一体式气升陶瓷膜过滤碳酸钙悬浮液的研究
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较少。
７
１３ 体 系 ．
实验 采用 西 陇 化 工 有 限 公 司 的碳 酸 钙 （ Ｒ） Ａ
加 自制纯水 配成 ，其 粒 径分 布如 图 ２所 示 ，其 中均 值粒径 约 ４ ｍ，配成 的颗 粒 悬 浮 液 的浓 度 用 称 重
法测 量 。
处 理颗粒 催化 剂 ¨ 时 ，同样 得 出陶 瓷 膜稳 定 通 量 随颗粒浓 度升 高 、错 流速率 减小 而呈现 减小趋势 的
产 品的净化 、废水 中有价 值超 细产 品的 回收 、细微
颗 粒与原料 或产 品的分 离 等 … 。随着 科 技 的进 步 ， 待 分离粒 子 的尺度 趋 于超 细化 ，对粒 子 的纯 度要求
料 液 ，会 出现膜 管流道 堵塞 的现 象 。相 比而言 ，一 体式 膜过 滤技 术具 有 能 耗低 、 占地 面 积小 的特 点 ，
在废 水处 理 中 已有 广泛 的应 用 ¨ Ｊ ，特 别 在 膜 生 物反 应器 中 ，因为不需 要提供 料液循 环 动力 ，其 能
目前 陶瓷膜处 理微 米 、亚微 米颗 粒悬浮 液主要
￥ 李 福 建 ，男 ，１８ ９ ６年 生 ，硕 士研 究 生 。 南 京 市 ，２０ ０ 。 １０ ９
（Ｌ．装备技 术 》 ３ （ ｘ ４ － 第 １卷 第 ５期 ２ １ ００年 整体 过 滤 效 率 的提 高 ，最 高 可 将 效 率 提 高 ２ ０倍 ， 但 是所处 理 料 液 的颗 粒 浓 度 均 较 小 ¨ Ｊ 卜 ，对 较 高 浓度 的料 液 ，特别 是 高浓缩 过程 的 曝气效 率 的研究
倍 数 浓缩提 供 了数据参 考 。
关键 词 陶瓷膜 固液分 离 曝 气
０ 前 言
碳 酸钙
粉体
过 滤
的条件下 ，稳定 通量 为 ５ ０～５０ Ｌ （ ・ ） ０ ／ ｍ ｈ ，并 且
固液分 离是化 工过程 中常用的单元 操作 ，特别
是 颗粒悬 浮液 的固液分 离应用 面很广 ，涉及 原料与
对 泵和膜 管 的损 耗大 ，特别 是对浓 度大 、粘度 高 的
布窄等突 出优点 Ｊ ，并且 清洗 方便 、膜通 量高 、 使 用寿命 长 ，处 理 粉 体 洗 涤 和 浓 缩 时 具 有 操 作 稳
定 、通量 高 、出水 水质好 、占地 面积小 等特 点 ，为 超 细粉体 的生产提 供 了新 型 的分 离与浓 缩技术 。
低 浓度颗粒 悬浮液 的 固液 分离 。赵宜 江等
用 陶
瓷 微滤膜 回收 钛 白废 酸 中 的钛 白粉 ，在 ＴＯ 颗 粒 ｉ，
浓 度 为 ６ ４００ｍ Ｌ ０— ０ ｅ ，错 流速率 为 １５～ ． ／ Ｖ ． ６５ｍ ｓ
项 目资助：８３项 目 （０ ７ Ａ ３ ３３ ，江苏省高校科研成果产业化推进项 目 （Ｈ ７—０ ４ ，江苏省 “ ６ ２ ０ Ａ ００ ０ ） Ｊ０ １） 六大 ”人才 高峰项 目，国家 自 然科学基金项 目 （ ００ ０ ８ ，江苏省 自然科学基金项 目 （ Ｋ ０ ８０ ） ２ ８６ ３ ） Ｂ ２０ ５ ４ 。
离中的应用越 来越广 泛 。采 用一体 式气升 陶瓷膜过 滤装 置 分 离平均 粒径 为 ４ Ｉ ｚ ． ｍ碳 酸钙 颗粒
悬浮 液 ，考察 了有无 曝 气及曝 气方式对膜 污染控 制的影 响 ，发 现对膜 通道 曝 气可有效控 制跨
膜 压差 的增长 率 ，但 增大 了进 膜 的 固含量 ；以跨膜 压差 增长 率结合 能耗 分析 ，设 计 了进 料 浓 度 、产 水流量 和曝 气量三 因素 三 水平正 交试 验 ，优 化后 的操作 条件 为进料 浓度 ２ ． ／ 、产 ０ ９异 Ｌ
有分置式和一体式两种 ，其中分置式膜过滤常常采
用 泵给料 液提供循 环动 力 ，形成 错流微 滤 ，多用于
耗平均仅为外置式 的 １％左右 。王毅等用一体 ０
