【正文】 贗 表 26 預過濾要求 贗 贗 流道 贗 亦可見表 11 贗 管式系統(tǒng) 贗 1英寸 贗 過濾至毫米級 贗 管 系統(tǒng) 贗 贗 應(yīng)在 左右 贗 纖維系統(tǒng) 贗 2mm 贗 必須達 100 微米或更小 贗 板框系統(tǒng) 贗 1mm 贗 必須達 5微米或更小 贗 卷式組件 贗 90mil 贗 必須達 100 微米或更小 贗 卷式組件 贗 47mil 贗 必須達 5微 米或更小 贗 卷式組件 贗 30mil 贗 必須達 10 微米或更小 贗 中空精纖維系統(tǒng) 贗 未定義 贗 非常敏感，建議物料進行超濾或微濾 贗 表 27 列出了在膜表面發(fā)現(xiàn)的最常見的物質(zhì)。管式膜對料液中的顆粒有耐受力，其它的所有系統(tǒng)都要求對料液進行過濾。 贗 果汁：蘋果汁、梨汁、菠蘿汁。 贗 例如： 贗 蛋白質(zhì)：奶酪、奶類 (母牛奶、羊奶、馬奶、水牛奶 )、黃豆蛋白、豌豆蛋白、酵素蛋白、血漿、魚刺水和魚凍。因此，如果你需要處理一種沒有在此列出的產(chǎn)品，可以采用在此表中列出的同類產(chǎn)品相同的預處理方法。 贗 表 28 和表 29 列出了在預處理中使用的常規(guī)方法。死的微生物的細胞殘害，主要是細胞膜，可以引起阻塞。不管它們是死或活，都可能阻塞膜片。在最初的乳制品行業(yè)中也會使用離心的方法。 贗 料液中的懸浮固體是非常難處理的問題。 贗 贗 預處理方法和策略 贗 預處理的策略可以有非常廣泛的目的 ,有時還可能完全相反 .見表 25。在實驗室中，很難避免使用正位移泵。一般安裝震動緩沖器，只要運行良好有助于減震。一般用于低流量和高壓的場合。主要用于牛奶均質(zhì)和其它一些含脂肪的物料 贗 24贗 的處理。市場上有許多生產(chǎn)小型、三個活塞的柱塞泵，但只有很少的產(chǎn)品適用于膜系統(tǒng)。正位移泵的種類挺多，其中有一 些 — 說起來 — 比其它的更“正”一些。 贗 正位移泵 贗 正位移泵不管壓力如何，傳輸幾乎恒定的流量。它們通過一個扁的帶式裝置達到這個速度。 贗 ? 高速 贗 Grundfos(丹麥 )公司 可以生產(chǎn)運行轉(zhuǎn)速在 5000～ 6000rpm 的多級離心泵。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。Tonkaflo 泵傳遞壓力可達 40bar，因此在超過 26bar 高壓場合銷售良好。 贗 Tonkaflo(美國 )生產(chǎn)用于 RO 系統(tǒng)的泵。這些泵往往可以運行許多年而不需要維修。 贗 Grundfos(丹麥 )公司在歐洲是流量大于 50m3/h，壓力小于 26bar 的泵的市場領(lǐng)導者。 贗 多級離心泵 贗 ? 低速 贗 多級離心泵使用得很多，且似乎有一根行業(yè)標準：其輸出最大壓力為 26bar。泵設(shè)計方案使我們可以看到產(chǎn)生壓力的皮托管。 贗 Enviro Tech(美國 )公司銷售一種特殊的泵， Roto Jet，其整個高壓端是靜態(tài)的。小泵真正的優(yōu)點是泵殼較小，但需要復雜的齒輪箱，且噪音大。這意味著一級離心泵可以傳遞 70bar 或更高的壓力。在市場上有一些不同類型的高速離心泵。在膜過濾廠中使用的泵極少使用開放式葉輪。有些用于糖加工業(yè)的大流量泵可輸送6000m3/h，其初期投資可以因其低能耗而得以補償。 贗 當流量超過 100m3/h 時，可以考慮使用 1500rpm/1800rpm 的泵。也可以使用更低轉(zhuǎn)速的，但投資也將相應(yīng)增加。他們是： APV－ Pasilac， Stamp， Grundfos， Tetra Laval 和 KSB。這種不 太多，且價格昂貴。主要的問題是因為雖然由泵增加的壓力比較小，如 2bar，但進水管線中的壓力可能已達到 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。作者也注意到，一些廠內(nèi)使用正位移泵，但這并不能改變避免使用正位移泵的一般建議。在大型系統(tǒng)中可以換用離心泵。因為它們價格較貴、笨重，且大多數(shù)振動大而引起管道系統(tǒng)的震動。對于乳制品行業(yè)離心泵特別有用，因為它們具有“單一”的特性，有利于用作循環(huán)泵。膜系統(tǒng)的操作條件經(jīng)常與泵供貨商提供的數(shù)據(jù)不符，因為系統(tǒng)的流量和壓力的變化比較大，很少位于設(shè)計點。以下是在膜過濾系統(tǒng)中使用的泵的類型： 贗 ? 單級離心泵 贗 ? 多級離心泵； 贗 ? 活塞泵； 贗 ? 隔膜泵； 贗 ? Mohno 類型的泵 (很少使用 )。但在膜過濾過程中只有幾種類型適用。 贗 贗 泵的類型和選擇 贗 沒有泵，沒有膜過濾！