① 什麼是超濾,超濾是如何工作的
超濾是一種膜分離技術,(UItrafil-tration 簡稱UF)。能夠將溶液凈化,分離或者濃縮。超濾是介於微專濾與納濾之間,屬且三者之間無明顯的分界線。一般來說,超濾膜的孔徑在0.05 um–1 nm之間,操作壓力為0.1–0.5 Mpa。主要用於截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。超濾膜根據膜材料,可分為有機膜和無機膜。按膜的外型,又可分為:平板式、管式、毛細管式、中空纖維和多孔式。
超濾是如何工作的?
超濾膜的工作以篩分機理為主,以工作壓力和膜的孔徑大小來進行水的凈化處理。以中空纖維為例,以進水方式可分為外壓式:原水從膜絲外進入,凈水從膜絲內製取。反之則為內壓式。內壓式的工作壓力較外壓式要低。超濾膜在飲用水深度處理,工業用超純水和溶液濃縮分離等許多領域中,得到了廣泛應用。
② 第三節超濾
膜處理技術作為一項新型的高效分離技術,因其工藝簡單、操作方便、設備緊湊、分離效果好、經濟性高,進年來在水處理、環保、醫葯、食品、化工等領域得到快速應用。在解決水資源缺乏的問題上,膜處理技術起到了非常重要的作用。在水與廢水循環回用方面,膜的特殊作用顯得十分重要,尤其在水供應缺乏的地區,更引起了人們的廣泛關注。
微濾、超濾、納濾、反滲透均屬於外力驅動型膜處理技術。目前,在幾種主要的膜分離技術中,以超濾和反滲透的應用最為廣泛。
超濾過程是以膜兩側壓差為驅動力、以機械篩分為基礎的溶液分離過程。超濾膜的孔徑為0.005~1.0μm。比超濾膜孔徑小的物質和溶解在水中的物質能作為透過液透過濾膜,不能透過濾膜的物質將被截留下來濃縮在排放液中。因此,產水(透過液)含有水、 離子和小分子物質,而膠體物質、顆粒、細菌、病毒和原生動物將被膜去除。膜分離過程為動態過濾過程,大分子溶質被膜阻隔,隨濃縮液流出膜組件。膜不易被堵塞,可連續長期使用。超濾過程可在常溫、低壓下運行,無相態變化,高效節能。圖2-4所示為超濾膜的基本原理。
要過濾的水由超濾給水泵加壓後輸送到膜組件中,由於膜內外的壓差作用,水滲過濾膜,而水中雜質則被截留,無法透過濾膜。如果分離的雜質在膜上過多沉積,會導致難溶性鹽聚集在膜表面形成覆蓋層進而結垢。為了避免這一點,往往在分離過程中讓雜質隨一部分水作為濃縮液流出去。根據膜的類型和應用不同,這樣的過程要持續進行或者在迴流時進行。超濾同傳統的凈化方式如絮凝、沉澱以及砂濾比較,其過濾的水質穩定、設備管理比較簡單,不會產生過濾殘渣或絮凝污泥等廢棄物。
當超濾用於水處理時,其材質的化學穩定性和親水性是兩個最重要的性質。化學穩定性決定了材料在酸鹼、氧化劑、微生物等作用下的壽命,還直接關繫到清洗可以採取的方法;親水性則決定了膜材料對水中有機污染物的吸附程度,影響膜的通量。超濾膜有各種類型和規格,可根據實際需要選用。
1.超濾膜制備所需的化學材料
製造超濾膜的材料有很多:但用於製造中空纖維式超濾膜的材料主要為成纖性能良好的高分子材料。對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸鹼性、抗微生物侵蝕性和抗氧化性,並且具有良好的親水性,以得到較高的水通量和抗污染能力。目前:常用的中空纖維式超濾膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚碸(PFS)、聚碸(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)等。性能優良的聚偏氟乙烯和聚醚碸是日前最廣泛使用的超濾膜材料。
