超濾膜篩分過程,以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力,以超濾膜為過濾介質(zhì),在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液,而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進液側(cè),成為濃縮液,因而實現(xiàn)對原液的凈化、分離和濃縮的目的。
⑵超濾膜與超濾裝置
①超濾膜的種類:
常用的超濾膜有:醋酸纖維素膜,聚砜膜,聚酰胺膜
②超濾裝置:主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等,與反滲透裝置類似。
Ⅰ板框式超濾裝置
優(yōu)點:裝置牢固,適合在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作;流道間隙大小可調(diào),原水流道不易被雜物堵塞;具有可拆性,清洗方便;通過增減膜及支撐板的數(shù)量可處理不同水量。
缺點:裝置較笨重;單位體積內(nèi)的有效膜面積較小;膜的強度要求較高,一般做在無紡布上,以增強膜的機械性能。
Ⅱ管式超濾裝置
優(yōu)點:原液流道截留面積較大,不易堵塞;膜面的清洗比較容易,可化學清洗或擦洗。
缺點:單位體積內(nèi)膜的充填密度較低,占地面積大;膜管的彎頭及連接件多,設(shè)備安裝費時。
Ⅲ卷式超濾裝置
優(yōu)點:單位體積內(nèi)的有效膜面積較大,水在膜表面流動狀態(tài)比較好,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積較小。缺點:進水預(yù)處理要求嚴格,對所用的膜強度要求較高,使用過程中,一旦發(fā)現(xiàn)膜破損須更換新的膜元件。
Ⅳ中空纖維式超濾裝置:
優(yōu)點:單位體積內(nèi)有效膜面積最大,工作效率最高,占地面積小。中空纖維無須支撐物。
缺點:膜的清洗較困難,只能用水力沖洗或化學清洗,不能用機械清洗,另外,中空纖維膜損壞后要更換整個組件。
③超濾工藝參數(shù)
主要參數(shù)有膜通量、膜清洗和膜壽命。
在操作壓力為0.11~0.6Mpa,溫度小于60℃時,超濾膜的膜通量以1~500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有:進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預(yù)處理等。
膜必須定期清洗,以延長膜的壽命,正常使用的膜的壽命為12~18個月。
④超濾在廢水處理中的應(yīng)用
如今已應(yīng)用在汽車制造行業(yè)噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業(yè)廢水的處理及有用物質(zhì)的回收。
超濾原理也是一種膜分離過程原理,超濾利用一種壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質(zhì),而水和小的溶質(zhì)顆粒透過膜的分離過程。通過膜表面的微孔篩選可截留分子量為3x10000—1x10000的物質(zhì)。當被處理水借助于外界壓力的作用以一定的流速通過膜表面時,水分子和分子量小于300—500的溶質(zhì)透過膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于篩分作用被截留,從而使水得到凈化。也就是說,當水通過超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅除去,同時可去除大量的有機物等。
超濾原理并不復雜。在超濾過程中,由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累,會產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象,當膜面溶質(zhì)濃度達到某一極限時即生成凝膠層,使膜的透水量急劇下降,這使得超濾的應(yīng)用受到一定程度的限制。為此,需通過試驗進行研究,以確定最佳的工藝和運行條件,最大限度地減輕濃差極化的影響,使超濾成為一種可靠的反滲透預(yù)處理方法。
a. 超濾與傳統(tǒng)的預(yù)處理工藝相比,系統(tǒng)簡單、操作方便、占地小、投資省、且水質(zhì)極優(yōu),可滿足各類反滲透裝置的進水要求。
b. 合理地選擇運行條件和清洗工藝,可完全控制超濾的濃差極化問題,使此預(yù)處理方法更可靠。
c.超濾對水中的各類膠體均具有良好的去除特性,因而可以考慮擴大到凝結(jié)水精處理及離子交換除鹽系統(tǒng)的預(yù)處理中。
在超濾過程中,水深液在壓力推動下,流經(jīng)膜表面,小于膜孔的深劑(水)及小分子溶質(zhì)透水膜,成為凈化液(濾清液),比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團被截留,隨水流排出,成為深縮液。超濾過程為動態(tài)過濾,分離是在流動狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積,超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡,且通過清洗可以恢復。
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)之一。以大分子與小分子分離為目的,膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位溶器內(nèi)充填密度高,占地面積小等優(yōu)點。