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1、膜分离技术分享及纳滤机操膜分离技术分享及纳滤机操作培训作培训十车间：李琛十车间：李琛 目录目录一、膜分离定义一、膜分离定义二、膜的分类及其特点二、膜的分类及其特点三、膜的分离原理及应用三、膜的分离原理及应用四、膜污染与清洗四、膜污染与清洗五、膜的维护与保养五、膜的维护与保养一、膜分离定义一、膜分离定义“膜分离膜分离”的定义：的定义： 借助于膜而实现各种分离的过程称之为膜分离。借助于膜而实现各种分离的过程称之为膜分离。 它以膜两侧的压力差为动力，在常温下对溶质与溶剂它以膜两侧的压力差为动力，在常温下对溶质与溶剂进行分离、浓缩与纯化。进行分离、浓缩与纯化。 二、膜的分类二、膜的分类1 1、按过滤孔
2、径（分子量）、按过滤孔径（分子量） 微滤（微滤（MFMF） 超滤（超滤（UF)UF) 纳滤纳滤 （NF) NF) 反渗透反渗透 （RO)RO)2 2、按膜的结构、按膜的结构 卷式膜卷式膜 管式膜管式膜 中空纤维膜中空纤维膜 平板膜平板膜3 3、按膜材质、按膜材质 有机膜有机膜 陶瓷膜陶瓷膜 不锈钢膜不锈钢膜 1. 1.按过滤孔径（分子量）按过滤孔径（分子量）微滤膜微滤膜(MF)(MF)超滤膜超滤膜(UF)(UF)纳滤膜纳滤膜(NF)(NF)反渗透膜反渗透膜(RO)(RO)微滤：能截留大于微滤：能截留大于0.10.1微米的颗粒，包括料液中的悬浮物、细菌及大分子量胶体微米的颗粒，包括料液中的悬浮物
3、、细菌及大分子量胶体等物质；允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过。运行压力一般为等物质；允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过。运行压力一般为0.70.75bar5bar。超滤：超滤： 能截留能截留0.0020.0020.10.1微米之间的大分子物质，包括胶体、蛋白质、微生物微米之间的大分子物质，包括胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物；允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等的通过。与超滤和大分子有机物；允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等的通过。与超滤膜孔径大小相对应的切割分子量范围一般在膜孔径大小相对应的切割分子量范围一般在10001000500000500000分子量之间。运行压力分子
4、量之间。运行压力一般为一般为0.70.77.5bar7.5bar。纳滤：能截留纳米级（纳滤：能截留纳米级（0.0010.001微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗微米）的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机分子的分子量约为透之间，其截留有机分子的分子量约为200200800800左右，纳滤一般用于去除地左右，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素，地下水中的硬度，食品和医药生产中有用物质的提取，表水中的有机物和色素，地下水中的硬度，食品和医药生产中有用物质的提取，浓缩。运行压力为浓缩。运行压力为3.53.530bar30bar。反渗透：反渗透： 是最精细的一种膜分离产
5、品，其能有效截留所有溶解盐及分子量大是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐及分子量大于于100100的有机物，同时允许水通过。运行压力一般为的有机物，同时允许水通过。运行压力一般为121270bar70bar。膜分离过程在生物工程中的应用膜分离过程在生物工程中的应用过程过程应用对象应用对象实实 例例微滤微滤消毒、澄清收集细胞消毒、澄清收集细胞 培养悬浮液除菌，产品消毒，培养悬浮液除菌，产品消毒，细胞收集细胞收集超滤超滤大分子物质分离大分子物质分离 酶及蛋白质的分离、浓缩、纯酶及蛋白质的分离、浓缩、纯化，血浆分离、脱盐、去热源，化，血浆分离、脱盐、去热源，膜反应器膜反应器纳滤纳滤小分子
