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科普知识系列-话说超滤

科普知识系列-话说超滤

  • 分类:沃顿膜学院
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-10-29 11:17
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【概要描述】1什么是超滤膜?超滤(缩写UF)膜是高分子分离膜的一种。分离机理主要靠膜孔径筛分,工作原理如图所示

科普知识系列-话说超滤

【概要描述】1什么是超滤膜?超滤(缩写UF)膜是高分子分离膜的一种。分离机理主要靠膜孔径筛分,工作原理如图所示

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  1什么是超滤膜?

  超滤(缩写UF)膜是高分子分离膜的一种。分离机理主要靠膜孔径筛分,工作原理如图所示:

  在膜的进水侧施加压力让给水沿膜表面流动,水和小分子物质透过膜孔成为透过液(产水),被膜截留的颗粒物和大分子杂质则随浓缩水带出膜表面,从而实现水的净化。

  超滤有两种过滤方式:全量过滤和错流过滤。如果和砂滤一样,要进水全部变为产水,浓缩水为零,叫全量过滤。如果进水中杂质较多,需要将杂质随浓缩水连续排出,此种过滤方式称为错流过滤。超滤经常采用错流方式运行。

  2超滤膜的表面是什么样的?

  超滤膜的材质有聚丙烯PP,聚氯乙烯PVC,聚砜PS,聚醚砜PES,聚偏氟乙烯PVDF等多种高分子材料,制成的超滤膜组件也有平板式,管式,中孔纤维式等多种形式,但无论哪种膜材质的膜组件中的超滤膜都有与图2近似的膜断面结构:超滤膜是由极薄的表面分离皮层和较厚的多孔支撑层构成,分离皮层和多孔支撑层是一次成形的。因膜断面及两侧表面是不对称的,故也称为非对称膜。尽管结构不对称,但膜材质是相同的,故又称为均质膜。

  我公司超滤膜的SEM断面图

  3超滤膜主要性能指标有哪些?

  以水处理为例,超滤膜性能主要分为产水能力和分离能力两部分。

  ▶超滤膜产水性能:

  1)膜面积,实际使用的膜组件中的有效膜面积,单位是m2

  2)膜装填密度,单位体积膜组器(或膜池)体积内装填的膜面积,单位m2/m3

  3)产水量,单位时间内透过膜的水流量,单位是m3/h,或m3/d.

  4)产水通量,单位膜面积上的透过水量,单位是L/m2/h,或m/d

  注意:因为水粘度受水温影响,所以计算膜的产水量或产水通量时还必须注明水温。

  5)透膜压差(TMP),即膜两侧的压力差。这是超滤过程的推动力。单位是 kPa或bar。计算公式:

  TMP=(P进水-P浓水)/2-P产水

  6)透水系数, 单位是L/m2/h/Kpa, @25℃。

  计算公式:

  透(产)水通量=透水通量/透膜压差

  透水系数的物理意义为:在标准25℃温度下,单位时间,单位膜面积,单位推动力下的透过水量。透水系数是衡量超滤膜产水性能最本质的指标。

  ▶超滤膜分离性能

  1)截留分子量(MWCO),单位是道尔顿D。

  超滤膜在规定条件下对某一已知分子量物质的截留率达到 90%时,该物质的分子量为该超滤膜的截留分子量。各种超滤膜的截留分子量范围为数百至上百万道尔顿,截留分子量是超滤膜最基本的分离性能。

  2)截留率,超滤膜对特定组分的脱除能力,单位为百分数 %。

  计算公式:

  R=(1-Cp/Cf)×100%

  式中:R,截留率;Cf,Cp,进料液和透过液中特定组分的浓度。

  4考核超滤膜的指标有哪些?

  主要考核指标有三个:总悬浮物TSS、浊度(单位NTU)和SDI。SDI是RO膜污染指数(早期叫淤泥密度指数),是RO和NF膜进水条件的重要考核指标,超滤膜产水一般应达到 SDI<3.

  5超滤膜与微滤膜的区别?

  UF与MF都是过滤膜,主要用于去除水(溶液)中的非溶解性杂质,但UF膜比MF膜过滤精度更高。MF分离精度是按膜孔径大小评价,而UF是按截留分子量大小评价的。当然UF的孔径小于MF,一般MF膜的孔径范围是0.1-0.5μm,而UF膜的孔径范围是0.001-0.1μm。

  6超滤膜与RO、NF的区别?

  ▶RO和NF是脱盐膜,主要功能是去除水(溶液)中的溶解性杂质。而UF作为过滤膜主要去除非溶解性杂质,不能脱盐。污水生化处理用的MBR膜也多为超滤膜,超滤膜作为水净化单元,除独立使用外,还常用于RO或NF膜的前处理。

  ▶由于UF膜不脱盐,无需克服渗透压,加上膜孔径的差异,UF膜系统的运行压力远低于NF、RO膜系统。

  ▶UF膜的分离表皮层与支撑层材质是相同的,故UF膜是单质膜,而主流RO膜为分离皮层与支撑层材质不同的复合膜,其分离皮层是聚酰胺,支撑层为聚砜或聚醚砜等多孔膜。

  7超滤膜的工业应用有哪些?

  ▶ 市政供水,工业用水,各种规模饮用水的深度净化处理。

  ▶反渗透、纳滤或电渗析的过滤前处理。

  ▶污水处理处理中的膜过滤和MBR膜过滤。

  ▶生物发酵,制药,食品等物料水溶液的浓缩,分离,提纯。

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