陶瓷膜设备使用培训

膜压降：
衡量流体流过一根膜管的压力损失。 膜压降是衡量系统是否安全的一个重要参数；
循环泵：
提供物料在通道内侧膜层表面高速流动的流速和压力，通过调节循环泵变
频器的频率可以调节膜循环系统的压力从而调节系统的渗透量大小；
系统专业名词解释
供料泵：
向膜系统内补充因浓缩液和渗透液排放减少的料液，同时通过调节供料泵 出口的压力可以调节膜循环系统的压力。 Q1＝Q2+Q3 Q1：供料泵输出流量 Q2：渗透量 Q3：浓缩液排放量
0 10 20 30 40 50 60 70
400 300 200 100 0
t (min)
－▲－清洗液温度t=50℃ －■－清洗液温度t=40℃ －◆－清洗液温度t=30℃
膜清洗的原因及清洗需达到的要求
膜清洗的原因
膜过滤为筛分过滤和微孔过滤机理，料液中可能存在的大量蛋白、细胞碎片、 纤维胶体甚至无机盐垢等杂质必定会在膜系统中形成污染，造成膜过滤性能的衰 减。
0.50
1.00 1.50 P (atm) U=2.7 U=2.3 u=1.7 U=1.3 m/s m/s m/s m/s
2.00
2.50
料液性质的影响
溶液性质是指溶液粘度、pH值、离子强度、电解质成分等。这些性质直接影 响到与之接触的膜的表面性质，同时溶液性质的变化还会改变其中所含的待分离
的颗粒或大分子溶质的性质，造成了膜与溶剂、颗粒、溶质等之间的作用发生变
膜清洗需达到的要求
(1) 除去粘附在膜表面的污染物；
400.0
J (L h-1m-2 )
300.0
200.0
100.0
0.0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
P (MPa)
T=308K U=5.05 m/s
压力越高，过滤通量越大，但同时能耗越高，膜污染趋势越快。
操作参数的影响
膜面流速对设备运行的影响
第四章 系统运行工艺简介
系统工艺流程图
系统运行工艺说明
本系统专门针对料液特性采用内循环的运行模式。即通过供料泵为膜堆提供 原料及运行压力，通过循环泵为膜堆提供足够的循环通量，以此保证系统的平稳
运行。
该说明需根据具体的设备的运行要求及料液的性质来写，其内容应包括料液 特性、工艺要求、运行方式等。
系统专业名词解释
渗透液（清液）：
指透过膜层的液体
跨膜压差：
衡量膜过滤所需驱动压力的大小 TMP=(P1+P2)／2－P3 P1为循环侧膜进口压力 P2为循环侧膜出口压力 P3为渗透侧出口压力
循环侧：
指供流体在膜通道内循环的部分；
系统专业名词解释
渗透侧（清液侧）：
指收集渗透液的部分；
120.0 160.0 200.0 240.0
t (min)
0.2 mm 0.8 mm P=0.1MPa T=303K U=4.64m/s
Al2 O3
膜自身性能的影响
膜厚度和膜孔隙率的影响
膜厚度对膜性能的影响主要表现在渗透通量上，由于膜厚度的增加必然使流 体透过的路程增加，因此过滤阻力增加，通量下降。但膜层太薄，则很难保证膜 的完整性，这也会影响过滤的稳定通量。 孔隙率高的膜具有较多的开孔结构，所以在相同的孔径下具有高的渗透通 量。
操作参数的影响
操作温度对透过液通量的影响
400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 290
J (L h-1m-2 )
300
310Βιβλιοθήκη 320P=0.1MPa330
T (K)
U=5.05 m/s
温度升高有利于渗透通量的提高，但杂质透过率增加。
操作参数的影响
操作温度对设备运行的影响
液从膜管壁上渗出；
•通道直径的大小的选择与所需处理物料的粘度、 含固量等有关。通道越大则处理物料的含固量越 高，浓缩倍数越高，但是相对能耗较高；
膜孔径的概念
孔径测量方法：压汞法、截留率法、 泡压法等。 膜的孔径分布如左图所示，支撑体、 过渡层、膜层的孔径依次减小；
对于孔径更小的陶瓷膜，孔径大小还
可以用截留分子量MWCO来区分,单位为道 尔顿 Dalton. 孔径尺寸大小与截留分子量之 间没有绝对精确的数值关系，各个膜厂家 衡量的尺度不一。如50nm的陶瓷膜近似相 当于分子量200KD（即20万）。针对不同 物料的分离效果需要以实验和分析来具体 判定。
800
0.1 mol/L
400
聚而粒径增大，因此组成滤饼的 颗粒粒径较大，滤饼疏松阻力较 小，使膜通量增大 。
0
0
40
80 120 Time / min
160
200
离子强度对陶瓷膜微滤过程的影响
