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6大类常用膜处理技术汇总

来源:欧洲杯比赛投注环保     宣布时间:2020-10-28

       目前膜技术作为一个古老可是新兴的技术 ,技术开发越来越深入 ,应用规模越来越广泛 ,本文总结目前*上现有的膜处理技术 ,详细介绍种种膜技术的原因及应用领域!

       一、微滤(MF)膜技术

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       1、微滤(MF)的基来源理

       微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒 。微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过 ,但会截留悬浮物 ,细菌 ,及大分子量胶体等物质 。微滤膜的运行压力一般为:0.3-7bar 。微滤膜过滤是*上开发应用*早的膜技术 ,以天然或人工合成的高分子化合物作为膜质料 。对微滤膜而言 ,其疏散机理主要是筛分截留 。

       2、微滤膜的应用

       (1)水处理行业:水中悬浮物 ,微小粒子和细菌的去除;

       (2)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理;

       (3)制药行业:医用纯水除菌、除热原 ,药物除菌;

       (4)医疗行业:除去组织液、抗菌素、血清、血浆卵白质等多种溶液中的菌体;

       (5)食品工业:饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除 ,果汁的澄清过滤 。

       (6)化学工业:种种化学品的过滤澄清 。

       二、超滤(UF)膜技术

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       1、超滤(UF)原理

       超滤(Ultra-filtration, UF)是一种能将溶液进行净化和疏散的膜疏散技术 。超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质 ,膜两侧的压力差为驱动力的溶液疏散装置 。超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐及小分子有机物透过 ,而将溶液中的悬浮物、胶体、卵白质和微生物等大分子物质截留 ,从而抵达净化和疏散的目的 。

       超滤过滤孔径和截留分子量的规模一直以来界说较为模糊 ,一般认为超滤膜的过滤孔径为0.001-0.1微米 ,截留分子量(Molecular weigh cut-off, MWCO)为1,000-1,000,000 Dalton 。严格意义上来说超滤膜的过滤孔径为0.001-0.01微米 ,截留分子量为1,000-300,000 Dalton 。若过滤孔径大于0.01微米 ,或截留分子量大于300,000 Dalton的微孔膜就应该界说为微滤膜或精滤膜 。

       2、超滤膜的应用

       超滤膜的应用规模极其广泛 ,基本上涉及过滤的行业都可以用到过滤设备 ,基本过滤的行业如下:

       纯水与超纯水制备工艺中作为反渗透预处理以及超纯水的终端处理;工业用水中用于疏散细菌、热源、胶体、悬浮杂质及大分子有机物;饮用水、矿泉水净化;发酵、酶制剂工业、制药工业的浓缩、纯化与澄清;果汁浓缩、疏散;大豆、乳品、制糖工业、酒类、茶汁、醋等的疏散、浓缩与澄清;工业废水与生活污水的净化和接纳;电泳漆的接纳 。

       超滤膜疏散可取代古板工艺中的自然沉降 ,板框过滤 ,真空转鼓 ,离心疏散 ,溶媒萃取 ,树脂提纯 ,活性炭脱色等工艺历程 。该历程为常温操作 ,无相态变革 ,不爆发二次污染 。

       三、纳滤(NF)膜技术

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       1、纳滤(NF)原理

       纳滤(NF)是一种新型分子级膜疏散技术 ,是目前*膜疏散领域研究的热点之一 。NF膜孔径在1nm以上 ,一般在1-2nm;对溶质的截留性能介于RO与UF膜之间;RO膜险些对所有的溶质都有很高的脱除率 ,但NF膜只对特定的溶质具有高脱除率 。NF膜能够去除二价、三价离子 ,Mn≥200的有机物 ,以及微生物、胶体、热源、病毒等 。

       纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷 ,这是它在很低压力下(仅0.5MPa)仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因 ,也是NF运行本钱较低的主要原因 。

