純凈水設備
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超濾系統

超濾系統
產品品牌 :潔晨
所屬類別 :純凈水設備
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產品詳情

超濾系統簡介
超濾系統是通過膜表面的微孔結構對物質進行選擇性分離。當液體混合物在一定壓力下流經膜表面時,小分子溶質透過膜(稱為超濾液),而大分子物質則被截留,使原液中大分子濃度逐漸提高(稱為濃縮液),從而實現大、小分子的分離、濃縮、凈化的目的。電泳漆經過超濾膜過濾,高分子樹脂分子和色漿被截留,水份和小分子物質則透過分離膜,從而達到凈化電泳漆、脫去水份的功效。
超濾系統原理
與傳統分離方法相比,超濾技術具有以下特點:
1. 濾過程是在常溫下進行,條件溫和無成分破壞,因而特別適宜對熱敏感的物質,如藥物、酶、果汁等的分離、分級、濃縮與富集。
2. 濾過程不發生相變化,無需加熱,能耗低,無需添加化學試劑,無污染,是一種節能環保的分離技術。
3. 超濾技術分離效率高,對稀溶液中的微量成分的回收、低濃度溶液的濃縮均非常有效。
4. 超濾過程僅采用壓力作為膜分離的動力,因此分離裝置簡單、流程短、操作簡便、易于控制和維護。
5. 超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制劑。對于蛋白質溶液,一般只能得到10~50%的濃度。
超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。最適于處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用于其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。
超濾膜最適于處理溶液中溶質的分離和增濃,或采用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。
東麗超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬于深層過濾;后者具有較致密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,并具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬于表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。
超濾裝置工藝原理及技術優勢
超濾處理過程無相變,對物料中組成成分無任何不良影響,且分離、純化、濃縮過程中始終處于常溫狀態,特別適用于熱敏性物質的處理,完全避免了高溫對生物活性物質破壞這一弊端,有效保留原物料體系中的生物活性物質及營養成分。
超濾系統回收率高,可實現物料的高效分離、純化及高倍數濃縮。系統制作材質采用衛生級管閥,現場清潔衛生,滿足GMP或FDA生產規范要求。系統工藝設計先進,集成化程度高,結構緊湊,占地面積少,操作與維護簡便,工人勞動強度低。超濾設備系統能耗低,生產周期短,與傳統工藝設備相比,能有效降低生產成本,提高企業經濟效益。
超濾裝置是在一個密閉的容器中進行,以壓縮空氣為動力,推動容器內的活塞前進,使樣液形成內壓,容器底部設有堅固的膜板。小于膜板孔徑直徑的小分子,受壓力的作用被擠出膜板外,大分子被截留在膜板之上。超濾開始時,由于溶質分子均勻地分布在溶液中,超濾的速度比較快。但是,隨著小分子的不斷排出,大分子被截留堆積在膜表面,濃度越來越高,自下而上形成濃度梯度,這日才超濾速度就會逐漸減慢,這種現象稱為濃度極化現象。為了克服濃度極化現象,增加流速,設計了幾種超濾裝置:
1. 無攪拌式超濾:這種裝置比較簡單,只是在密閉的容器中施加一定壓力,使小分子和溶劑分子擠壓出膜外,無攪拌裝置濃度極化較為嚴重,只適合于濃度較稀的小量超濾。
2. 攪拌式超濾:攪拌式超濾是將超濾裝置位于電磁攪拌器之上,超濾容器內放人一支磁棒。在超濾時向容器內施加壓力的同時開動磁力攪拌器,小分子溶質和溶劑分子被排出膜外,大分子向濾膜表面堆積時,被電磁攪拌器分散到溶液中。這種方法不容易產生濃度極化現象,提高了超濾的速度。
3.超濾RO凈水機
4. 中空纖維超濾:由于膜板式超濾裝置,截留面積有限,中空纖維超濾是在一支空心柱內裝有許多的,中空纖維毛細管,兩端相通,管的內徑一般在0.2mm左右,有效面積可以達到1平方厘米每一根纖維毛細管像一個微型透析袋,極大地增大了滲透的表面積,提高了超濾的速度。納米膜表超濾膜也是中空超濾膜的一種。
對超濾膜超濾系統具體操作的參數
