【文章內(nèi)容簡介】 從而影響系統(tǒng)性能的現(xiàn)象。 ? 微生物粘附和生長形成生物膜。老化生物膜主要分解成蛋白質(zhì)、核酸、多糖酯等，強(qiáng)烈吸附在膜面上引起膜表面改性。 減輕膜污染的方法 ? 料液的有效處理 ? 改善膜的性質(zhì) (聚砜膜用乙醇溶液浸泡） ? 改變操作條件 膜污染的處理 ? 物理方法：等壓沖洗；反沖洗；脈沖流動(dòng)；超聲波 ? 化學(xué)方法：化學(xué)清洗劑（稀堿、稀酸、酶、表面活性劑、絡(luò)合物和氧化劑等） ? 如果用清水清洗就恢復(fù)膜的透過性能，則不需使用其他清洗劑。對(duì)于蛋白質(zhì)的嚴(yán)重吸附所引起的膜污染，用蛋白酶 (如胃蛋白酶、胰蛋白酶等 )溶液清洗，效果較好 。 超濾液 保留液 透過液 超濾 循環(huán)清洗 清洗液出口 清洗液入口 清洗液出口 逆洗 清洗液入口 清洗液出口 膜污染的清洗方式 利用膜的 不對(duì)稱性 和 膜組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 進(jìn)行清洗 第三節(jié) 膜分離裝置 ?將膜、固定膜的支撐材料、間隔物或管式外殼等組裝成的一個(gè)單元稱為膜組件 。 ?工業(yè)上應(yīng)用的膜組件主要有 中空纖維式、管式、螺旋卷式、板框式 等四種型式。 ?管式和中空纖維式組件也可以分為內(nèi)壓式和外壓式兩種。 一、膜組件 (Membrane Module) (1)板框式 (PlateandFrame)膜組件 板框式是最早使用的一種膜組件。其設(shè)計(jì)類似于常規(guī)的板框過濾裝置 。 海水從上部進(jìn)入組件后，沿膜表面逐層流動(dòng)，其中純水透過膜到達(dá)膜的另一側(cè)，經(jīng)支撐板上的小孔聚集在邊緣的導(dǎo)流管后排出，而未透過的濃縮咸水從下部排出。 在多孔支撐板兩側(cè)覆以平板膜，采用密封環(huán)和兩個(gè)端板密封，壓緊。 截留液 透過液 料液 平板式膜組件 平板式構(gòu)造 把膜和支撐體均制成管狀，使二者組合，或者將膜直接刮制在支撐管的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，將數(shù)根膜管組裝在一起。 (2) 管式 (Tubular)膜組件 內(nèi)壓管式： 多孔管 膜 料液 外壓管式： 料液 內(nèi)壓式：膜涂在管內(nèi)，料液由管內(nèi)走； 外壓式：膜涂在管外，料液由管外間隙走。 管式膜組件 (3)螺旋卷式 (Spiral Wound)膜組件 卷式納濾膜濃縮設(shè)備 (生產(chǎn)型 ) 由中間為多孔支撐板，兩側(cè)是膜的 “ 膜袋 ” 裝配而成，膜袋的三個(gè)邊粘封，另一邊與一根多孔中心管連接。組裝時(shí)在膜袋上鋪一層網(wǎng)狀材料（隔網(wǎng)），繞中心管卷成柱狀再放入壓力容器內(nèi)。原料進(jìn)入組件后，在隔網(wǎng)中的流道沿平行于中心管方向流動(dòng)，而透過物進(jìn)入膜袋后旋轉(zhuǎn)著沿螺旋方向流動(dòng)，最后匯集在中心收集管中再排出。 (4)中空纖維 (Hollow Fiber)膜組件 ?將大量的中空纖維安裝在一個(gè)管狀容器內(nèi) ,中空纖維的一端以環(huán)氧樹脂與管外殼壁固封制成膜組件。 ?料液從中空纖維組件的一端流人 , 沿纖維外側(cè)平行于纖維束流動(dòng) ,透過液則滲透通過中空纖維壁進(jìn)入內(nèi)腔 ,然后從纖維在環(huán)氧樹脂的固封頭的開端引出 ,原液則從膜組件的另一端流出。 ?中空纖維膜組件的最大特點(diǎn)是單位裝填膜面積比所有其他組件大 , 最高可達(dá)到 30000m2/m3。 ?中空纖維膜組件也分為外壓式和內(nèi)壓式 。 各種膜組件的傳質(zhì)特性和綜合性能的比較分別見下表。 