超滤膜组件技术

表征方式
孔径
切割分子量
反洗方式
气、水
水
膜材料
通常为憎水材料
通常分为亲水和憎 水材料
使用范围
只要不易形成孔污 膜表面可截留的范
染，均可使用
围
9
超滤的截留范围
原料液 原料流量
截留率=0%截留率=部分
压力
悬浮固体 胶体 大分子物质
截留率=100%
渗透液
水 盐 可溶性固体
BOD COD 小分子
非对称膜
10
0.02～0.06 MPa
0.1～0.2 MPa
5 化学清洗
频率低,2～3月/次
频率高
15
典型亲水膜的操作特点
操作压力 (TMP)
0.12MPa
透量单位:L/m2·hr·25℃
透量 (FLUX) 12 0
0.02MPa
0.02MPa 1年
设计透量 30
2年
3年 寿命 16
亲水性膜与非亲水性膜的 反洗及化学清洗的比较
4、浓度极化
5、膜污染
v 超滤膜性能
1、孔隙率；2、结构形态；3、表面性能；4、机械强度；5、耐化学 性
v 操作参数
----流速
----压力与压力差
----回收比与浓缩排放量
4
超滤工作原理示意
在动力的驱使下，利 用膜本身的筛分作用 使物料得到净化、浓 缩。
5
超滤膜与组件
1、材质：CA，CTA、PS，PSA，PP，PVDF，PE，PAN。 2、结构：管式，中空纤维、平板式、卷式 3、化学成分：有机，无机 4、供应商：
膜透量
反洗后的透量接 近100%恢复 化学清洗
化学清洗
化学清洗 亲水膜
化学清洗
化学清洗
反洗后的透量 80～90%恢复
操作时间
化学清洗 非亲水膜
返回17
临界压力或临界流量的选择
低于临界压力或临界流量，可逆再生，采用反洗获得稳
定流量；
高于临界压力或临界流量，不可逆再生，采用化学清洗
J
纯水
JJ3
切向流速高 切向流速低
50～55
4.7～6.5
0.5
-30
PES*
PAN*
聚醚砜 聚丙烯腈
30
100
0.8/1.3 0.8/1.3
65～70 52～58
0.4～0.6 2.5～3.6
3.5
1.3
-4.2
-7.5
14
国内外产品性能比较
亲水性
非亲水性
0
永久亲水性
非永久亲水性
1 膜材料 2 亲水性来源 3 主要供应商 4 操作压力
B：膜易形成孔污染，透量不易恢复 50,000 150,000 0.2μm 孔径 v A：膜透量衰减的慢，
v B：膜衰减的快
返1回2
亲水性/非亲水性膜的比较
胶体
蛋白
过
油
滤
胶体 油 蛋白 非亲水性膜
杂质在膜表面状态:附着 胶体 油 蛋白
反 洗
胶体
蛋白
油
过 滤
胶体 油 蛋白
亲水性膜
杂质在膜表面状态:聚结成 球状 胶体 油 蛋白
超滤膜污染的成因
表面吸附 颗粒的堵塞——由于传质过程而形成的 表面的附着——活性物质嵌入膜并生长聚集过程
透量
吸附 附着
堵塞
操作时间
优质超滤膜的表征
v 孔分布窄（如图中红线）
孔 分
A
布
v 没有大孔缺陷（如图中阴影部分）
v A：为质量好的超滤膜
B
B：为质量差的超滤膜实际应用中的
具体表现
v A：膜形成表面污染，透量易恢复
磺化聚醚砜 三醋酸纤维
(SPES)
(CTA)
聚醚砜 (PES)
PS、PAN、PP、 PE
SO42-带负电 天然亲水 添加亲水材料 荷
非亲水性
德国 membrana
OKM
日本Daicel 荷兰X-Flow 国外：美国高科，
OKM
( Norit公司) U.S.Filter
法国Aquas
海德能 国内：浙大，天 纺、海洋所
v 1963年，Michaels创办 Amicon公司专门从事超滤 膜生产与销售。
v 1965年以后已商业化、工业 化
3
超滤工作原理
定义:
超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜透过法分离技术。
1、通量 J=P（P1-P2）/L P为渗透系数；P1为液体静压差；P2为料液相与渗
透相之间的渗透压差；L为膜厚度。 2、截留率 R=1-C1/C2 C1为渗透液的浓度；C2截留物侧的值。 3、切割分子量（MWCO） 膜具有90%以上截留率的最小分子量物质。N=30/ln（2+1）
HYDECANME;AMICON；ZENON；MILLIPORE；FILTIRON； NITTO；OSMONICS；DESALL；DAICEL
6
UF膜产品的概况
v 膜材料种类：SPES，CTA，PES，PAN
v 膜组件规格：12˝组件（50或65m2）
5˝组件（10-12m2）
3˝组件（4m2）
v 膜产地： Hydecanme、德国Membrana、
超滤膜组件讲座
北京海德能科技有限公司
1
目录
v 超滤发展状况 v 超滤工作原理 v 超滤膜与组件 v 工艺设计与计算 v 超滤工艺流程 v 超滤膜污染与再生 v 超滤技术应用 v 我们的服务
2
超滤发展状况
v 1861年，Schmidt首次公开 v 70年代，首次研制出管式超滤
牛心胞膜截留阿拉伯胶实验
膜与组件。
结果。
v 1867年，Traube第一次制 取人工超滤膜。（瓷板铁青 化铜）
v 80年代先后研制出中空纤维、 板式、卷式超滤膜与组件。
v 90年代已进入商业化与工业化
v 1907年，Bchhold 定义
的生产。
“超滤”。
v 1960年，Loeb与 Sourirajan共同研制出CA超 滤膜。
2J
死过滤
1
△P1 △P2△P3
△P
18
错流过滤与死过滤
进料液
压力 浓缩液
进料液 压力
透过液 错流过滤
透过液 死过滤
19
透膜压差，KPa
错流过滤与死过滤的能耗比较
备注： 1、过滤介质为20℃水 2、膜为内径0.7mm的中空
纤维 3、回流比R=回流量/产水
量
20
UF膜的特点
强的亲水性能 —低污染、易恢复、能长期维持 稳定的透量， 特别是在原水水质 较差的情况下 较窄的孔分布 —良好的截留性能和稳定的出水水 质 较长的使用寿命 —实际运行中最长寿命可达6年
v 日本 Daicel 加拿大ZENONE公司、
NITTO 公司
法国AQUAS
7
超滤膜污染与再生
v 物理法 高纯水、热水等反冲洗、正洗 超声清洗 气、水混合冲洗 v 化学清洗法（循环、浸泡） 酸洗 碱洗 消毒剂 加酶洗
8
微孔膜与超滤膜的区别
微孔膜
超滤膜
孔径范围 0.1～1.0μm
0.001～0.1μm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反 洗
13
常见膜材料的性能比较
膜 膜材料
SPES 磺化聚醚砜
切割分子量(kD)
80
内外径(mm)
0.7/1.0
接触角(deg)
45～50
水膨胀率(%)
7～8
牛血清蛋白吸附
0.4
量(mg/m2)
带电性能
-40
(mV,PH7)
PES*为没有改性的 PAN*为改性后的
CTA
CA
醋酸纤维素
150
150
0.8/1.3