正確的掌握和執行操作參數對超濾系統的長期和穩定運行是極為重要的,操作參數一般主要包括:流速、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。
A 、流速:
  流速是指原液(供給水)在膜表面上的流動的線速度,是超濾系統中的超濾一項重要操作參數。流速較大時,不但造成能量的浪費和產生過大的壓力降而且加速超濾膜分裂性能的衰退。反之,如果流速較小,截留物在膜表面形成的邊界層厚度增大,引起濃度極化現象,既影響了透水速率,又影響了透水質量。最佳流速是根據實驗來確定的。中空纖維超濾膜,在進水壓力維持在 0.2MPa 以下時,內壓膜的流速僅為 0.1m/s ,該流速的流型處在完全層流狀態。外壓膜可獲得較大的流速。毛細管型超濾膜,當毛細管直徑達 3mm 時,其流速可適當提高,對減少濃縮邊界層有利。必須指出兩方面問題,其一是流速不能任意確定,由進口壓力與原液流量有關,其二是對于中空纖維或毛細管膜而言,流速在進口端是不一致的,當濃縮水流量為原液的 10 %時,出口端流速近似為進口端的 10 %,此外提高壓力增加了透過水量,對流速的提高供獻極微。因此增加毛細管直徑,適當提高濃縮水排量(回流量),可以使流速獲得提高,特別是在超濾濃縮過程中,如電泳漆的回收時可有效提高其超濾速率。
  在允許的壓力范圍內,提高供給水量,選擇最高流速,有利于中空纖維超濾膜性能的保證。
B 、壓力和壓力降 :
  中空纖維超濾膜的工作壓力范圍為 0.1 ~ 0.6MPa ,是泛指在超濾的定義域內,處理溶液通常所使用的工作壓力。分離不同分子量的物質,需要選用相應截留分子量的超濾膜,則操作壓力也有所不同。一般塑殼中空纖維內壓膜,外殼耐壓強度小于 0.3MPa ,中空纖維耐壓強度一般也低于 0.3MPa ,因而工作壓力應低于 0.2MPa ,而膜的兩側壓差應不大于 0.1MPa 。外壓中空纖維超濾膜耐壓強度可達 0.6MPa ,但對于塑殼外壓膜組件,其工作壓力亦為 0.2MPa 。必須指出,由于內壓膜直徑較大,當用作外壓膜時,易于壓扁并在粘結處切斷,引起損壞,因此內外壓膜不能通用。
  當需要超濾液具有一定壓力以供下一工序使用時,應采用不銹鋼外殼超濾膜組件,該中空纖維超濾膜組件,使用壓力達到 0.6MPa ,而提供超濾液的壓力可達 30m 水柱,即 0.3MPa 壓強,但必須保持中空纖維超濾膜內外兩側壓差不大于 0.3MPa 。
  在選擇工作壓力時除根據膜及外殼耐壓強度為依據外,必須考慮膜的壓密性,及膜的耐污染能力,壓力越高透水量越大,相應被截留的物質在膜表面積聚越多,阻力越大,會引起透水速率的衰減。此外進入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。總之,在可能的情況下,選擇較低工作壓力,對膜性能的充分發揮是有利的。
  中空纖維超濾膜組件的壓力降,是指原液進口處壓力與濃縮液出口處壓力之差。壓力降與供水量,流速及濃縮水排放量有密切關系。特別對于內壓型中空纖維或毛細管型超濾膜,沿著水流方向膜表面的流速及壓力是逐漸變化的。供水量,流速及濃縮水排量越大,則壓力降越大,形成下游膜表面的壓力不能達到所需的工作壓力。膜組件的總的產水量會受到一定影響。在實際應用中,應盡量控制壓力降值不要過大,隨著運轉時間延長,由于污垢積累而增加了水流的阻力,使壓力降增大,當壓力降高出初始值 0.05MPa 時應當進行清洗,疏通水路。
C 、回收比和濃縮水排放量:
  在超濾系統中,回收比與濃縮水排放量是一對相互制約的因素。回收比是指透過水量與供給量之比率,濃縮水排放量是指未透過膜而排出的水量。因為供給水量等于濃縮水與透過水量之和,所以如果濃縮水排放量大,回收比較小。為了保證超濾系統的正常運行,應規定組件的最小濃縮水排放量及最大回收比。在一般水處理工程中,中空纖維超濾膜組件回收比約為 50 ~ 90 %。其選擇根據為進料液的組成及狀態,即能被截留的物質的多少,在膜表面形成的污垢層厚度,及對透過水量的影響等多種因素決定回收比。在多數情況下,也可以采用較小的回收比操作,而將濃縮液排放回流入原液系統,用加大循環量來減少污垢層的厚度,從而提高透水速率,有時并不提高單位產水量的能耗。
D 、工作溫度:
  超濾膜的透水能力隨著溫度的升高而增大,一般水溶液其粘度隨著溫度而降低,從而降低了流動的阻力,相應提高了透水速率。在工程設計中應考慮工作現場供給液的實際溫度。特別是季節的變化,當溫度過低時應考慮溫度的調節,否則隨著溫度的變化其透水率有可能變化幅度在 50 %左右,此外過高的溫度亦將影響膜的性能。通常情況下中空纖維超濾膜的工作溫度應在 25±5 ℃ ,需要在較高溫度狀態下工作則可選用耐高溫膜材料及外殼材料。

 
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