2.超濾膜組件的結構
超濾膜一般可分為板框式(板式)、卷式、管式、中空纖維式等多種結構。
板式超濾膜是最原始的一種膜結構,主要用於大顆粒物質的分離,由於其佔地面積大,能耗高, 逐步被市場所淘汰。
卷式膜組件也被稱作螺旋卷式膜組件,由於其所用的膜易於大規模工業化生產,制備的 組件也易於工業化,所以獲得了廣泛的應用,涵蓋了反滲透、納濾、超濾、微濾四種膜分離過程,並在反滲透、納濾領域有著最高的使用率。
管式超濾膜能較大范圍地耐懸浮固體和纖維、蛋白等物質,對料液的前處理要求低,對料液可以進行高倍濃縮,但設備的投資費用高,佔地面積大。
在眾多的膜組件結構形式中,目前以中空纖維式超濾膜為主,組件的結構需要考慮盡量提高膜的填充密度,增加單位體積的產水量,盡量減小濃差極化的影響,便於清洗,製造成本低。
目前中空纖維式超濾膜以其不可比擬的優勢成為超濾的最主要形式。根據緻密層位置的不同,中空纖維式超濾膜又可分為內壓膜、外壓膜兩種,如圖2-5所示。外壓中空纖濾膜是將原液經壓差沿維式超徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液,而其截留的物質則匯在中空纖維的外部。該膜進水流道在膜絲之間,膜絲存在一定的自由活動空間,因而更適合原水水質較差、懸浮物含量較高的情況。內壓中空纖維式超濾膜中的原液進人中空纖維的內部,經壓差驅動,沿徑向由內向外透過中空纖維成為透過液,濃縮液則留在中空纖維的內部,由另一端流出。該膜進水流道是中空纖維的內腔,為防止堵塞,對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的要求,因而適合於原水水質較好的工況。
3.超濾膜組件的截留性能
⑴對微粒的截留。利用超濾通常可以將濾液的渾濁度降到0.1NTU以下。在原水濁度不穩定的情況下:使用超濾比較合適。與傳統的凈化過程相比,超濾可以非常容易地實現自動化。
⑵對有機質的截留。有機質包括微粒、膠體和能溶於水的有機物質。由於超濾對不同類型的有機質的截留能力不同,因此其凈化效率就取決於水中有機質的成分組成。與傳統的方式相比,用超濾的方法既不必考慮沉澱作用,又不必注意凝固物的可過濾性,因為超濾的凈化效率與凝固物的形狀和密度無關。根據是否絮凝與原水的水質不同,超濾對有機質的截留率為40%~60%。
超濾系統的運行有 全流過濾和錯流過濾兩種模式,全流過濾時 · 進水全部透過膜表面成為產水;而錯流過濾時、一部分進水透過膜表面成為產水、另二部分則帶雜質排出成為濃水。全流過濾能耗低、操作壓力低,因而運行成本更低;錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。當超濾的濾液通量較低時、超濾膜的過濾負荷低,膜面形成的污染物容易被清除,因而長期濾液通量穩定;當濾液通量較高時,超濾膜發生不可恢復的污堵的傾向增大,清洗液的恢復率下降 · 不利於長期保持濾液通量的穩定。
(一)過濾模式
1.全流過濾模式
一般當原水中懸浮物和膠體含量較低(如SS<5、濁度<5NTU)時採用。原水以較低的錯流流速進入膜管,濃水則以一定比例從膜管另一端排出。產水在膜管過濾液側產出,水回收率通常是90%~99%,這由原水水質決定,和循環模式相比、全流過濾模式的操作成本較低,但水回收率和系統的出水能力可能會受限制。這種模式通常需要定期快沖和反沖來維持系統出力、當污物積累到一定程度時 · 就需要通過化學清洗來進行處理。