幾種常用的膜組件 類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 使用狀況 框板式 結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、牢固、能承受高壓，使用強(qiáng)度較高，工藝簡便 裝置成本高，流動(dòng)狀態(tài)不好，濃差極化嚴(yán)重；易堵塞，不易清洗。 適于小容量規(guī)模；已商業(yè)化 管 式 容易清洗和更換；原水流動(dòng)狀態(tài)好，壓力損失小，耐較高壓力；能處理含有懸浮物的、黏度高的或者能析出固體等易堵塞流水通道的溶液體系 裝置成本高， 管 口密封較難；膜的堆積密度小 適于小容量規(guī)模；已商業(yè)化 螺旋式 膜的堆積密度大，結(jié)構(gòu)緊湊；可使用強(qiáng)度好的平板膜；價(jià)格低廉。 制作工藝和技術(shù)較復(fù)雜，密封較困難；易堵塞，不易清洗，不宜在高壓下操作 適于大容量規(guī)模；已商業(yè)化 中空纖維膜 膜的堆積密度大，不需外加支撐材料；濃差極化可忽略；價(jià)格低廉。 制作工藝和技術(shù)較復(fù)雜，易堵塞，不易清洗 適于大容量規(guī)模；已商業(yè)化 第四節(jié) 典型的膜分離技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域 典型的膜分離技術(shù)有微孔過濾 (MF)、超濾(UF)、反滲透 (RO)、納濾 (NF)、滲析 (D)、電滲析 (ED)、液膜 (LM)及滲透蒸發(fā) ( PV)等，下面分別介紹之。 um A RELATIVE SIZE OF COMMON MATERIAL 過濾對(duì)象 MOLECULAR WEIGHT 分子量 10 100 1000 10 4 10 10 5 100 1000 10 6 10 7 100 200 5,000 20,000 150,000 500,000 Aqueous salts 中水鹽份 Metal ions 金屬離子 Sugars 蔗糖 FILTRATION TECHNO LOGY 過濾方法 Pyrogens 熱源 Virus 病毒 Colloidal silica 膠體硅 Albumin protein 白蛋白 Bacteria 細(xì)菌 Carbon black 碳黑 Paint pigment 顏料色素 Yeast cells 酵母 Milled flour 面粉 Beach sand 海灘沙礫 Pollens 花粉 RO 反滲透 Ultrafiltration 超濾 Microfiltration 微濾 Particle filtration 一般過濾 THE FILTRATION SPECTRUM 過濾譜圖 NF 納濾 膜形 態(tài)推 動(dòng) 力 膜 過 程 應(yīng) 用 實(shí) 例對(duì)稱 非對(duì) 稱 復(fù)合壓力差反滲透超 濾微 濾納 濾氣體分離海水淡化超純水 / 白蛋白濃縮前處理 / 終端過濾醫(yī)藥 / 啤酒氣體 / 蒸汽分離***********電位差 電滲析 海水淡化 / 廢水 *濃度差濃度差濃度差 （分壓差）濃度差＋化學(xué)反應(yīng)滲析控制釋放滲透蒸發(fā)液膜人工腎醫(yī)用 / 農(nóng)藥無水乙醇金屬分離 / 廢水***** ** 以多孔薄膜為過濾介質(zhì)，壓力差為推動(dòng)力，利用篩分原理使不溶性粒子（ ）得以分離的操作。操作壓力 。 一、 微孔過濾 微孔膜的主要優(yōu)點(diǎn)為： ① 孔徑均勻，過濾精度高 。能將液體中所有大于制定孔徑的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快 。一般微孔膜的孔密度為 107孔/cm2，微孔體積占膜總體積的 70％～ 80％。由于膜很薄，阻力小，其過濾速度較常規(guī)過濾介質(zhì)快幾十倍； ③ 無吸附或少吸附 。微孔膜厚度一般在 90～ 150μm之間，因而吸附量很少，可忽略不計(jì)。 ④ 無介質(zhì)脫落 。微孔膜為均一的高分子材料，過濾時(shí)沒有纖維或碎屑脫落，因此能得到高純度的濾液。 