工業(yè)水處理領(lǐng)域中,我們經(jīng)常用到超濾,這個章節(jié)主要介紹超濾的基本知識。
一、超濾的作用
主要去除懸浮物、細菌、熱源、病毒及膠體顆粒、蛋白質(zhì)、大分子有機物,去除的精度:去除溶質(zhì)分子量為1000~500000道爾頓或尺寸大小0.005~0.1微米。
二、主要應(yīng)用
超濾主要用在凈水處理(含飲用水)、污水中水回用、反滲透預(yù)處理領(lǐng)域,包含從循環(huán)水零排放到廢水處理等不斷突破新的領(lǐng)域。
三、運行的原理
超濾在整個動態(tài)運行過程中,無濾餅形成,使得膜表面不能透過物質(zhì)僅為有限的積聚,過濾速率在穩(wěn)定的狀態(tài)下可達到一平衡值而不致連續(xù)衰減。過濾膜對大分子溶質(zhì)的分離主要依賴于膜的有空性,即膜對大分子溶質(zhì)的吸附、排除、阻塞及篩分效應(yīng),從而達到去除的目的。
四、超濾膜常用材質(zhì)
超濾膜的材質(zhì)很多,在工業(yè)水處理領(lǐng)域中常見的為聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì),其材質(zhì)不僅抗拉和抗壓強度相比其他材質(zhì)大,而且還具有兩個最重要的性質(zhì):化學穩(wěn)定性和親水性。且化學穩(wěn)定性最為優(yōu)異,因耐受氧化劑、酸堿、微生物等的作用,可以延長壽命,它還直接關(guān)系到清洗可以采取的化學方法;親水性則決定了膜材料對水中有機污染物的吸附程度,影響膜的通量,親水性好的膜材料就不容易污染堵塞。
五、超濾膜的不對稱結(jié)構(gòu)
超濾膜通常采用不對稱結(jié)構(gòu),即由致密的皮層和多孔的支撐層構(gòu)成,通常支撐層的孔徑要比皮層高一個數(shù)量級以上。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點:1)致密的皮層提高了過濾的精度;2)多孔的支撐層降低了過濾的阻力,并且使得穿過皮層的微小雜質(zhì)被截留的幾率降低到最小。這小優(yōu)點使得超濾基本實現(xiàn)了表面過濾,清洗恢復(fù)性比微濾有明顯改善,因而長期通量穩(wěn)定。
六、超濾組件結(jié)構(gòu)形式及考慮因素
在眾多的形式中,目前以中空纖維膜為主,也有管式和卷式膜。中空纖維膜以其無可比擬的優(yōu)勢為超濾的最主要形式。根據(jù)致密層位置不同,中空纖維膜又可分為內(nèi)壓膜、外壓膜。外壓式膜的進水流道在膜絲之間,膜絲存在一定的自由活動空間,因而更適合于原水水質(zhì)較差、懸浮物含量較高的情況;內(nèi)壓式膜的進水流道是中空纖維的內(nèi)腔,為防止堵塞,對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的限制,因而適合于原水水質(zhì)較好的工況;另外由于膜絲之間存在自由的活動空間,外壓式超濾可以采用最廉價、高效的氣擦洗方式減輕超濾膜的污染堵塞;內(nèi)壓式則不能采用氣擦洗的方式,而往往必須采用頻繁的化學分散清洗來緩解該問題。
組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是連接膜絲特點和操作參數(shù)的中間紐帶。組件的結(jié)構(gòu)需要考慮的因素包括:1)盡量提高膜的填充密度,增加單位體積的產(chǎn)水量:2)盡量減小濃差極化的影響3)對進水水質(zhì)要求越寬越好;4)便于清洗;5)制造成本低;