中空纤维膜简介解读

纤维素酯类 纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等
聚砜类
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
非纤维素酯 类
聚酰(亚)胺类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类
其他
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等
涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷 等 壳聚糖，聚电解质等
PVDF超滤膜孔径分布
0.1
0.2
0.3
孔径um
PES超滤膜孔径分布
0.01
0.03
孔径um
2.2纺丝影响因素
1.制膜液的均匀性：排料均匀 1015 铸膜液温度
2.温度控制
6020
纺丝室的温度
颜色
3.干程高度：是一个传热的过程，空气中的微量水 蒸 气在膜表面发生延迟相分离，形成比较致密的皮层。
4.凝固浴温度：溶剂与凝固液的双向扩散作用，瞬时相 分离发生，形成指状孔。当超过一定温度时，由于温 度过高，则反而在中空纤维膜的表面形成致密的皮层， 从而导致中空纤维膜的水通量急剧下降。
机械调节 圆度 、毛刺
喷丝板的调节：
纺丝微调
及时调圆 保证壁厚
2.3后处理
• 水处理：继续充分进行扩散交换，防止溶剂再次
反溶解，导致出现连贯的大指状孔。
• 甘油处理：进行保湿作用，从低浓度到高浓度充 分交换，减少膜中水分，降低液体的表面张力。
• 膜的收缩：发生在湿态保存时的失水，收缩变形 使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时 还会造成膜的破裂。 当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地 向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。
非对称膜
2.1中空纤维膜的结构
双皮层结构
表面膜孔结构
PVDF超滤膜公称孔 径为0.1µm，过滤精度高， 对菌类和病原体的去除率 99.9%，使其获得优良的 产水品质。
0.0
PES超滤膜孔径 分布窄，孔径分布在 0.009—0.011µm之间， 对于100,000 dalton的 过滤精度达到99.99% 以上，因此，它具有 优异的过滤精度。
2. 按膜的分离原理及适用范围分类
根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微虑膜、 超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
膜过程 推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
微滤 压力差 颗粒大小形状 水、溶剂溶解物 悬浮物颗粒 纤维多孔膜
超滤
压力差 分子特性大小形状 水、溶剂小分子
3.2气压检漏
1、侧口封堵，组件灌满水 2、底部通气压，恒定0.1MPa 3、气压稳定运行1-3min 4、上端加水，适当调节压力， 观察气泡情况，使用铅笔标记 漏点
3.3超滤组件结构
超滤膜组件的结构及型式多样化, 膜组件主要可以分 为内压式和外压式两种。
流速 原料 膜
压力
四种膜组件的综合性比较
二、中空纤维膜纺丝工艺
聚合物
溶剂
添加剂
相转化是指将均质的制 膜液通过溶剂的挥发或向溶
均质制膜液
流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维
液加入非溶剂或加热制膜液，
使液相转变为固相的过程。
蒸出部分溶剂
相转化制膜工艺中最重要的
凝固液浸渍
方法是L—S型制膜法。
水洗 后处理
L—S法制备 工艺流程框图
三、超滤膜组件
超滤膜组件工艺流程图
3.1工艺操作注意要点
1. 装丝的时候注意防止擦损膜丝 2. 切头注意余量，抹胶控制胶量并完全堵死 3. 安装注意零部件的紧固 4. 在不同的环境条件，控制甩油程度 5. 加胶分两步骤，离心去除气泡；减少发热量 6. 浇铸之前模具需要抹黄油，之后继续放置3d固化
胶体和超过 截留分子量 的分子
Байду номын сангаас
非对称性膜
纳滤 压力差 离子大小及电荷
水、一价离子、 多价离子
有机物
复合膜
反渗透 压力差 溶剂的扩散传递 水、溶剂
溶质、盐
非对称性膜复 合膜
THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图
um 0.001
0.01
0.1
1.0
10
100
1000
A
10
100
1000
目录
一、膜分离技术概述 二、中空纤维膜纺丝工艺 三、超滤膜组件 四、MBR膜组件 五、发展前景及展望
一、膜分离技术概述
膜(Membrane)是什么？
所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种
流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔 为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生 传质作用。
1.1 膜分离技术发展简史
FILTRATION RO TECHNO- 反渗透
LOGY
过滤方法
Microfiltration 微滤 Ultrafiltration 超滤
NF 纳滤
Particle filtration 一般过滤
3. 按膜的形态分 类
膜组件的结构及型 式取决于膜的形状,工业 上应用的膜组件主要有中 空纤维式、管式、螺旋卷 式、板框式等四种型式。 管式和中空纤维式组件也 可以分为内压式和外压式 两种。
10 4
10 5
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10 7
MOLECULAR WEIGHT
分子量
100 200 5,000 20,000 150,000
500,000
Aqueous salts 中水盐份
Carbon black 碳黑
Paint pigment 颜料色素
RELATIVE SIZE OF
COMMON MATERIAL
过滤对象
Metal ions 金属离子
Pyrogens 热源
Virus 病毒
Sugars 蔗糖
Colloidal silica 胶体硅
Albumin protein 白蛋白
Yeast cells 酵母
Beach sand 海滩沙砾
Bacteria 细菌
Pollens 花粉
Milled flour 面粉
1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀 胱内，开创了膜渗透的研究。
1861年，施密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。按现代 观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人制成了可截留不同分子量 的膜，这种膜是真正的超过滤膜。
50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。 自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出 现的分离膜是超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜（简称MF膜）和反渗 透膜（简称RO膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。
1.2 膜的分类
1. 按膜的材料分类
类别
膜材料
举例