【正文】 DESALTM膜組件已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域起主導(dǎo)地位，可以在140℃無水操作?！皦壕o”(paction)一詞常用于描述由于壓力而導(dǎo)致膜的不可反轉(zhuǎn)的“變平”。不同類型的聚酯胺薄膜在低pH下穩(wěn)定性方面有較大不同。多管熱交換器可以從APVPasilac和Uniq Filtra tion公司處購買。因此，需要平行于濃縮閥安裝一個反沖洗閥門，(見圖2)，反沖洗閥一般是一個3或4路蝶閥，如果從T形接頭到閥門的管道的長度短于或等于管道內(nèi)徑的三倍，這種設(shè)計可以被認(rèn)為是衛(wèi)生級的。用普通的測量儀幾乎無法測量壓降，因為對于一個40bar的操作壓力，壓力測量儀可能的最大壓力指示會達(dá)到60或100bar。這里的問題主要是用于生產(chǎn)和反沖洗循環(huán)過程的透過液流量計是很不同的。圖3 兩個進(jìn)水儲罐使用一個壓力傳感器和兩個氣動閥可以使液位控制比較便宜。法蘭的類型很多，但衛(wèi)生級的實際上只有一種類型，它們一般都是體積龐大且重，因此一般用于化學(xué)工業(yè)。然而，在低價水市場中應(yīng)用最廣泛的是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)，因為對于這類場合它們已可以適用了。泵的類型和選擇沒有泵，沒有膜過濾！這個道理非常簡單。主要的問題是因為雖然由泵增加的壓力比較小，如2bar，但進(jìn)水管線中的壓力可能已達(dá)到40bar，因此循環(huán)泵的包裝必須非常堅固，其機械密封必須特殊設(shè)計。在市場上有一些不同類型的高速離心泵。還可以在惡劣的環(huán)境中運行，如帶有破壞性的冰凍環(huán)境。 活塞泵最初的柱塞泵有一個或多個活塞。到目前為止，一般采用的預(yù)處理方法是傳統(tǒng)的過濾。表26提供了一些指導(dǎo)。 在75℃或更高的溫度下加熱和操作，這種方法一般除了用在一些系統(tǒng)，如高純水、處理紙漿排水和處理蒸汽冷凝水外不常被使用。大都在超濾前使用預(yù)涂助濾劑的過濾器。陽離子一些物質(zhì)組分(如陽離子清潔劑)在許多情況下對膜通量是不利的，將導(dǎo)致通量顯著下降，有時至零。有色物質(zhì)存在于許多食品與和食品相關(guān)的產(chǎn)品中，如生產(chǎn)豌豆和胡蘿卜的廢水中，糖制品的濃汁、果汁、啤酒中。在常規(guī)使用的納濾和反滲透膜前的預(yù)處理方式一般使用過濾即可?？梢酝ㄟ^發(fā)酵減少蛋白的粘性(同時去除葡萄糖)。果汁色素是一個通常的問題，而且在果汁分離中是一個新的挑戰(zhàn)。洗滌廢水當(dāng)用膜過濾洗滌廢水時纖維是主要的問題，因為纖維、臟東西和清潔劑形成大而松散的絮體。硫酸(H2SO4)用于銅銼的蝕刻。%～%。溫度越高，磷酸鈣的溶解度越低。微小的變形通常會降低溶解度，而徹底的變形會產(chǎn)生一種類似于煮硬的蛋白的物質(zhì)。雖然巴氏消毒法已應(yīng)用了25年，為了減少投資和運行費用，目前已開始逐漸避免使用本方法了。通常使用可以自清洗的篩子去除較大的顆粒，而剩余的酪蛋白顆粒通常使用離心作用去除。由于金屬顆粒比較重，能很快沈淀。通常用離心的方法。唯一完整有效地脫除纖維的方法是采用超濾。泵或閥門的剪切力回很快地使溶解性蛋白質(zhì)變性并變成非溶解性的蛋白而污染所有膜系統(tǒng)。而酵素的處理，如所謂的酵素的石洗，將導(dǎo)致纖維和纖維碎片更小，甚至可通過1μ的過濾器。由于子啊許多場合顏色作為某些產(chǎn)品的重要的特性，因此不太可能去完成一個去除顏色的預(yù)處理，例如紅酒中的紅色。如果被預(yù)過濾的液體pH接近于14，那一般用醋酸調(diào)節(jié)至8。細(xì)胞的破裂將釋放血紅素進(jìn)入血漿，使膜的過濾過程以及隨后的設(shè)備清洗工作復(fù)雜化。只要不間斷地處理，有一些預(yù)處理方案可以達(dá)到抑制或阻止微生物生長的目的，但一旦處理停止，細(xì)菌將在留下的一些液體中繼續(xù)生長。多糖：角叉(菜)膠、果膠、瓊脂、樹脂、黃原膠。而在工業(yè)系統(tǒng)，則被盡量避免使用。正位移泵正位移泵不管壓力如何，傳輸幾乎恒定的流量。壓力在26bar以下的泵比較容易做，而超過26bar則比較麻煩。泵一般使用封閉式葉輪，這樣對產(chǎn)品的處理比較溫和，且效率高。在大型系統(tǒng)中可以換用離心泵。通常乳制品類型的管道最好，且價格最便宜，只因此其生產(chǎn)數(shù)量龐大，乳制品管的內(nèi)壁的質(zhì)量和性質(zhì)非常好。