這個道理非常簡單。在管道系統(tǒng)中使用抽拔方式制造 T 型接頭和支管。 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 。因此每次更換墊圈的費用和麻煩都 贗 22贗 比較大。在許多場合經(jīng)常適用 EPDM。雖然它有一些明顯的缺點，但已成為水脫鹽處理中的標準材料，其主要的優(yōu)點是防腐性能好，價格低廉； 贗 Epoxy(環(huán)氧 )－一種僅由德國 Membratec 制造的很特殊的類型，膜殼是薄壁型的，但不能耐高壓。但目前由于 PVC 行業(yè)的政治原因可能在將來會把 PVC 材料排除在外； 贗 PVDF－一種非常好的材料，但價格相當貴，其熱穩(wěn)定性好，且化學穩(wěn)定性幾乎和特氟隆(Teflon)一樣穩(wěn)定。在膜系統(tǒng)中它具有完全地耐溫和耐pH 能力。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。實踐證明這種 操作可以使系統(tǒng)保持許多年，除非系統(tǒng)很快被腐蝕。贗 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。例如，北海 (North Sea)的海水問題較多，但可以用普通不銹鋼處理，大概是因為海水較冷。但4 英寸以上的價格卻漲勢驚人，因為大口徑不銹鋼的需求量很小。但實踐證明，長期運行后，其缺陷將較難被接受。 贗 在許多行業(yè)中，使用不銹鋼作為結(jié)構(gòu)材料不僅普遍而且還是強制性的，象乳制品、制藥和石油化工行業(yè)。這聽起來似乎是一個昂貴的建議，但是當您經(jīng)過幾年的操作運行后，看到了高分子材料、非不銹鋼材料的失敗和缺陷，不得不耗資改型時，對于我的建議就不會感到奇怪了。贗 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 贗 21贗 一般用于化學工業(yè)。 贗 如果是經(jīng)濟上的原因，不應(yīng)使用 螺紋接頭 。人們不太接受三葉夾 (Triclamp)，但還被廣泛使用， Triclamp174。 對于 直徑超過 6 英寸的管件，一般使用其它品牌的高質(zhì)量的法蘭，因為三葉夾子 (Triclamp174。 贗 夾子、法蘭和螺紋 贗 在所有的項目中被證明使用良好、穩(wěn)定、可靠的唯一的連接系統(tǒng)是 三葉型夾子 (Trillaer type clamp)。這是一個很好的方法，供水作為一個安全措施，也使清渣和清洗變得容易，開始清渣時，先停止產(chǎn)品流量。 贗 當儲罐是空的時候 ，兩個閥門全開。見圖 3，兩個進水儲槽。 贗 贗 圖 3 兩個進水儲罐 贗 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。 贗 在大型的超濾 (UF)系統(tǒng)中，一般在進水平衡槽旁設(shè)置一個滲透液槽，按 一般慣例是建兩個儲罐作為一個溢流單元。 贗 儲罐最適宜的材料是 不銹鋼 。所有的測量裝置應(yīng)該置于儲罐外部。同時儲罐的蓋子應(yīng)較松，便于沖洗和人工清洗。 贗 贗 儲罐設(shè)計 贗 膜系統(tǒng)中使用的儲罐為了便于 排水徹底 應(yīng)作成 圓錐形或斜底 。 贗 極少的流量計能耐受 RO 和 NF系統(tǒng)中的壓力、 pH 和溫度。在這種情況下，流量計變成了一個喉結(jié)，這不是我們所希望和接受的。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。但不適用于流量大、產(chǎn)品中顆粒和纖維多的場合 。 贗 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。 雖然電磁流量計看起來較貴，但 它非常精確，可以測出系統(tǒng)中的實際流量?？傊?，它們只能用于 日常監(jiān)測 。一般使用轉(zhuǎn)子流量計，它們在由操作員進行日常讀數(shù)的系統(tǒng)中足夠了，但也有些缺點，它們一般只提供一個視覺的讀數(shù)而不提供可以數(shù)據(jù)記錄的數(shù)據(jù)。換句話說， 壓力計導致較高的錯誤結(jié)果，而壓力變速器可以提供更可靠的資料。為了計算壓降，用讀出的 進口壓力減去出口壓力 。 贗 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到 60 或 100bar。壓力變速器的精確度一般高于 Bourdon 類型的測量儀 10 倍，這對于膜系統(tǒng)中壓降的確定非常重要，是一個非常重要的測量參數(shù)。 贗 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)并很容易標定。