       NF适合种种含盐水源 ,水利用率一般为75%~85% ,海水淡化时在30%~50% ,没有酸碱废水排放 。

       2、纳滤膜在水处理中的应用

       (1)纳滤膜在饮用水中的应用:纳滤操作压力小 ,是饮用水制备和深度净化的*选工艺 。

       目前 ,大大都都会的给水水源均受到差别水平的污染 ,而自来水厂的通例处理工艺对水中有机物去除率不高 ,当接纳氯杀菌消毒时 ,氯又会与水中的有机物会生成卤代副产品 。Peltier等4年的跟踪研究标明:接纳纳滤系统后水中的DOC降低到平均0.7mgC/L ,出水余氯的含量由0.35mg/L降到0.1mg/L ,*终网线中三卤甲烷(THMs)的形成比未接纳纳滤系统时减少了50% 。另外 ,由于生物降解型溶解有机碳(BCOD)的减少 ,革新了产水的生物稳定性 。

       纳滤技术能够去除绝大部分的Ca、Mg等离子 ,因此脱盐是纳滤技术应用*多的领域 。膜法水处理技术在投资、操作和维修及价格等方面与通例的石灰软化和离子交换历程相近 ,但具有无污泥、不需再生、完全除去悬浮物和有机物、操作简便和占地省等优点 ,应用实例较多 。纳滤可以直接用于地下水、地表水和废水的软化 ,还可以作为反渗透、太阳能光伏脱盐装置等的预处理 。

       (2)纳滤膜在海水淡化中的应用:海水淡化是指将含盐量为35000mg/L的海水淡化至500mg/L以下的饮用水 。

       (3)纳滤膜在废水处理中的应用:

       ①生活污水:生活污水一般用生物降解/化学氧化法结合处理 ,但氧化剂的用量太大 ,残留物多 ,超滤出水水质可抵达回用至宾馆茅厕冲洗、绿化等环节的用水要求 ,纳滤出水水质可抵达生活饮用水卫生标准(GB5749.85) ,可以回用至宾馆洗衣、洗浴等用水要求更高的环节 。

       ②纺织、印染废水:纺织废水中含有的染料很难用生物的要领去除 ,而酸性、活性、直接和疏散染料水溶液的浓度、压力、总溶解性固体和无机盐含量等对纳滤膜截留性能都有可能造成影响 。

       ③制革废水:制革废水含有高浓度的有机物、硫酸盐和氯化物 ,酸洗工序的废液电导值抵达75mS/cm 。

       ④电镀废水:电镀工厂往往爆发大宗废液 ,尽管接纳酸化、化学无害化、沉降和疏散污泥等庞大处理办法 ,产水含盐量高 ,不可重新回用 。

       ⑤造纸废水:在纸浆和造纸业中 ,匀浆、漂白和造纸等工序都需要大宗的水 。实现水系统的(半)密闭循环是纸浆厂、造纸厂节约水资源降低排放量的*佳途径 。古板活性污泥法的产水中还含有部分有色化合物、微生物、抗体和少量的生物剖析物 ,悬浮固体等 ,仅能被用于制造包装纸 ,不可用于更高级别纸的生产 。另外 ,该法不可减少无机盐的含量 。

       四、反渗透(RO)膜技术

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       1、反渗透(RO)的原理

       反渗透是一种以压力为推动力的膜疏散历程在使用中为爆发反渗透压需用水泵给含盐水溶液或废水施加压力以克服自然渗透压及膜的阻力使水透过反渗透膜 ,将水中溶解盐或污染杂质阻止在反渗透膜的另一侧 。

       2、反渗透膜在水处理中的应用

       (1)在水处理方面的通例应用

       水是人们赖以生存和进行生产运动必不可少的物质条件 。由于淡水资源日益缺乏 ,*上反渗透水处理装置的能力已抵达每天数百万吨 。

       (2)在都会污水方面的应用

       目前 ,反渗透膜在都会污水深度处理方面的应用尤其是污水处理厂二级出水回用及中水回用等 ,已受到高度重视 。

       (3)在重金属废水处理方面的应用

       含重金属离子废水的通例处理要领都只是一种污染转移 ,即将废水中溶解的重金属转化成沉淀或越发易于处理的形式 ,其*终处理经常是进行填埋 ,而重金属对地下水和地表水情况造成二次污染的危害依然恒久保存 。