在膜系統(tǒng)中，有效的清洗系統(tǒng)有助于防止不銹鋼的部分銹蝕，而且終有一天通過徹底地清洗可以解決這個問題。人們不太接受三葉夾(Triclamp)，但還被廣泛使用，Triclamp174。儲罐最適宜的材料是不銹鋼。市場上多數(shù)流量計都用于普通場合，其實還有許多其它的類型，如Burchert流量計使用一個小的信號裝置指示流量。本人喜歡使用壓力變速器，因為它們可以提供更加精確的讀數(shù)并很容易標(biāo)定。當(dāng)定時器1啟動時，濃縮閥全開，濃縮快速進(jìn)行。主要不同點在于：n 在一個信道內(nèi)產(chǎn)品的溫度變化很小，℃或更??；n 相比于熱交換介質(zhì)的流量，產(chǎn)品流量大。表19 不同膜材料的pH限制pH下限PH上限 PSO *)114PVDF012CA47TFM1 **)12 ***)陶瓷012～14*)同時低pH和高溫可能減少水通量，有時會達(dá)到零，并不可逆轉(zhuǎn)。－過大的壓降將導(dǎo)致膜和/或構(gòu)件的高分子材料移動，有時破裂，最終導(dǎo)致膜的徹底損壞。EXCEL。178。每個膜殼內(nèi)的組件數(shù)量－壓降為了確定每個膜殼內(nèi)的組件數(shù)量，必須考慮以下幾點：n 首先確定使用的是RO/NF還是UF/MF；n 然后審查整個處理過程；n 第三，確定每個膜組件能耐受的壓降值。如今它們的應(yīng)用已越發(fā)廣泛了。這種系統(tǒng)使用許多大的墊圈。產(chǎn)品流道30mil相當(dāng)于 0，75mm47mil相當(dāng)于 1，20mm90mil相當(dāng)于 2，30mm甚至還有更寬的流道。現(xiàn)代的板式系統(tǒng)可以耐非常高的壓力，超過100bar。表6 膜制造商 1996年以來主要制造商的不完全統(tǒng)計所屬公司規(guī)模管式膜卷式膜纖維系統(tǒng)陶瓷膜RONFUFMF分離水ATM小√美國√√DESALOsmonics中等√美國√√√√√DSS小√丹麥√√√√√Film TecDow Chemicals大√美國√√(√)√Fluid SystemsKoch中等√美國√√√(√)√Hoechst小√德國√√√HydranauticsToray中等√美國√√Kiryat WeizmanKoch小√√以色列√√√√√Koch/Abcor中等√√√美國√√√√Membratek小√SA√√√Osmonics中等√美國√√√√√√PCIThames Water小√UK√√√√SCT小√法國√√Stork Friesland小√荷蘭√√Tami小√法國√√Toray中等√日本√√√Trisep中等√美國√√√√XFLOW小荷蘭√√√√膜組件/組件設(shè)計就象前面所提到的那樣，目前市場上有許多種膜構(gòu)型。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)時間的條件下。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。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。原則上，聚砜(PSO)膜不能抗油、油脂、脂肪和兩極溶劑。但是實際情況和理想狀態(tài)有一定的差距。未說明其化學(xué)特性的一些化學(xué)組分，同鹵素反應(yīng)如氯生成有機基質(zhì)，如腐殖酸。Langelier index(見SDSI.)如果指標(biāo)是正值，則可能指CaCO3比例。但是對于如何讓人們普遍了解建設(shè)和操作一個膜工廠的工作還有很長的路要走。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。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)的機會極小。Feed(進(jìn)水)進(jìn)入膜系統(tǒng)的液體的體積。（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上是理論值。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。 整膜醋酸纖維素(CA)是“最初的”膜，被用作RO、NF和UF應(yīng)用。一般來講，一種薄膜復(fù)合膜由一個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。除了已經(jīng)應(yīng)用的案例外，膜材料的選擇是比較困難的，因為可以考慮的往往不止一種材料。聚砜(PSO)是一種價格貴得多的材料，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。