6、物质分离小分子物质分离 糖，二价盐、游离酸的分离糖，二价盐、游离酸的分离反渗透反渗透小分子物质浓缩小分子物质浓缩 单加盐、非游离酸的分离单加盐、非游离酸的分离纳滤膜的孔径和表面荷电特征使其分离具有两个特纳滤膜的孔径和表面荷电特征使其分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应性，即筛分效应和电荷效应。纳滤膜的鉴定纳滤膜的鉴定在标准条件下纳滤膜对于一价离子及二价离子的水通量和脱在标准条件下纳滤膜对于一价离子及二价离子的水通量和脱除率，脱盐率可按重量法或电导率法测量。一价离子以除率，脱盐率可按重量法或电导率法测量。一价离子以500mg/L500mg/L的的NaClNaCl为测试液，脱除率应不小于为测试液
7、，脱除率应不小于30%30%；二价离子以；二价离子以2000mg/L2000mg/L的的MgSO4MgSO4为测试液，脱除率应不小于为测试液，脱除率应不小于90%90%。卷式膜卷式膜 膜元件由膜片、支撑层、膜元件由膜片、支撑层、膜片间隔离层构成，膜片间隔离层构成，最表面缠绕一层卫生最表面缠绕一层卫生级网格。级网格。特点：单位体积中特点：单位体积中所含所含过滤面积大；换新膜过滤面积大；换新膜容易；料液需要预处容易；料液需要预处理；压降大；易污染，理；压降大；易污染，清洗困难清洗困难2. 2.按膜的结构按膜的结构管式膜管式膜特点：无死角，易清洗；处理含固体较多的料液；特点：无死角，易清洗；处理含固
8、体较多的料液；保留体积大；单位体积中所含过滤面积较小保留体积大；单位体积中所含过滤面积较小 若干根纤维丝集成在一个若干根纤维丝集成在一个膜外壳内。纤维内径是膜膜外壳内。纤维内径是膜元件流道，透过液从膜外元件流道，透过液从膜外壳的接口被分离出来壳的接口被分离出来。中空纤维膜中空纤维膜特点：保留体积小；特点：保留体积小；单位体积中所含过滤单位体积中所含过滤面积大；可以逆洗；面积大；可以逆洗；料液需要预处理料液需要预处理3. 3.按膜材质按膜材质有机膜 不锈钢膜 陶瓷膜 三、膜的分离原理及应用三、膜的分离原理及应用原理：通过压力差来实现混合在一起的不同物质原理：通过压力差来实现混合在一起的不同物质的
9、分离的分离卷式膜的分离过程卷式膜的分离过程 原料从隔离层间隙被泵入膜元件内部，被截留的部分平原料从隔离层间隙被泵入膜元件内部，被截留的部分平行于膜面流动，从膜元件的另一侧流出，渗透物垂直于膜行于膜面流动，从膜元件的另一侧流出，渗透物垂直于膜面流动，汇集在中心管而被分离出来面流动，汇集在中心管而被分离出来。 四、膜污染与清洗四、膜污染与清洗 膜污染：固体或溶质在膜表面或膜孔内吸附、沉积造膜污染：固体或溶质在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量变小与分离性能恶成膜孔径变小或堵塞，使膜通量变小与分离性能恶化的暂时性不可逆变化的现象称为膜污染化的暂时性不可逆变化的现象称为膜污染. .
10、用膜就必用膜就必然存在污染。然存在污染。分类：分类：有机类污染：蛋白质、脂肪类、多肽、多糖等大分子有机类污染：蛋白质、脂肪类、多肽、多糖等大分子无机类污染：钙、钡的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐结垢物无机类污染：钙、钡的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐结垢物微生物污染：细菌粘附于膜表面形成菌群，这些菌群的分泌物有利微生物污染：细菌粘附于膜表面形成菌群，这些菌群的分泌物有利于其它有机物粘附而形成菌膜于其它有机物粘附而形成菌膜1 1、物理方法、物理方法 一般是指用高流速水冲洗和一般是指用高流速水冲洗和反洗等反洗等, ,特点是简特点是简单易行。单易行。2. 2.化学方法化学方法酸碱液；表面活性剂；氧化剂；酶清洗；螯合
11、剂酸碱液；表面活性剂；氧化剂；酶清洗；螯合剂清洗清洗 碱洗：一般选用碱洗：一般选用NaOHNaOH（pHpH值值10-1210-12之间）清洗时间之间）清洗时间30-30-4040分钟。分钟。 碱性清洗剂广泛用于油性污染源的清洗；碱性清洗剂广泛用于油性污染源的清洗； 同时因为碱性清洗剂可以使膜孔放松，可以使粘附的同时因为碱性清洗剂可以使膜孔放松，可以使粘附的污染源松动，可以起到增大膜通量和清洗污染源的双污染源松动，可以起到增大膜通量和清洗污染源的双重作用；重作用； 常规清洗一般是指酸洗和碱洗常规清洗一般是指酸洗和碱洗 酸洗：一般选用磷酸和硝酸（酸洗：一般选用磷酸和硝酸（pH3-4pH3-4之间
12、，磷酸效果较之间，磷酸效果较好），清洗时间为好），清洗时间为4 40 0分钟分钟. . 酸性清洗剂用于钙镁离子、可溶于酸性清洗剂的污染酸性清洗剂用于钙镁离子、可溶于酸性清洗剂的污染源；源； 同时因为酸有使膜孔收缩、提高膜强度的作用，因此同时因为酸有使膜孔收缩、提高膜强度的作用，因此常用于膜经过长时间碱性清洗后的收缩性清洗。常用于膜经过长时间碱性清洗后的收缩性清洗。需要注意的是：需要注意的是：无论是哪种清洗，清洗水都必须是去离子水或纯水；无论是哪种清洗，清洗水都必须是去离子水或纯水；无论是碱洗还是酸洗一定不要超过膜的耐受无论是碱洗还是酸洗一定不要超过膜的耐受pHpH。停机时间小于停机时间小于48
