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1、 江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.中空纤维纤维 膜简简介苏净苏净 研究院中空纤维纤维 膜项项目组组江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.目录一、膜分离技术概述二、中空纤维 膜纺丝 工艺三、超滤膜组件四、MBR膜组件五、发展前景及展望2江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 一、膜分离技术术概述膜(Membrane)是什么？所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产 生传质 作用。3江苏苏净集团
2、有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 1.1 膜分离技术发术发 展简简史1748年，耐克特（A. Nelkt）发现 水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。1861年，施密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤 的概念。按现代观点看，这种过滤应 称为微孔过滤 。 1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的超过滤 膜。50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现 了工业化。首先出现的分离膜是超过滤 膜（简称UF膜）、微孔过滤 膜
3、（简称MF膜）和反渗透膜（简称RO膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。4江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 1.2 膜的分类类51. 按膜的材料分类类类类 别别膜材料举举 例纤维纤维素酯类酯类纤维纤维 素衍生物 类类醋酸纤维纤维 素，硝酸纤维纤维 素，乙基纤维纤维 素等非纤维纤维 素酯酯 类类聚砜类砜类聚砜砜，聚醚砜醚砜 ，聚芳醚砜醚砜 ，磺化聚砜砜等聚酰酰(亚亚)胺类类聚砜酰砜酰 胺，芳香族聚酰酰胺，含氟聚酰亚酰亚 胺 等聚酯酯、烯烃类烯烃类涤纶涤纶 ，聚碳酸酯酯，聚乙烯烯，聚丙烯腈烯腈 等含氟(硅)类类聚四氟乙烯烯，聚偏氟乙烯烯，聚二甲基硅氧
4、烷烷 等其他壳聚糖，聚电电解质质等江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 2. 按膜的分离原理及适用范围围分类类根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微虑膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。6膜过过程推动动力传递传递 机理透过过物截留物膜类类型微滤滤压压力差颗颗粒大小形状水、溶剂剂溶解物悬悬浮物颗颗粒纤维纤维 多孔膜超滤滤压压力差分子特性大小形状水、溶剂剂小分子胶体和超过过 截留分子量 的分子非对对称性膜纳滤纳滤压压力差离子大小及电电荷水、一价离子、 多价离子有机物复合膜反渗透压压力差溶剂剂的扩扩散传递传递水、溶剂剂溶
5、质质、盐盐非对对称性膜复 合膜江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.7umumA ARELATIVERELATIVE SIZE OFSIZE OF COMMONCOMMON MATERIALMATERIAL 过滤对象过滤对象MOLECULARMOLECULAR WEIGHTWEIGHT 分子量分子量0.0010.00110100.010.011001000.10.1100010001.01.010104 4101010105 51001001000100010106 610107 7100100200200 5,0005,00020,00020,000
6、150,000150,000500,000500,000Aqueous saltsAqueous salts 中水盐份中水盐份Metal ionsMetal ions 金属离子金属离子SugarsSugars 蔗糖蔗糖FILTRATIONFILTRATIONTECHNO-TECHNO- LOGYLOGY 过滤方法过滤方法PyrogensPyrogens 热源热源 VirusVirus 病毒病毒Colloidal silicaColloidal silica 胶体硅胶体硅Albumin proteinAlbumin protein 白蛋白白蛋白BacteriaBacteria 细菌细菌Carbo
7、n blackCarbon black 碳黑碳黑Paint pigmentPaint pigment 颜料色素颜料色素 Yeast cellsYeast cells 酵母酵母Milled flourMilled flour 面粉面粉Beach sandBeach sand 海滩沙砾海滩沙砾PollensPollens 花粉花粉RORO 反渗透反渗透Ultrafiltration Ultrafiltration 超滤超滤MicrofiltrationMicrofiltration 微滤微滤 ParticleParticle filtrationfiltration 一般过滤一般过滤THE FIL
8、TRATION SPECTRUM THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图过滤谱图NF 纳滤江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.3. 按膜的形态态分类类膜组件的结构及型式取决于膜的形状,工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。 江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.四种膜组件的综合性比较9江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 二、中空纤维纤维 膜纺丝纺丝 工艺艺相转转化是指将均
9、质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶液加入非溶剂或加热制膜液，使液相转变为 固相的过程。相转化制膜工艺中最重要的方法是LS型制膜法。10聚合物溶剂添加剂均质制膜液流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维蒸出部分溶剂凝固液浸渍水洗后处理非对称膜LS法制备工艺流程框图江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 2.1中空纤维纤维 膜的结结构双皮层结构11表面膜孔结构江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.PVDF超滤膜公称孔 径为0.1m，过滤精度高 ，对菌类和病原体的去除 率99.9%，使其获得优良 的产水品质。12PES超
