随着我国净水及污水处理标准的不断攀升,膜技术已经从工业水处理行业转移至净水及市政污水领域。膜技术分类中:以压力为推动力的膜分离技术可分反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)以及微孔过滤(MF)四类;以制造膜的材料来分又可分有机合成材料膜、陶瓷膜以及其它材料,其中陶瓷膜相比有机聚合材料具有耐酸碱、抗微生物能力强、耐高温、更强的化学稳定性等特点,但陶瓷膜只有管式组件,因此其膜过滤面积较小;而膜组件又分平板式、管式、卷式和中空纤维四种类型,其中卷式和中空纤维膜的过滤面积zui大。
它们的区分是根据膜层所能截留的zui小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时,则微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.02~10μm;超滤膜(UF)为0.001~0.02μm;逆渗透膜(RO) 为0.0001~0.001μm。
RO反渗透膜
一般水的流动方式是由低浓度流向高浓度,水一旦加压之后,将由高浓度流向低浓度,亦即所谓逆渗透原理:由于 RO 膜的孔径是头发丝的一百万分之五( 0.0001 微米) , 一般肉眼无法看到,细菌、病毒是它的 5000 倍,因此,只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过,其它杂质及重金属均由废水管排出。
zui早应用于海水淡化,自上世纪70年代进入海水淡化市场之后发展十分迅速,RO用膜和组件已相当成熟,组件脱盐率可高达99.8%以上。近年来,功交换器和压力交换器的开发成功使能量回收效率都高达90%以上,从而使应用RO反渗透膜海水淡化的本体能耗在3KWh/m3淡水以下,成为从海水制取饮用水zui廉价的方法。
除应用于海水淡化之外,RO广泛用于苦咸水淡化以及纯水和超纯水的制备,并成为其的制备工艺过程。纯水和超纯水的制备在电子、电力、化工、石化、医药、饮料、食品、冶金等各行业广泛采用;苦咸水淡化在西部大开发中将进一步发挥作用。同时RO反渗透技术已应用于电镀、矿山、放射、垃圾渗滤液等废水的浓缩处理,以及水回用或达标排放等。
超滤膜
一种孔径规格一致,额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。zui适于处理溶液中溶质的分离和增浓,也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离,其应用领域在不断扩大。超滤膜的制膜技术,即获得预期尺寸和窄分布微孔的技术是极其重要的。孔的控制因素较多,如根据制膜时溶液的种类和浓度、蒸发及凝聚条件等不同可得到不同孔径及孔径分布的超滤膜。超滤膜一般为高分子分离膜,用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式,广泛用于如医药工业、食品工业、环境工程等。
纳滤膜
纳滤(简称NF) 介于反渗透和超滤膜之间,是近10 年发展较快的一项膜技术,其推动力仍是水压。纳滤膜的开发始于20 世纪70 年代,zui初开发目的是用膜法代替常规的石灰法和离子交换法的软化过程,所以纳滤膜早期也被称为软化膜。目前上的纳滤膜多半是聚酰胺复合膜,切割分子量100~1 000 。主要用于去除直径为1 nm 左右的溶质粒子,对NaCl 脱除率在80 %左右。RO 膜几乎对所有的溶质都有较高的脱除率,但NF 膜只对特定的溶质(如MgSO4 ) 具有高脱除率。NF 膜的zui大特征是膜本体带有电荷,这使它在很低操作压力下(0. 5 MPa) 仍具有较高的脱盐率。
微滤
它属于精密过滤,其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类,有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征,微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物,以达到净化、分离、浓缩的目的。能截留0.1-1 微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过,但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。
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