以前只可以使用含有振動板的測量儀，并且必須經(jīng)過充分減振。這也可以用來剪切敏感產(chǎn)品如蛋白。 贗 泵也可用作特殊的閥門。 (發(fā)明者： Tom Sirnes)贗 贗 19贗 贗 圖 2 濃縮 閥 贗 根據(jù)教科書所說，球閥和蝶閥由于其性能因素不適合用于調(diào)節(jié)。其訣竅是通過擠壓出口的密封將高壓引向活塞的一側(cè)，換句話說將水流引向標準方向的相反，在生產(chǎn)過程中，壓力使閥門保持關(guān)閉，閥門無法打開。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)計可以被認為是衛(wèi)生級的。用這種方法可以得到精確的濃縮控制。當定時器 1 啟動時，濃縮閥全開，濃縮快速進行。方法如下：系統(tǒng)中安裝有兩個定時器和一個自動閥，此閥一般情況下全關(guān)。如果濃液中不含有懸浮固體，這種類型一般能運行良好，但很少的懸浮固體卻能通過針式閥，嚴重阻塞濃縮口而導致控制問題。 贗 在膜系統(tǒng)設(shè)計中一個主要頭痛的問題是高體積濃縮率的回流設(shè)備，這意味著系統(tǒng)必須根據(jù) 小流量濃縮來控制。這些類型的閥門用于控制目的比較困難，但也不是不可能。 贗 一些機械工程師聲明，球閥和蝶閥不能用于流量或壓力控制。 贗 多管熱交換器可以從 APVPasilac 和 Uniq Filtra tion 公司處購買。溫度一般能保持一段較長時間。主要不同點在于： 贗 ? 在一個信道內(nèi)產(chǎn)品的溫度變化很小，一般僅 ℃或更小； 贗 ? 相比于熱交換介質(zhì)的流量，產(chǎn)品流量大。這種結(jié)構(gòu)可以耐高壓 ，因此可以耐壓達 70bar 的設(shè)備還是比較常見的。 贗 加熱 /冷卻和熱交換器 贗 在膜系統(tǒng)中常用多管 (管式和殼形 )熱交換器用于加熱和冷卻。 贗 系統(tǒng)組件 贗 一個膜系統(tǒng)不僅僅包括膜本身。因此只要壓降允許，通量滿足要求并穩(wěn)定，粘度才不能為操作問題。但膜或組件的機械強度對其有所限制。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。 贗 ***)在室溫下有效。 贗 贗 贗 表 19 不同膜材料的 pH 限制 贗 贗 pH 下限 贗 PH 上限 贗 PSO *)贗 1 贗 14 贗 PVDF 贗 0 贗 12 贗 CA 贗 4 贗 7 贗 TFM 贗 1 **)贗 12 ***)贗 陶瓷 贗 0 贗 12～ 14 贗 *)同時低 pH 和高溫可能減少水通量，有時會達到零，并不可逆轉(zhuǎn)。在很高的 pH 值下許多膜 的性能將發(fā)生改變，但還可以用。 贗 表 18A 避免或使壓緊最小化的指導方針 贗 壓力 (bar)╳溫度 (℃ )＝ Wagner 單位 贗 贗 1200 贗 安全操作，標準組件 贗 1200～ 2020 贗 較困難，特殊組件設(shè)計 贗 2020 贗 很困難，不太可能實現(xiàn)，非常特殊的組件設(shè)計 贗 pH 贗 除了 CA 膜外大多數(shù)的膜對極端 pH 有較好的耐受力。表 18A 提供了一些用 Wagner 單位換算的關(guān)于溫度 /壓力關(guān)系的一般原則。 (見表 18)贗 表 18 避免壓緊的指導方針 (不適用于 CA 膜 )贗 壓 力 贗 20bar 贗 壓緊最小 贗 贗 溫 度 贗 15℃ 贗 壓緊最小 贗 15～ 50℃ 贗 限制壓力最大 30bar 贗 贗 17贗 50℃ 贗 可能引起嚴重壓緊 贗 80℃ 贗 保持壓力低于 5bar，有些不可避免的壓緊 贗 贗 關(guān)于膜的最大允許溫度和壓力沒有固定的準則。 贗 因此仔細地閱讀和遵守供貨商的說明書是非常重要的?！皦壕o” (paction)一詞常用于描述由于壓力而導致膜的不可反轉(zhuǎn)的“變平” 。 贗 ? 纖維系統(tǒng)一般可耐溫達 80℃； 贗 ? 無支撐磨管的低價管式膜系統(tǒng)一般注明最大操作溫度為 35℃； 贗 ? 有支撐的高價管式膜系統(tǒng)，如一個不銹鋼的支撐排列可以耐溫超過 80℃； 贗 ? 中空精細纖維系統(tǒng)溫度限制 50℃； 贗 ? 板框式系統(tǒng)，根據(jù)實際設(shè)計，操作溫度可 80℃，但一些較陳舊的系統(tǒng)在高溫操作時壓力穩(wěn)定性有些問題。 贗 －過大的壓降將導致膜和 /或構(gòu)件的高分子材料移動，有時破裂，最終導致膜的徹底損壞。我們應(yīng)注意主要的原則：溫度越高，必須越關(guān)注其組件和膜的物理特性。 贗 高溫一般被認為問題比較多。 90℃下操作可以在相同壓力下將通量從 100％提高到 300％。EXCEL組件 最大溫度，℃ 贗 80 贗 9