操作参数的影响
操作条件的优化是膜应用过程研究的另一个重要方面，不同操作条件对膜分 离性能的影响很显著。设备的运行应该在符合其料液特性的最优参数下运行，就 需要操作人员的细心摸索。
正常运行pH范围：1-14 清洗时pH范围： 1-14
膜组件技术参数
装填膜管数 组件数 装填膜面积 外形尺寸 外径：φ 支 组 m2 mm
渗透侧出口管径
外壳材质 密封材质 膜面流速
DN
304不锈钢 四氟、氟橡胶等 3 ~ 4 m/s
第二章 陶瓷膜系统概述
陶瓷膜系统流程图
压缩空气 原料液 浓缩液回流量Q2
第三章 系统专业名词解释
系统专业名词解释
膜组件：
用以集中安装陶瓷膜元件的不锈钢压力容器，每套 组件内装有 靠密封圈实现膜与组件间的密封 ； 只膜，
集液腔：
并联组件的连接腔体，每套设备含集液腔2套；
浓缩液：
被膜层截留后反复在膜系统循环过滤后残留的物质，主要是不溶性的菌体、
多糖、蛋白、杂质等；
陶瓷膜设备使用培训手册
第一章 陶瓷膜简介
陶瓷膜的优点
陶瓷膜是由无机氧化物在高于1700℃高温烧结而成，与高分子有机膜及其他 传统过滤分离方式相比其具有显著的优良特性： 化学稳定性好，耐酸碱、耐有机溶剂； 耐微生物侵蚀，能适应各种 恶劣的自然环境,膜使用寿命长；耐温性好，可在高温下运行； 分离精度高，透过液澄清透明，杂质含量少，大大减轻后续连续离交处理难度; 过滤膜管的通道自φ2.7～6mm不等，可根据物料的特性选择膜管，可以处理高固 含量、高粘度的物料； 改进的制膜配方，膜元件耐酸碱极佳，膜使用寿命长; 膜孔径呈不对称分布，衰减慢，可维持高通量过滤; 无需添加助剂，浓菌渣可作为饲料回收，离交废水排量少，是一项绿色环保技术; 提高产品的收率;
操作压差对膜面流速的影响
100.00
80.00
F /lm-2.hr-1
60.00
40.00
20.00 0.00
0.50
1.00 1.50 P (atm) U=2.7 U=2.3 u=1.7 U=1.3 m/s m/s m/s m/s
2.00
2.50
操作参数的影响
操作压差对设备运行的影响
500.0
当过滤过程属浓差极化控制，温度对膜通量的影响将取决于液相传质系数和 粘度之间的关系，此时粘度与过滤通量的关系是非线性的。 某些过程中温度升高通量升高可能比预计的还要高，认为是温度升高使大分 子物质形成的动态膜减薄所致； 温度升高使更多蛋白质、多糖等杂质透过膜层，料液稳定性降低； 温度升高往往使膜通量升高，由于膜通量升高将减少单位产量所需的膜面积， 从而降低投资成本； 升高温度也会使能耗增加，增加操作成本；而且对于温敏体系(如蛋白质)反 而不宜升温。
第五章 影响设备运行的因素
膜自身性能的影响
膜孔径
对低浓度料液而言，膜孔径越大，错流速度越高，则通量越高；但在实际应
用过程中，往往存在着最佳膜孔径，因此膜的选型就是在保证料液合理截留率的
基础上使膜的通量达到最佳。
膜孔径对膜通量的影响
不同孔径膜处理料液的通量衰减
膜自身性能的影响
对高浓度料液体系而言，膜孔径不仅影响过滤通量，对渗透液的杂质含量也有明显的影响。
渗透清液量Q3
清洗液
供料量Q1
原料罐
供料泵
循环泵
清洗泵
CIP清洗
Q1=Q2+Q3
系统的主机部分
系统的主要组成部分
储 罐： 原料罐、清液罐、热水罐、酸洗罐、碱洗罐等； 供料泵：向膜系统内补充因浓缩液和渗透液排放减少的料液，同时通过调节供
料出口的压力可以调节膜循环系统的压力，从而调节系统的渗透量大小；
membrane thickness/ m
工艺参数的影响
选择合适的运行参数是膜应用过程研究的一个重要方面。不同的参数对膜分 离性能的影响也不同，所有膜应用过程都应在最优参数下工作。 操作压差和膜面流速之间的关系：
100.00
80.00
F /lm-2.hr-1
60.00
40.00
20.00 0.00
其他影响设备运行的操作参数
料液的浓缩倍数和加水透析的量也会影响设备的运行结果，需要在设备运 行过程中进行控制。
第六章 膜的清洗和再生
影响膜清洗的因素
温度对膜清洗的影响
700 600 500
J (l/m2.h)
清洗温度越高， 通量恢复速度越快。 但长期用过高温度的 清洗液清洗对膜材质 有一定影响。
1000.0
膜孔径与透过液中杂质含量关系
透过液杂 质含量 (mg/L)
800.0
膜材质
膜孔径 (μ m)
截留率 (%)
J (L h -1 m 2 )
600.0
0.01 <10 99.5
400.0
Al2 O3
0.2 <10 99.5