中空纖維膜簡介

中空纖維膜簡介

蘇凈研究院中空纖維膜項目組中空纖維膜簡介目錄一、膜分離技術(shù)概述二、中空纖維膜紡絲工藝三、超濾膜組件四、MBR膜組件五、發(fā)展前景及展望2中空纖維膜簡介一、膜分離技術(shù)概述膜(Membrane)是什么？所謂的膜，是指在一種流體相內(nèi)或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產(chǎn)生傳質(zhì)作用。3中空纖維膜簡介1.1膜分離技術(shù)發(fā)展簡史1748年，耐克特（A.Nelkt）發(fā)現(xiàn)水能自動地擴散到裝有酒精的豬膀胱內(nèi)，開創(chuàng)了膜滲透的研究。1861年，施密特（A.Schmidt）首先提出了超過濾的概念。按現(xiàn)代觀點看，這種過濾應(yīng)稱為微孔過濾。1961年，米切利斯（A.S.Michealis）等人制成了可截留不同分子量的膜，這種膜是真正的超過濾膜。50年代初，為從海水或苦咸水中獲取淡水，開始了反滲透膜的研究。

自上世紀(jì)60年代中期以來，膜分離技術(shù)真正實現(xiàn)了工業(yè)化。首先出現(xiàn)的分離膜是超過濾膜（簡稱UF膜）、微孔過濾膜（簡稱MF膜）和反滲透膜（簡稱RO膜）。以后又開發(fā)了許多其它類型的分離膜。4中空纖維膜簡介1.2膜的分類1.按膜的材料分類

類別膜材料舉例纖維素酯類纖維素衍生物類醋酸纖維素，硝酸纖維素，乙基纖維素等非纖維素酯類聚砜類聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰(亞)胺類聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亞胺等聚酯、烯烴類滌綸，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等含氟(硅)類聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等其他殼聚糖，聚電解質(zhì)等5中空纖維膜簡介2.按膜的分離原理及適用范圍分類

根據(jù)分離膜的分離原理和推動力的不同，可將其分為微慮膜、超過濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。膜過程推動力傳遞機理透過物截留物膜類型微濾壓力差顆粒大小形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒纖維多孔膜超濾壓力差分子特性大小形狀水、溶劑小分子膠體和超過截留分子量的分子非對稱性膜納濾壓力差離子大小及電荷水、一價離子、多價離子有機物復(fù)合膜反滲透壓力差溶劑的擴散傳遞水、溶劑溶質(zhì)、鹽非對稱性膜復(fù)合膜6中空纖維膜簡介umARELATIVESIZEOFCOMMONMATERIAL過濾對象MOLECULARWEIGHT分子量0.001100.011000.110001.01041010510010001061071002005,00020,000150,000500,000Aqueoussalts中水鹽份Metalions金屬離子Sugars蔗糖FILTRATIONTECHNO-LOGY過濾方法Pyrogens熱源Virus病毒Colloidalsilica膠體硅Albuminprotein白蛋白Bacteria細(xì)菌Carbonblack碳黑Paintpigment顏料色素Yeastcells酵母Milledflour面粉Beachsand海灘沙礫Pollens花粉RO反滲透Ultrafiltration超濾Microfiltration微濾Particle

filtration一般過濾THEFILTRATIONSPECTRUM過濾譜圖NF納濾7中空纖維膜簡介3.按膜的形態(tài)分類膜組件的結(jié)構(gòu)及型式取決于膜的形狀,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。中空纖維膜簡介四種膜組件的綜合性比較9中空纖維膜簡介二、中空纖維膜紡絲工藝

相轉(zhuǎn)化是指將均質(zhì)的制膜液通過溶劑的揮發(fā)或向溶液加入非溶劑或加熱制膜液，使液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。相轉(zhuǎn)化制膜工藝中最重要的方法是L—S型制膜法。聚合物溶劑添加劑均質(zhì)制膜液流涎法制成平板型、圓管型；紡絲法制成中空纖維蒸出部分溶劑凝固液浸漬水洗后處理非對稱膜L—S法制備工藝流程框圖10中空纖維膜簡介2.1中空纖維膜的結(jié)構(gòu)雙皮層結(jié)構(gòu)表面膜孔結(jié)構(gòu)11中空纖維膜簡介PVDF超濾膜公稱孔徑為0.1μm，過濾精度高，對菌類和病原體的去除率99.9%，使其獲得優(yōu)良的產(chǎn)水品質(zhì)。PES超濾膜孔徑分布窄，孔徑分布在0.009—0.011μm之間，對于100,000dalton的過濾精度達(dá)到99.99%以上，因此，它具有優(yōu)異的過濾精度。12中空纖維膜簡介2.2紡絲影響因素1.制膜液的均勻性：排料均勻

鑄膜液溫度2.溫度控制

紡絲室的溫度3.干程高度：是一個傳熱的過程，空氣中的微量水蒸氣在膜表面發(fā)生延遲相分離，形成比較致密的皮層。4.凝固浴溫度：溶劑與凝固液的雙向擴散作用，瞬時相分離發(fā)生，形成指狀孔。當(dāng)超過一定溫度時，由于溫度過高，則反而在中空纖維膜的表面形成致密的皮層，從而導(dǎo)致中空纖維膜的水通量急劇下降。10156020顏色13中空纖維膜簡介

