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超滤系统

超滤系统
产品品牌 :洁晨
所属类别 :纯净水设备
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产品详情

超滤系统简介
超滤系统是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时,小分子溶质透过膜(称为超滤液),而大分子物质则被截留,使原液中大分子浓度逐渐提高(称为浓缩液),从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。电泳漆经过超滤膜过滤,高分子树脂分子和色浆被截留,水份和小分子物质则透过分离膜,从而达到净化电泳漆、脱去水份的功效。
超滤系统原理
与传统分离方法相比,超滤技术具有以下特点:
1. 滤过程是在常温下进行,条件温和无成分破坏,因而特别适宜对热敏感的物质,如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。
2. 滤过程不发生相变化,无需加热,能耗低,无需添加化学试剂,无污染,是一种节能环保的分离技术。
3. 超滤技术分离效率高,对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。
4. 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力,因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。
5. 超滤法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到10~50%的浓度。
超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。最适于处理溶液中溶质的分离和增浓,也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离,其应用领域在不断扩大。以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。
超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓,或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。超滤膜一般为高分子分离膜,用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。
东丽超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的,没有皮层,所有方向上的孔隙都是一样的,属于深层过滤;后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层,表层厚度为0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底层厚度为200~250微米,属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。
超滤装置工艺原理及技术优势
超滤处理过程无相变,对物料中组成成分无任何不良影响,且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态,特别适用于热敏性物质的处理,完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端,有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。
超滤系统回收率高,可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。系统制作材质采用卫生级管阀,现场清洁卫生,满足GMP或FDA生产规范要求。系统工艺设计先进,集成化程度高,结构紧凑,占地面积少,操作与维护简便,工人劳动强度低。超滤设备系统能耗低,生产周期短,与传统工艺设备相比,能有效降低生产成本,提高企业经济效益。
超滤装置是在一个密闭的容器中进行,以压缩空气为动力,推动容器内的活塞前进,使样液形成内压,容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子,受压力的作用被挤出膜板外,大分子被截留在膜板之上。超滤开始时,由于溶质分子均匀地分布在溶液中,超滤的速度比较快。但是,随着小分子的不断排出,大分子被截留堆积在膜表面,浓度越来越高,自下而上形成浓度梯度,这日才超滤速度就会逐渐减慢,这种现象称为浓度极化现象。为了克服浓度极化现象,增加流速,设计了几种超滤装置:
1. 无搅拌式超滤:这种装置比较简单,只是在密闭的容器中施加一定压力,使小分子和溶剂分子挤压出膜外,无搅拌装置浓度极化较为严重,只适合于浓度较稀的小量超滤。
2. 搅拌式超滤:搅拌式超滤是将超滤装置位于电磁搅拌器之上,超滤容器内放人一支磁棒。在超滤时向容器内施加压力的同时开动磁力搅拌器,小分子溶质和溶剂分子被排出膜外,大分子向滤膜表面堆积时,被电磁搅拌器分散到溶液中。这种方法不容易产生浓度极化现象,提高了超滤的速度。