       (4)在含油废水方面的应用

       含油废水是一种量大面广的工业废水 ,若直接排入水体 ,会在水体表层爆发油膜阻碍氧气溶入水中从而致使水中缺氧、生物死亡、发出恶臭 ,严重污染生态情况 ,利用膜处理技术 ,油田采出水处理到锅炉用水水质 ,于是处理后的水回用于电站锅炉给水 。

       五、渗析膜技术

       1、种种渗析膜技术原理

       (1)渗析:渗析(Dialysis ,简称D)是溶质在自身的浓度梯度作用下 ,从膜的上游传向膜的下游的历程 。

       渗析是*早被发明并研究的膜疏散技术 ,但因为受到自己体系的限制 ,渗析历程进行缓慢 ,效率低下 ,渗析历程的选择性不高 ,因此渗析历程主要用于脱除含有多种溶质溶液中的低分子量组分 ,如血液渗析 ,即以渗析膜取代肾来去除尿素、肌酸酐、磷酸盐和尿酸等有毒的低分子量组分 ,以缓解肾衰竭和尿毒症患者的病情 。

       (2)电渗析:电渗析(Electrodialysis ,简称ED)是在直流电场的作用下 ,以电位差为推动力 ,利用离子交换膜对溶液中的阴阳离子的选择性 ,把电解质从溶液中疏散出来 ,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯 。

       (3)倒极电渗析(EDR):倒极电渗析就是凭据ED原理 ,每隔一准时间(一般为15~20min) ,正负电极极性相互倒换 ,能自动清洗离子交换膜和电极外貌形成的污垢 ,以确保离子交换膜事情效率的恒久稳定及淡水的水质水量 。在20世纪80年代后期 ,倒极电渗析器的使用 ,大大提高了电渗析操作电流和水接纳率 ,延长了运行周期 。EDR在废水处理方面尤其有独到之处 ,其浓水循环、水接纳率*高可达95% 。

       (4)液膜电渗析(EDLM):液膜电渗析是用具有相同功效的液态膜取代固态离子交换膜 ,其实验模型就是用半透玻璃纸将液膜溶液包制成薄层状的隔板 ,然后装入电渗析器中运行 。利用萃取剂作液膜电渗析的液态膜 ,可能为浓缩和提取贵金属、重金属、稀有金属等找到高效的疏散要领 ,因为寻找对某种形式离子具有特殊选择性的膜与提高电渗析的提取效率有关 。提高电渗析的疏散效率 ,直接与液膜结合起来是很有生长前途的 。例如 ,固体离子交换膜对铂族金属(锇、钌等)的盐溶液进行电渗析时 ,会在膜上形成金属二氧化物沉淀 ,这将引起膜的过早损耗 ,并破幻魅整个工艺历程 ,应用液膜则无此毛病 。

       (5)填充床电渗析(EDI):填充床电渗析(EDI)是将电渗析与离子交换法结合起来的一种新型水处理要领 ,它的*大特点是利用水解离爆发的H+和OH-自动再生填充在电渗析器淡水室中的混床离子交换树脂 ,从而实现了连续深度脱盐 。它集中了电渗析和离子交换法的优点 ,提高了极限电流密度和电流效率 。填充床电渗析技术具有高度先进性和实用性 ,在电子、医药、能源等领域具有辽阔的应用前景 ,可望成为纯水制造的主流技术 。

       (6)双极性膜电渗析(EDMB):双极膜是一种新型离子交换复合膜 ,它一般由层压在一起的阳离子交换膜组成 ,通过膜的水分子马上剖析成H+和OH- ,可作为H+和OH-的供应源 。双极性膜电渗析突出的优点是历程简单 ,能效高 ,废物排放少 。目前双极性膜电渗析工艺的主要应用领域在酸碱制备 。例如 ,用双极性膜和阳膜配成的二室膜可以实现有机酸盐(葡萄糖酸钠、古龙酸钠等)的转化 ,同时获得碱(NaOH) ,但浓度(酸*大浓度2mol·L-1 ,碱*大浓度6mol·L-1)和纯度两方面都受到限制 。现在开发的应用领域另有废气脱硫、离子交换树脂再生、钾钠的无机历程等 。