機械調(diào)節(jié)圓度

、毛刺

噴絲板的調(diào)節(jié)：

及時調(diào)圓

紡絲微調(diào)

保證壁厚14中空纖維膜簡介2.3后處理水處理：繼續(xù)充分進(jìn)行擴散交換，防止溶劑再次反溶解，導(dǎo)致出現(xiàn)連貫的大指狀孔。甘油處理：進(jìn)行保濕作用，從低濃度到高濃度充分交換，減少膜中水分，降低液體的表面張力。膜的收縮：發(fā)生在濕態(tài)保存時的失水，收縮變形使膜孔徑大幅度下降，孔徑分布不均勻，嚴(yán)重時還會造成膜的破裂。當(dāng)膜與高濃度溶液接觸時，由于膜中水分急劇地向溶液中擴散而失水，也會造成膜的變形收縮。15中空纖維膜簡介三、超濾膜組件超濾膜組件工藝流程圖16中空纖維膜簡介3.1工藝操作注意要點裝絲的時候注意防止擦損膜絲切頭注意余量，抹膠控制膠量并完全堵死安裝注意零部件的緊固在不同的環(huán)境條件，控制甩油程度加膠分兩步驟，離心去除氣泡；減少發(fā)熱量澆鑄之前模具需要抹黃油，之后繼續(xù)放置3d固化17中空纖維膜簡介3.2氣壓檢漏1、側(cè)口封堵，組件灌滿水2、底部通氣壓，恒定0.1MPa3、氣壓穩(wěn)定運行1-3min4、上端加水，適當(dāng)調(diào)節(jié)壓力，觀察氣泡情況，使用鉛筆標(biāo)記漏點18中空纖維膜簡介3.3超濾組件結(jié)構(gòu)超濾膜組件的結(jié)構(gòu)及型式多樣化,膜組件主要可以分為內(nèi)壓式和外壓式兩種。膜壓力流速原料產(chǎn)品濃縮液19中空纖維膜簡介20中空纖維膜簡介3.4超濾膜組件的清洗濃差極化：水過濾在濃度梯度下，溶質(zhì)與水以相反方向向本體溶液擴散，在達(dá)到平衡狀態(tài)時，膜表面形成一溶質(zhì)濃度分布邊界層，它對水的透過起著阻礙作用。21中空纖維膜簡介3.4超濾組件應(yīng)用飲用水：家用凈水器就是活性炭吸附技術(shù)與UF技術(shù)雜化的成功范例。RO裝置的前處理：海水淡化、高純水處理等，對RO膜的保護(hù)安全運行，而且也提高了產(chǎn)品水的質(zhì)量。食品方面的濃縮、提純以及回收等。醫(yī)藥廢水以及生物制品的精致和提純。環(huán)境工程的應(yīng)用：石油化工廢水、印染紡織廢水、金屬及電子加工廢水、生活污水等。22中空纖維膜簡介四、MBR膜組件配膠晾絲固定撒粉切頭抹膠整理膜絲二次配膠另端澆鑄切頭粘殼分裝保存MBR膜組件工藝流程圖23中空纖維膜簡介4.1MBR的優(yōu)點出水水質(zhì)優(yōu)良?；钚晕勰酀舛雀摺Ｓ欣谠鲋尘徛南趸?xì)菌的截留生長,氨氮去除率高?？朔顺Ｒ?guī)活性污泥中容易發(fā)生污泥膨脹的弊端。設(shè)備緊湊，省去二沉池,節(jié)省占地。系統(tǒng)采用PLC控制，實現(xiàn)全自動化。24中空纖維膜簡介4.2膜生物反應(yīng)器MBR又稱膜生物反應(yīng)器（MembraneBio-Reactor）膜生物反應(yīng)器是一種高效膜分離技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。中空纖維膜的應(yīng)用取代活性污泥法中的二沉池，有效的達(dá)到了泥水分離的目的。充分利用膜的高效截留作用，能夠有效地截留硝化菌，完全保留在生物反應(yīng)器內(nèi)，有效去除氨氮，避免污泥的流失，并且可以截留一時難于降解的大分子有機物，延長其在反應(yīng)器的停留時間，使之得到最大限度的分解。應(yīng)用MBR技術(shù)后，主要污染物的去除率可達(dá)：COD≥93%、SS=100%。產(chǎn)水懸浮物和濁度幾近于零，處理后的水質(zhì)良好且穩(wěn)定，可以直接回用，實現(xiàn)了污水資源化。25中空纖維膜簡介MBR膜組件的應(yīng)用26中空纖維膜簡介4.3MBR組件的清洗水反洗加藥反洗在線清洗離線清洗加藥種類化學(xué)試劑酸鹽酸、檸檬酸、草酸堿氫氧化鈉氧化劑次氯酸鈉27中空纖維膜簡介五、發(fā)展前景及展望隨著水污染的日益嚴(yán)重、水資源的短缺,在水污染控制和水資源化方面被受到廣泛的重視,且具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然膜有著無