微孔膜的缺點(diǎn)： ① 顆粒容量較小，易被堵塞； ② 使用時(shí)必須有前道過濾的配合，否則無法正常工作。 2. 微孔過濾技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 （ 1）微粒（ ）和細(xì)菌 ()的過濾 。 水的高度凈化、食品和飲料的除菌、藥液的過濾、發(fā)酵工業(yè)的空氣凈化和除菌等。 （ 2）微粒和細(xì)菌的檢測 。 微孔膜可作為微粒和細(xì) 菌的富集器，從而進(jìn)行微粒和細(xì)菌含量的測定。 以 壓力 為推動(dòng)力，利用超濾膜不同孔徑對(duì)液體中溶質(zhì)進(jìn)行分離的物理篩分過程。其截?cái)喾肿恿恳话銥?000到 50萬，孔徑為幾十 nm，操作壓 。 二、 超濾技術(shù) 1. 超濾和超濾膜的特點(diǎn) 超濾技術(shù)的核心部件是 超濾膜 ，分離截留的原理 為篩分，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過膜上的微 孔，而大于孔徑的微粒則被截留。膜上微孔的尺寸 和形狀決定膜的分離效率。 超濾膜均為不對(duì)稱膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纖維狀等。 超濾膜的結(jié)構(gòu)一般由 三層結(jié)構(gòu)組成 。 即最上層的 表面活性層 ，致密而光滑，厚度為 ～ ，其中細(xì)孔孔徑一般小于 10nm； 中間的 過渡層 ，具有大于 10nm的細(xì)孔，厚度一般為 1～10μm； 最下面的 支撐層 ，厚度為 50～ 250μm，具有 50nm以上的孔。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。 膜的分離性能主要取決于表面活性層和過度層。 制備超濾膜的材料主要有 聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纖維素 等。 2. 超濾膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 超濾膜的應(yīng)用十分廣泛 ，在作為 反滲透預(yù)處 理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽極電泳漆和 陰極電泳漆的生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水的制備、工業(yè) 廢水的處理 等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。 （ 1）純水的制備。 超濾技術(shù)廣泛用于水中的細(xì)菌、 病毒和其他異物的除去，用于制備高純飲用水、電 子工業(yè)超凈水和醫(yī)用無菌水等。 （ 2）食品工業(yè)中的廢水處理。 在牛奶加工廠中用超 濾技術(shù)可從乳清中分離蛋白和低分子量的乳糖。 （ 2）汽車、家具等制品電泳涂裝淋洗水的處理。 汽車、家具等制品的電泳涂裝淋洗水中常含有 1％～ 2％的涂料（高分子物質(zhì)），用超濾裝置可分離出清水重復(fù)用于清洗，同時(shí)又使涂料得到濃縮重新用于電泳涂裝。 （ 4）果汁、酒等飲料的消毒與澄清。 應(yīng)用超濾技術(shù) 可除去果汁的果膠和酒中的微生物等雜質(zhì)，使果汁 和酒在凈化處理的同時(shí)保持原有的色、香、味，操 作方便，成本較低。 （ 5）在醫(yī)藥和生化工業(yè)中用于處理熱敏性物質(zhì)， 分 離濃縮生物活性物質(zhì)，從生物中提取藥物等。 （ 6）造紙廠的廢水處理。 超濾膜截留分子量的確定 中空纖維超濾膜結(jié)構(gòu) 單 內(nèi) 皮 層 雙 皮 層 超濾膜裝置 圖 4 滲透與反滲透原理示意圖 三、 反滲透技術(shù) 1. 反滲透原理及反滲透膜的特點(diǎn) 如果用一張只能透過水而不能透過溶質(zhì)的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開，水會(huì)自然地透