)準(zhǔn)″軍用標(biāo)準(zhǔn)不使用″， ″不適用KOCH乳制品標(biāo)準(zhǔn)圖1側(cè)端進(jìn)出口的不銹鋼膜殼有兩種：4口型，使用這種膜殼可以作為無外部產(chǎn)品副件的模塊，且另一種類型則使用內(nèi)部副件的排列。卷式膜組件的尺寸在當(dāng)今是非常關(guān)鍵的。以下兩點(diǎn)應(yīng)更值得注意：n 傳導(dǎo)膜壓(TMP)(膜殼進(jìn)口和出口之間的壓力變化)；n 通過每個(gè)膜殼的壓降。我們很容易理解的是，如果進(jìn)水壓力是10bar，則進(jìn)出口之間的壓力變化很小，并可忽略不計(jì)。下表將作出相應(yīng)說明表13 卷式膜組件的壓降舉例例如：一個(gè)膜殼中有4個(gè)組件。PSO的操作溫度更可達(dá)120℃。 卷式膜組件一般卷式膜組件的溫度上限為45℃。多年來用于乳制品行業(yè)的組件已可以在比供貨商原先說明的更高的溫度(和壓降)下操作了。這些組件可以在70℃下持續(xù)操作，短時(shí)期可加溫到90℃，而同時(shí)可保持正常的膜使用壽命。標(biāo)準(zhǔn)膜組件使用50mil的流道，但較寬的流道可達(dá)90mil，可以處理較難處理的液體。好的溫度穩(wěn)定性可以確保這些組件徹底滅菌，或者它們可以持續(xù)操作在理論上微生物不會有任何生長的溫度下。這可能已經(jīng)非常接近高分子膜的極限。高溫操作一個(gè)正面的影響是：高溫可以增加通量(見優(yōu)化壓力和溫度一節(jié))。但作者也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：即使在高溫下比常溫必須對一些細(xì)節(jié)予以更多的關(guān)注和重視，但高溫膜操作還是有許多優(yōu)點(diǎn)。除了卷式膜外的其它系統(tǒng)。除了膜本身受到的危害外，其至關(guān)重要的是要有適當(dāng)?shù)闹危乐箟毫⒛D壓入支撐材料。表18內(nèi)的指導(dǎo)方針除了CA膜外適用于所有的膜。一般對許多膜主要的限制是因?yàn)槭褂昧司埘ヒr背。**)目前的趨勢應(yīng)增加TFM的高pH穩(wěn)定性。進(jìn)水流量對膜沒有絕對的進(jìn)水流量限制?？梢姵烁哒扯冗M(jìn)水對于一個(gè)膜系統(tǒng)來說不僅是個(gè)膜的問題，更是一個(gè)工程問題。加熱或冷卻的介質(zhì)在管子外面，而產(chǎn)品在內(nèi)部。由于產(chǎn)品的冷卻需求不僅僅為了產(chǎn)品的加熱或冷卻還受水泵能耗的限制，因此一般選擇多管熱交換器。閥門在膜系統(tǒng)中不同行業(yè)需要不同類型的閥門，以下是一些例子：n 乳制品行業(yè)：衛(wèi)生級蝶閥和針式閥；n 純水行業(yè)：球閥和針式閥；n 紙漿和造紙行業(yè)：任何型號，多數(shù)為球閥；n 廢水專案：任何型號，多數(shù)為球閥。球閥和蝶閥的一個(gè)有利的方面是，它們具有允許流量和壓降有較大不同的性能，如此被用來獲得生產(chǎn)和清洗的正確條件。當(dāng)在含有懸浮固體很多的液體中操作時(shí)，控制問題可以通過“止水濃縮閥”來解決。當(dāng)定時(shí)器2啟動時(shí)，濃縮閥完全關(guān)閉。在RO系統(tǒng)中，可能可以使用一種大口徑的低壓活塞閥，雖然這有些違背原則。但經(jīng)驗(yàn)表明這類閥門在膜過濾工廠中可以用于調(diào)節(jié)。壓力測量在膜過濾系統(tǒng)中壓力是驅(qū)動力，必須被監(jiān)測。采用信號可以用于數(shù)據(jù)記錄，并實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)的電子控制。即使是很好的壓力計(jì)其誤差值有1％，通過轉(zhuǎn)換達(dá)1bar。流量測定儀在膜系統(tǒng)中需要嚴(yán)格的流量測量和控制。如今一直使用的流量計(jì)是電磁流量計(jì)。由于這種流量計(jì)可以耐受90℃高溫和高壓，因此可以用于許多案例的測試。在超濾系統(tǒng)中，反沖洗流量一般要高10～30倍。因此為這類膜過程選擇流量計(jì)時(shí)必須特別注意。不管是否可能，儲罐內(nèi)部不設(shè)加熱盤或液位開關(guān)也是非常重要的。其它多數(shù)材料都有內(nèi)在的溫度限制。儲罐內(nèi)的液位傳感器可以將液位轉(zhuǎn)換成3～15psi的信號，而兩個(gè)控制進(jìn)水和出水壓力的氣動閥負(fù)擔(dān)各自的范圍，一個(gè)在3～9psi(水閥)下操作，而另一個(gè)在9～15psi(產(chǎn)品閥)下操作。當(dāng)液位上升時(shí)，水閥全關(guān)，到達(dá)某一稍高液位時(shí)，產(chǎn)品閥門開始關(guān)閉，準(zhǔn)備調(diào)節(jié)進(jìn)入儲罐的產(chǎn)品的量。雖然此類夾子價(jià)格有些貴，但它對于夾住直徑6英寸內(nèi)的管件時(shí)有許多優(yōu)點(diǎn)。的名稱已被廣泛使用，且被用來取代傳統(tǒng)的Triclover產(chǎn)品的名稱。結(jié)構(gòu)材料根據(jù)作者的觀點(diǎn)，有一個(gè)簡單的原則可以避免膜系統(tǒng)中的許多機(jī)械問題：在膜系統(tǒng)中和液體接觸的所有部件和設(shè)備都使用高質(zhì)量的不銹鋼。在水脫鹽處理一般還使用pvc、銅和一些低檔的不銹鋼。注意“不銹鋼”這個(gè)定義并不是很確切，因?yàn)椴牧系哪透g性只是在特定的條件下的。更好的清洗方式可以用硝酸使不銹鋼表面鈍化。以下產(chǎn)品是