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。但所有的管式膜有以下幾個缺點：n 占地面積大；n 膜的更換困難且耗時多；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昂貴；n 制造商改變管式設(shè)計投資大且困難。事實上，其市場非常小。用作UF和MF，多數(shù)用于乳制品行業(yè)。 卷式膜組件膜殼設(shè)計 在市場上有許多不同的膜殼設(shè)計，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。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。下表將作出相應(yīng)說明表13 卷式膜組件的壓降舉例例如：一個膜殼中有4個組件。這些組件可以在70℃下持續(xù)操作，短時期可加溫到90℃，而同時可保持正常的膜使用壽命。高溫操作一個正面的影響是：高溫可以增加通量(見優(yōu)化壓力和溫度一節(jié))。表18內(nèi)的指導(dǎo)方針除了CA膜外適用于所有的膜?？梢姵烁哒扯冗M(jìn)水對于一個膜系統(tǒng)來說不僅是個膜的問題，更是一個工程問題。球閥和蝶閥的一個有利的方面是，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。但經(jīng)驗表明這類閥門在膜過濾工廠中可以用于調(diào)節(jié)。流量測定儀在膜系統(tǒng)中需要嚴(yán)格的流量測量和控制。因此為這類膜過程選擇流量計時必須特別注意。當(dāng)液位上升時，水閥全關(guān)，到達(dá)某一稍高液位時，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。在水脫鹽處理一般還使用pvc、銅和一些低檔的不銹鋼。以下是一些復(fù)合材料：GRP－玻璃纖維增強聚酯(玻璃鋼)被廣泛應(yīng)用于膜殼。膜系統(tǒng)需要每年365天，每天24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此泵的質(zhì)量必須能滿足這個要求。泵的類型定 義低速轉(zhuǎn)速低于3600rpm高速轉(zhuǎn)速高于3600rpm單級離心泵178。這些年為了更高效率的多級離心泵人們展開了激烈的競爭。他們也生產(chǎn)很有趣、大型的工業(yè)多級離心泵，它們可以在高壓下傳輸每小時幾百立方米的流量。178。死的微生物的細(xì)胞殘害，主要是細(xì)胞膜，可以引起阻塞。藻類、細(xì)菌、酵母、vira?一般原則上藻類、細(xì)菌、酵母、vira等的計數(shù)應(yīng)少于100個/ml。因此阻止血的凝結(jié)可以添加鈣的結(jié)合試劑。事實上，過濾結(jié)果會更好些，因為過濾器很快會堆積。最常使用的是套筒式過濾器。在這類項目中，膜材料應(yīng)選擇纖維素、PVDF和其它的非芳香族聚合物。模過程被用于蛋白脫水，在進(jìn)入膜系統(tǒng)前必須先去除卵黃系帶。由于在膜系統(tǒng)中必須避免微生物生長，因此看來唯一解決方法是同時進(jìn)行發(fā)酵和反滲透。怎樣提高預(yù)過濾的可靠性及效率是唯一的問題。這樣陽離子被有效中和后水中含有大量剩余的陰離子。乳制品行業(yè)毛發(fā)、青草和蒼蠅。巴氏殺菌法。一部分晶體可以作為污泥排出，它們不會影響膜過程。當(dāng)膜系統(tǒng)產(chǎn)生濃縮，磷酸鈣的濃度超過其溶解度，那么已經(jīng)形成的晶體將繼續(xù)增長，這樣可以從大量的液體中脫除過量的磷酸鈣。巴氏消毒需要加熱至72℃并保持15～20秒，以后再冷卻至操作溫度。蒼蠅很容易去除，而毛發(fā)很難發(fā)現(xiàn)和去除。最好的預(yù)處理方法是在洗滌前擠干溶劑。通常的經(jīng)驗是加果膠酶來凈化果汁，同時可以有效地防止膜系統(tǒng)的沈積物發(fā)生。相反有助于減少產(chǎn)品的粘性，而且在室溫下，一種微生物種類的高速生長有助于減少其它種類的生長。卵黃系帶由一個具有特色的回彈，它可以通過過濾器后又立即卷曲。紡織品、染色廢水電抗染色、聚酰胺和聚酯染色。因此另外一個相當(dāng)有效的方法是在離心分離機中進(jìn)行凈化。 在技術(shù)上完成更好的過濾幾乎是不可能的。如果使用模處理血漿，檸檬酸鹽和磷酸鹽的添加是非常重要的預(yù)處理方式。因此，必須咨詢有經(jīng)驗的工程師，因為經(jīng)驗和試驗是選擇合適的預(yù)處理方法時唯一可靠的方法。表28和表29列出了在預(yù)處理中使用的常規(guī)方法。一般用于低流