3.超滤RO净水机
4. 中空纤维超滤:由于膜板式超滤装置,截留面积有限,中空纤维超滤是在一支空心柱内装有许多的,中空纤维毛细管,两端相通,管的内径一般在0.2mm左右,有效面积可以达到1平方厘米每一根纤维毛细管像一个微型透析袋,极大地增大了渗透的表面积,提高了超滤的速度。纳米膜表超滤膜也是中空超滤膜的一种。
对超滤膜超滤系统具体操作的参数
正确的掌握和执行操作参数对超滤系统的长期和稳定运行是极为重要的,操作参数一般主要包括:流速、压力、压力降、浓水排放量、回收比和温度。
A 、流速:
  流速是指原液(供给水)在膜表面上的流动的线速度,是超滤系统中的超滤一项重要操作参数。流速较大时,不但造成能量的浪费和产生过大的压力降而且加速超滤膜分裂性能的衰退。反之,如果流速较小,截留物在膜表面形成的边界层厚度增大,引起浓度极化现象,既影响了透水速率,又影响了透水质量。最佳流速是根据实验来确定的。中空纤维超滤膜,在进水压力维持在 0.2MPa 以下时,内压膜的流速仅为 0.1m/s ,该流速的流型处在完全层流状态。外压膜可获得较大的流速。毛细管型超滤膜,当毛细管直径达 3mm 时,其流速可适当提高,对减少浓缩边界层有利。必须指出两方面问题,其一是流速不能任意确定,由进口压力与原液流量有关,其二是对于中空纤维或毛细管膜而言,流速在进口端是不一致的,当浓缩水流量为原液的 10 %时,出口端流速近似为进口端的 10 %,此外提高压力增加了透过水量,对流速的提高供献极微。因此增加毛细管直径,适当提高浓缩水排量(回流量),可以使流速获得提高,特别是在超滤浓缩过程中,如电泳漆的回收时可有效提高其超滤速率。
  在允许的压力范围内,提高供给水量,选择最高流速,有利于中空纤维超滤膜性能的保证。
B 、压力和压力降 :
  中空纤维超滤膜的工作压力范围为 0.1 ~ 0.6MPa ,是泛指在超滤的定义域内,处理溶液通常所使用的工作压力。分离不同分子量的物质,需要选用相应截留分子量的超滤膜,则操作压力也有所不同。一般塑壳中空纤维内压膜,外壳耐压强度小于 0.3MPa ,中空纤维耐压强度一般也低于 0.3MPa ,因而工作压力应低于 0.2MPa ,而膜的两侧压差应不大于 0.1MPa 。外压中空纤维超滤膜耐压强度可达 0.6MPa ,但对于塑壳外压膜组件,其工作压力亦为 0.2MPa 。必须指出,由于内压膜直径较大,当用作外压膜时,易于压扁并在粘结处切断,引起损坏,因此内外压膜不能通用。
  当需要超滤液具有一定压力以供下一工序使用时,应采用不锈钢外壳超滤膜组件,该中空纤维超滤膜组件,使用压力达到 0.6MPa ,而提供超滤液的压力可达 30m 水柱,即 0.3MPa 压强,但必须保持中空纤维超滤膜内外两侧压差不大于 0.3MPa 。
  在选择工作压力时除根据膜及外壳耐压强度为依据外,必须考虑膜的压密性,及膜的耐污染能力,压力越高透水量越大,相应被截留的物质在膜表面积聚越多,阻力越大,会引起透水速率的衰减。此外进入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。总之,在可能的情况下,选择较低工作压力,对膜性能的充分发挥是有利的。
  中空纤维超滤膜组件的压力降,是指原液进口处压力与浓缩液出口处压力之差。压力降与供水量,流速及浓缩水排放量有密切关系。特别对于内压型中空纤维或毛细管型超滤膜,沿着水流方向膜表面的流速及压力是逐渐变化的。供水量,流速及浓缩水排量越大,则压力降越大,形成下游膜表面的压力不能达到所需的工作压力。膜组件的总的产水量会受到一定影响。在实际应用中,应尽量控制压力降值不要过大,随着运转时间延长,由于污垢积累而增加了水流的阻力,使压力降增大,当压力降高出初始值 0.05MPa 时应当进行清洗,疏通水路。
C 、回收比和浓缩水排放量:
  在超滤系统中,回收比与浓缩水排放量是一对相互制约的因素。回收比是指透过水量与供给量之比率,浓缩水排放量是指未透过膜而排出的水量。因为供给水量等于浓缩水与透过水量之和,所以如果浓缩水排放量大,回收比较小。为了保证超滤系统的正常运行,应规定组件的最小浓缩水排放量及最大回收比。在一般水处理工程中,中空纤维超滤膜组件回收比约为 50 ~ 90 %。其选择根据为进料液的组成及状态,即能被截留的物质的多少,在膜表面形成的污垢层厚度,及对透过水量的影响等多种因素决定回收比。在多数情况下,也可以采用较小的回收比操作,而将浓缩液排放回流入原液系统,用加大循环量来减少污垢层的厚度,从而提高透水速率,有时并不提高单位产水量的能耗。
D 、工作温度:
  超滤膜的透水能力随着温度的升高而增大,一般水溶液其粘度随着温度而降低,从而降低了流动的阻力,相应提高了透水速率。在工程设计中应考虑工作现场供给液的实际温度。特别是季节的变化,当温度过低时应考虑温度的调节,否则随着温度的变化其透水率有可能变化幅度在 50 %左右,此外过高的温度亦将影响膜的性能。通常情况下中空纤维超滤膜的工作温度应在 25±5 ℃ ,需要在较高温度状态下工作则可选用耐高温膜材料及外壳材料。

 
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