13、48小时小时, ,膜系统可用纯化水保存；膜系统可用纯化水保存；长时间停机时，膜系统必须甘油保养。具体操作：长时间停机时，膜系统必须甘油保养。具体操作：5 50%0%6 60%0%甘油，每升加入甘油，每升加入5g5g甲醛的混合溶液甲醛的混合溶液注入膜系统即可。注入膜系统即可。系统环境温度较高时，可用系统环境温度较高时，可用0.30.30.5%0.5%左右的亚硫左右的亚硫酸氢钠溶液代替。酸氢钠溶液代替。五、膜的维护与保养五、膜的维护与保养纳滤机操作培训纳滤机操作培训目录目录1. 1.基本构造基本构造2. 2.参数设定参数设定3. 3.开机前检查开机前检查4. 4.开机与停机开机与停机5. 5.清洗
14、清洗6. 6.维护和保养维护和保养7. 7.注意事项注意事项排气口基本构造基本构造排气口排气口基本构造基本构造参数设定参数设定参数设定参数设定1. 1.检查配电柜、氮气、水是否正常；检查配电柜、氮气、水是否正常；2. 2.检查所有阀门是否处于关闭状态，打开所用膜管路的相关检查所有阀门是否处于关闭状态，打开所用膜管路的相关阀门；阀门；3. 3.检查相关固件是否紧固到位；检查相关固件是否紧固到位；4. 4.设定相应的工艺所需参数设定相应的工艺所需参数开机前检查开机前检查生产：在循环罐（即清洗罐）中加入待处理料液，生产：在循环罐（即清洗罐）中加入待处理料液，进入操作界面（默认手动模式）进入操作界面（
15、默认手动模式） ，点击生产，增，点击生产，增压泵开始启动，通过调节增压泵、高压泵的转速压泵开始启动，通过调节增压泵、高压泵的转速和膜的出口调节阀门达到要求工艺压力和循环流和膜的出口调节阀门达到要求工艺压力和循环流量，具体的操作条件（压力和温度）根据产品来量，具体的操作条件（压力和温度）根据产品来定。定。置换：纳滤结束后，需要用纯化水置换残留的料液，置换：纳滤结束后，需要用纯化水置换残留的料液，直接收集。直接收集。生产、置换和停机生产、置换和停机生产、置换和停机生产、置换和停机停机：完全开启膜的出口调节阀门，逐步降低高压停机：完全开启膜的出口调节阀门，逐步降低高压泵转速，待高压泵停止后，逐步降低
16、增压泵转速，泵转速，待高压泵停止后，逐步降低增压泵转速，至停止状态。至停止状态。清洗清洗物理方法：通常采用高流速水冲洗；物理方法：通常采用高流速水冲洗；化学方法：常规是指酸洗和碱洗；化学方法：常规是指酸洗和碱洗；碱洗：一般选用碱洗：一般选用NaOHNaOH，清洗时间为，清洗时间为30-30-4 40 0分钟分钟碱性清洗剂广泛用于油性污染源的清洗；碱性清洗剂广泛用于油性污染源的清洗；同时因为碱性清洗剂可以使膜孔放松，可以使粘附的污染源同时因为碱性清洗剂可以使膜孔放松，可以使粘附的污染源松动，可以起到增大膜通量和清洗污染源的双重作用；松动，可以起到增大膜通量和清洗污染源的双重作用；酸洗：一般选用磷
17、酸或硝酸，清洗时间为酸洗：一般选用磷酸或硝酸，清洗时间为4 40 0分钟分钟. .酸性清洗剂用于钙镁离子、可溶于酸性清洗剂的污染源；酸性清洗剂用于钙镁离子、可溶于酸性清洗剂的污染源；同时因为酸有使膜孔收缩、提高膜强度的作用，因此常用于同时因为酸有使膜孔收缩、提高膜强度的作用，因此常用于膜经过长时间碱性清洗后的收缩性清洗膜经过长时间碱性清洗后的收缩性清洗1. 1.停机存放前膜系统必须清洗；停机存放前膜系统必须清洗；2. 2.停机时间小于停机时间小于4848小时，膜系统可用纯水保存；小时，膜系统可用纯水保存；3. 3.长时间停机时，用长时间停机时，用0.30.30.5%0.5%左右的亚硫酸氢钠溶液
18、左右的亚硫酸氢钠溶液保存。保存。维护和保养注意事项注意事项1.增压泵和高压泵开始前需要进行管路排气，启动增压泵和高压泵开始前需要进行管路排气，启动或关闭时必须逐级增加或降低转速，且增压泵转速或关闭时必须逐级增加或降低转速，且增压泵转速必须远大于高压泵，高压泵转速不得低于必须远大于高压泵，高压泵转速不得低于30%30%；2. 2.预过滤器使用前需要进行管路排气；预过滤器使用前需要进行管路排气；3. 3.根据工艺参数确定膜的操作条件（压力、流量和根据工艺参数确定膜的操作条件（压力、流量和温度）；温度）；4. 4.清洗用水必须是纯化水或是去离子水；清洗用水必须是纯化水或是去离子水；5. 5.滤膜必须保存于规定溶液中，不得干放；滤膜必须保存于规定溶液中，不得干放；