10、滤膜孔径 分布窄，孔径分布在 0.0090.011m之间 ，对于100,000 dalton 的过滤精度达到 99.99%以上，因此， 它具有优异的过滤精 度。江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 2.2纺丝纺丝 影响因素 1.制膜液的均匀性：排料均匀铸膜液温度 2.温度控制纺丝室的温度 3.干程高度：是一个传热的过程，空气中的微量水 蒸气在膜表面发生延迟相分离，形成比较致密的皮 层。 4.凝固浴温度：溶剂与凝固液的双向扩散作用，瞬时相 分离发生，形成指状孔。当超过一定温度时，由于 温度过高，则反而在中空纤维膜的表面形成致密的 皮层，从而导致中空纤维膜
11、的水通量急剧下降。 1310156020颜色江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.机械调节 圆度 、毛刺 喷丝喷丝 板的调节调节 ：及时调圆纺丝微调保证壁厚14江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 2.3后处处理15 水处处理：继续充分进行扩散交换，防止溶剂再 次反溶解，导致出现连贯 的大指状孔。 甘油处处理：进行保湿作用，从低浓度到高浓度充 分交换，减少膜中水分，降低液体的表面张力。 膜的收缩缩：发生在湿态保存时的失水，收缩变形 使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时 还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接触
12、时，由于膜中水分急剧地 向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 三、超滤滤膜组组件16超滤滤膜组组件工艺艺流程图图江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 3.1工艺艺操作注意要点1. 装丝的时候注意防止擦损膜丝2. 切头注意余量，抹胶控制胶量并完全堵死3. 安装注意零部件的紧固4. 在不同的环境条件，控制甩油程度5. 加胶分两步骤，离心去除气泡；减少发热量6. 浇铸之前模具需要抹黄油，之后继续放置3d固化17江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO
13、.,LTD. 3.2气压检压检 漏1、侧口封堵，组件灌满水2、底部通气压，恒定0.1MPa3、气压稳定运行1-3min4、上端加水，适当调节压力，观察气泡情况，使用铅笔标记漏点18江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 3.3超滤组滤组 件结结构超滤滤膜组组件的结结构及型式多样样化, 膜组组件主要可以分为为内压压式和外压压式两种。19江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.20江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 3.4超滤膜组件的清洗21浓差极化：水过滤在浓度梯度下，溶 质
14、与水以相反方向向本体溶液扩散， 在达到平衡状态时，膜表面形成一溶 质浓度分布边界层，它对水的透过起 着阻碍作用。 江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 3.4超滤组滤组 件应应用1. 饮用水：家用净水器就是活性炭吸附技术与UF技术杂化的成功范例。2. RO装置的前处理：海水淡化、高纯水处理等，对RO膜的保护安全运行，而且也提高了产品水的质量。3. 食品方面的浓缩、提纯以及回收等。4. 医药废水以及生物制品的精致和提纯。5. 环境工程的应用：石油化工废水、印染纺织废水、金属及电子加工废水、生活污水等。 22江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING
15、 GROUP CO.,LTD. 四、MBR膜组组件23配胶晾丝固定撒粉切头抹胶整理膜丝二次配胶另端浇铸切头粘壳分装保存MBR膜组件工艺流程图江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 4.1 MBR的优优点1. 出水水质优良。2. 活性污泥浓度高。3. 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截 留生长, 氨氮去除率高。4. 克服了常规活性污泥中容易发生 污泥膨胀的弊端。5. 设备紧凑，省去二沉池, 节省占地。 系统采用PLC控制，实现全自动化 。24江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 4.2 膜生物反应应器 MBR又称膜生物反
16、应器（ Membrane Bio-Reactor ）膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法 相结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活 性污泥法中的二沉池，有效的达到了泥水分离的目的 。充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化 菌，完全保留在生物反应器内，有效去除氨氮，避免 污泥的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有 机物，延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限 度的分解。应用MBR技术后，主要污染物的去除率可 达：COD93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零 ，处理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了 污水资源化。 25江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. MBR膜组组件的应应用26江苏苏净集团有限公司JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD. 4.3 MBR组组件的清洗27水反洗加药反洗在线清洗离线清洗加药种类化学试剂 酸盐酸、柠檬酸、草酸 碱氢氧化钠 氧化剂次氯酸钠江