       (7)无极水电渗析:无极水电渗析是古板电渗析的一种革新形式 ,它的主要特点是除去了古板电渗析的极室和极水 。例如在装置的电极紧贴一层或多层离子交换膜 ,它们在电气上都是相互联接的 ,这样既可以避免金属离子进入离子交换膜 ,同时又避免极板结垢 ,延长电极的使用寿命 。由于取消了极室 ,无极水排放 ,大大提高了原水的利用率 。无极水电渗析于1991年问世 ,在应用历程中技术不绝改善 ,现装置在运行方法上多接纳频繁倒极的形式 。目前,无极水全自动控制电渗析器已在海内20个省、市使用 ,近来还远销东南亚 。

       2、渗析膜的应用

       (1)工业废水处理

       电渗析可用于电镀废水、重金属废水等的处理 ,提取废水中的金属离子等 ,既能接纳利用水和有用资源 ,又减少了污染排放 。万诗贵等自制离子膜电解槽研究了铜生产历程中钝化液处理的可行性 ,结果发明 ,不但可以接纳其中的铜和锌 ,并且将Cr3+氧化成Cr6+ ,再生了钝化液 。电渗析法与离子交换法结合从酸洗废液中接纳重金属和酸的工艺已在工业上应用 。

       (2)饮用水及历程水处理

       我国在西南地区接纳电渗析法将盐泉卤水制盐 ,使NaCl的含量稳定提高到120g/L ,与原来接纳的纯粹熬盐法相比 ,产量增加而本钱降低 。

       (3)食品工业

       在白酒生产中掌握质量*要害的一环是勾兑 ,而勾兑用水的质量是很重要的 ,它不但影响白酒的内在质量 ,还影响白酒的外观质量 ,使用电渗析法处量勾兑用水 ,可使水质明显改善 ,抵达*标准 。

       (4)生化行业

       接纳高性能离子交换膜 ,应用电渗析脱盐法 ,疏散提纯N-乙酰-L-半胱氨酸 ,取得了较为满意的效果 。凭据双极性膜电渗析系统的特点 ,即双极性膜的阳膜析出H+ ,阴膜析出OH- ,可以把双极性膜电渗析技术应用于大豆卵白质的疏散 ,其有有许多优点:整个生产历程不需要添加酸和碱 ,资源可以循环利用 ,耗水少 ,疏散出的卵白质中盐含量明显减少 。

       六、正渗透(FO)技术

       1、正渗透(FO)的原理

       用只能透过溶剂而不可透过溶质分子的半透膜将溶剂和溶液离隔 ,溶剂分子将在渗透压的作用下自发地从溶剂侧透过膜进入溶液侧 ,这就是渗透现象 ,也即所谓的“正向渗透” 。

       2、正渗透膜在水处理中的应用

       (1)废水处理

       关于FO在废水领域的应用在许多文献中均有报道 ,主要包括早期高浓度工业废水的浓缩、垃圾渗滤液的处理、生活污水的处理、市政污水处理厂污泥厌氧消解液的浓缩和空间站上直接将污水处理成饮用水的生命支持系统等 。虽然这些研究中FO历程不是终端工艺 ,但其在预处理阶段具有很高的脱盐性能 。

       近年来随着FO工艺的不绝生长 ,引起了许多学者的关注 ,将其与古板的膜疏散技术相结合 ,更是近几年的研究热点 。

       (2)水质深度净化

       随着中水回用技术的生长 ,FO在饮用水净化方面目前应用*乐成的应属在空间站中将爆发的生活污水直接处理成饮用水 。

       (3)海水淡化

       在FO系统中 ,与RO相似 ,原料液中的水分子通过半透膜渗透到膜的渗透侧 ,将盐溶液截留在膜的另一侧 。因此用FO作为海水淡化工艺和要领一直是研究人员研究的重点 ,目前已有不少专利 。
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