式 陶瓷膜 生物反 应器处 理废水 ，获 得 了可稳定运 行 的一 体式 ＭＢ Ｒ反应 系统 ¨ 。因为 没有循 环 泵提 供 错 流动力 ，曝气 被认为 是可有 效控 制一体 式膜过 滤 中膜 污染 的技术 。Ｐｌ ａ等 阐述 了曝气技术对 系统 ｅｅ ｋ
稳定 通量 随颗 粒浓度增 大 而减小 ，随错 流速率增 大 而增 大 。Ｓｏｋ 应 用 错 流 式 陶瓷 膜 分 离 啤 酒 酵 ｔ ａ等 ｐ 母 、Ｏ ｄｒｏ ｎｅｋｖ等处 理 离 子 交 换 树 脂 、付 锦 晖 等 处 理 钛 硅 分 子 筛 ｊ 、许 煜 汾 等 处 理 颗 粒 Ｚ（ Ｈ） 、崔 鹏 等处 理 凹 凸 棒 土 ¨。 仲 兆 祥 等 ｒＯ 。和
６
一体式 气升 陶瓷膜过 滤碳酸钙 悬 浮液的研 究
一
体 式气 升 陶瓷膜 过滤 碳 酸钙 悬 浮 液 的研 究 术
李 福建 一 顾 俊杰 仲 兆祥 邢 卫红
（ 南京工业 大学膜科学技术研究所 ，南京工业大学材料 化学工程 国家重点实验室 ）
摘
要 陶瓷膜具有 化 学稳 定性好 、机械 强度 高 以及 分 离精度 高等优 点 ，在超 细粉体 固液 分
也 越来越 高 ，而沉 降 、离心 、蒸 发 、板 框过 滤等传 统 的 固液分 离技术 存在 占地 面积大 、能耗高 、分离 效 率低等 问题 ，已无法满 足超 细粉体 的分离 纯化要 求 。无机 陶瓷膜 具有耐腐 蚀 、机械强 度高 、孔径分
结论 。因为错 流外置式 膜过 滤需要 不断 给料液提 供 循环 动力 ，存在 着能耗 较高 的缺 点 ，同时颗粒物 质
水流量 ２ ／ 、进料 流 量 ２ ／ 、曝 气量 ０ ２ ｈ ０Ｌ ｈ ０Ｌ ｈ ．５ ｍ ／ 。连 续 过 滤碳 酸 钙 悬 浮液 ４ ０ｒｉ 。 ２ ｎ后 ａ 可获得 浓度 为 ３ ３ ９ｅ ６ ． ＶＥ的浓缩 液 ，运行 能耗 为 ０ ７ｋ ／ｎ 。研 究 结果 为 超 细 悬浮 液 的 高 ． Ｗｈ Ｉ
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１３ 体 系 ．
实验 采用 西 陇 化 工 有 限 公 司 的碳 酸 钙 （ Ｒ） Ａ
加 自制纯水 配成 ，其 粒 径分 布如 图 ２所 示 ，其 中均 值粒径 约 ４ ｍ，配成 的颗 粒 悬 浮 液 的浓 度 用 称 重
法测 量 。
处 理颗粒 催化 剂 ¨ 时 ，同样 得 出陶 瓷 膜稳 定 通 量 随颗粒浓 度升 高 、错 流速率 减小 而呈现 减小趋势 的
产 品的净化 、废水 中有价 值超 细产 品的 回收 、细微
颗 粒与原料 或产 品的分 离 等 … 。随着 科 技 的进 步 ， 待 分离粒 子 的尺度 趋 于超 细化 ，对粒 子 的纯 度要求
料 液 ，会 出现膜 管流道 堵塞 的现 象 。相 比而言 ，一 体式 膜过 滤技 术具 有 能 耗低 、 占地 面 积小 的特 点 ，
在废 水处 理 中 已有 广泛 的应 用 ¨ Ｊ ，特 别 在 膜 生 物反 应器 中 ，因为不需 要提供 料液循 环 动力 ，其 能
目前 陶瓷膜处 理微 米 、亚微 米颗 粒悬浮 液主要
￥ 李 福 建 ，男 ，１８ ９ ６年 生 ，硕 士研 究 生 。 南 京 市 ，２０ ０ 。 １０ ９
（Ｌ．装备技 术 》 ３ （ ｘ ４ － 第 １卷 第 ５期 ２ １ ００年 整体 过 滤 效 率 的提 高 ，最 高 可 将 效 率 提 高 ２ ０倍 ， 但 是所处 理 料 液 的颗 粒 浓 度 均 较 小 ¨ Ｊ 卜 ，对 较 高 浓度 的料 液 ，特别 是 高浓缩 过程 的 曝气效 率 的研究
倍 数 浓缩提 供 了数据参 考 。
关键 词 陶瓷膜 固液分 离 曝 气
０ 前 言
碳 酸钙
粉体
过 滤
的条件下 ，稳定 通量 为 ５ ０～５０ Ｌ （ ・ ） ０ ／ ｍ ｈ ，并 且
固液分 离是化 工过程 中常用的单元 操作 ，特别
是 颗粒悬 浮液 的固液分 离应用 面很广 ，涉及 原料与
对 泵和膜 管 的损 耗大 ，特别 是对浓 度大 、粘度 高 的
布窄等突 出优点 Ｊ ，并且 清洗 方便 、膜通 量高 、 使 用寿命 长 ，处 理 粉 体 洗 涤 和 浓 缩 时 具 有 操 作 稳
定 、通量 高 、出水 水质好 、占地 面积小 等特 点 ，为 超 细粉体 的生产提 供 了新 型 的分 离与浓 缩技术 。
低 浓度颗粒 悬浮液 的 固液 分离 。赵宜 江等
用 陶
瓷 微滤膜 回收 钛 白废 酸 中 的钛 白粉 ，在 ＴＯ 颗 粒 ｉ，
浓 度 为 ６ ４００ｍ Ｌ ０— ０ ｅ ，错 流速率 为 １５～ ． ／ Ｖ ． ６５ｍ ｓ
项 目资助：８３项 目 （０ ７ Ａ ３ ３３ ，江苏省高校科研成果产业化推进项 目 （Ｈ ７—０ ４ ，江苏省 “ ６ ２ ０ Ａ ００ ０ ） Ｊ０ １） 六大 ”人才 高峰项 目，国家 自 然科学基金项 目 （ ００ ０ ８ ，江苏省 自然科学基金项 目 （ Ｋ ０ ８０ ） ２ ８６ ３ ） Ｂ ２０ ５ ４ 。
离中的应用越 来越广 泛 。采 用一体 式气升 陶瓷膜过 滤装 置 分 离平均 粒径 为 ４ Ｉ ｚ ． ｍ碳 酸钙 颗粒
悬浮 液 ，考察 了有无 曝 气及曝 气方式对膜 污染控 制的影 响 ，发 现对膜 通道 曝 气可有效控 制跨
膜 压差 的增长 率 ，但 增大 了进 膜 的 固含量 ；以跨膜 压差 增长 率结合 能耗 分析 ，设 计 了进 料 浓 度 、产 水流量 和曝 气量三 因素 三 水平正 交试 验 ，优 化后 的操作 条件 为进料 浓度 ２ ． ／ 、产 ０ ９异 Ｌ
有分置式和一体式两种 ，其中分置式膜过滤常常采
用 泵给料 液提供循 环动 力 ，形成 错流微 滤 ，多用于
耗平均仅为外置式 的 １％左右 。王毅等用一体 ０
式 陶瓷膜 生物反 应器处 理废水 ，获 得 了可稳定运 行 的一 体式 ＭＢ Ｒ反应 系统 ¨ 。因为 没有循 环 泵提 供 错 流动力 ，曝气 被认为 是可有 效控 制一体 式膜过 滤 中膜 污染 的技术 。Ｐｌ ａ等 阐述 了曝气技术对 系统 ｅｅ ｋ
稳定 通量 随颗 粒浓度增 大 而减小 ，随错 流速率增 大 而增 大 。Ｓｏｋ 应 用 错 流 式 陶瓷 膜 分 离 啤 酒 酵 ｔ ａ等 ｐ 母 、Ｏ ｄｒｏ ｎｅｋｖ等处 理 离 子 交 换 树 脂 、付 锦 晖 等 处 理 钛 硅 分 子 筛 ｊ 、许 煜 汾 等 处 理 颗 粒 Ｚ（ Ｈ） 、崔 鹏 等处 理 凹 凸 棒 土 ¨。 仲 兆 祥 等 ｒＯ 。和
６
一体式 气升 陶瓷膜过 滤碳酸钙 悬 浮液的研 究
一
体 式气 升 陶瓷膜 过滤 碳 酸钙 悬 浮 液 的研 究 术
李 福建 一 顾 俊杰 仲 兆祥 邢 卫红
（ 南京工业 大学膜科学技术研究所 ，南京工业大学材料 化学工程 国家重点实验室 ）
摘
要 陶瓷膜具有 化 学稳 定性好 、机械 强度 高 以及 分 离精度 高等优 点 ，在超 细粉体 固液 分
也 越来越 高 ，而沉 降 、离心 、蒸 发 、板 框过 滤等传 统 的 固液分 离技术 存在 占地 面积大 、能耗高 、分离 效 率低等 问题 ，已无法满 足超 细粉体 的分离 纯化要 求 。无机 陶瓷膜 具有耐腐 蚀 、机械强 度高 、孔径分
结论 。因为错 流外置式 膜过 滤需要 不断 给料液提 供 循环 动力 ，存在 着能耗 较高 的缺 点 ，同时颗粒物 质
水流量 ２ ／ 、进料 流 量 ２ ／ 、曝 气量 ０ ２ ｈ ０Ｌ ｈ ０Ｌ ｈ ．５ ｍ ／ 。连 续 过 滤碳 酸 钙 悬 浮液 ４ ０ｒｉ 。 ２ ｎ后 ａ 可获得 浓度 为 ３ ３ ９ｅ ６ ． ＶＥ的浓缩 液 ，运行 能耗 为 ０ ７ｋ ／ｎ 。研 究 结果 为 超 细 悬浮 液 的 高 ． Ｗｈ Ｉ