2.錯流過濾模式
原水中懸浮物含量較高及在大多數非水應用領域,需要通過減少回收率來保持膜管內部的高流速、這樣就會產生大量的廢水。為了避免浪費,排出的濃水會被重新加壓迴流到膜管內。這樣,雖然降低了膜管的回收率,但對於整個系統,回收率仍然很高。在這種模式下,進水連續地在膜表面循環,高速的循環水阻止了微粒在膜表面的堆積、並增加了濾液通量。因為較少的進水成為產水,為了一獲得相同的產率,錯流過濾模式的能耗就比全流過濾模式的大。
(二)超濾膜的運行
超濾膜運行前應按以下步序進行檢查和啟動工作:
⑴進水水質檢查。重點是檢查進水濁度,當濁度在系統限定值范圍內時、方可運行超濾設備,其次是檢查水中余氯含量及pH值。
⑵系統檢查。按工藝路線圖,檢查設備及連接是否正確,同時檢查閥門的開啟狀態是否正確。對於手動操作的系統要特別注意,開機時進水閥不能全開、濃水閥和產水閥應全開以避免開機時壓力過大,造成對超濾膜的沖擊 · 從而損壞設備。
⑶儀表的檢查。檢驗各儀表是否正常,尤其是壓力表是否完好。
⑷啟動。當做好開機前的准備工作後。可試啟動系統,即打開電源,啟動泵後,立即停止,檢查泵的葉輪轉向是否正確,泵的運轉有無異常雜訊。當確認泵正常後,方可正式啟動泵,啟動後,應檢查介面、管線有無滲漏,在自控程序運轉的第一個周期內,應檢驗閥門的啟閉是否正常,各種儀表運轉是否正常。
⑸運行。設備運行時,應定時檢查儀表是否正常,泵有無異常雜訊,產水水質是否符合要求,尤其要注意壓力表和產水流量,當出現異常時,應立即停機檢査。一般全自動控制設計時,均考慮了系統的自我保護,若出現異常,系統會自動停運並報警。設備運行過程中,應按設計要求做好設備監控和記錄工作;按設計要求定期對設備進行清洗、滅菌和消毒;應定期對設備進行排氣或檢查自動排氣閥的工作狀態。
⑹停機。①先降低系統壓力和跨膜壓差,然後停機。②當停機時間不超過7天時,可每天對設備進行20~60min(時間以一個過濾、順沖、反洗、順沖周期為准)的保護性運行,以使新鮮的水置換出設備內的存水。③當設備長期停用時,應先對設備進行徹底的清洗和消毒,然後將膜保護劑和抑菌劑注入設備中,封閉好設備所有介面,以保持膜的濕潤,防止設備內滋生細菌和藻類。
(三)超濾膜的污染
膜污染是指料液中的顆粒、膠體或溶質大分子通過物理吸附、化學作用或機械截留等作用在膜的表面吸附、沉積造成膜孔堵塞,使膜發生透過通量與分離特性明顯變化的過程。超濾過程中膜的吸附現象被認為是造成膜污染的關健,吸附污染與膜、溶劑和溶質三者的相互作用有關。由於膜組分的化學性質、結構不同、因此產生吸附作用的機理也不同、一般可分為靜電作用、疏水作用等。
(四)超濾系統的清洗
在超濾過程中,由於分離物質及其他雜質在膜表面會逐漸積聚,對膜造成污染和堵塞,因此膜的清洗是超濾系統中不可缺少的操作過程,膜的有效清洗是延長膜使用壽命的重要手段。超濾膜常用的清洗方法主要有物理清洗和化學清洗兩大類,超濾系統的清洗包括水的正洗和反洗、氣洗、化學清洗等。其中,水的正洗和反洗可以清除膜表面的濾餅層;而氣法則利用氣的強烈湍流,更有效地清除膜表面的污染層;化學清洗則通過化學反應宋清除膠體、有機物、無機鹽等在超濾膜表面和內部進水形成的污堵。
(五)超濾系統反洗
超濾反洗用水為超濾產水,因為反洗水帶進的懸浮物將會集聚在支撐結構內而隨後不斷釋放出顆粒、細菌和TOC等,所以原水不適宜作反洗用水。
隨著超濾膜組件的長期使用,水中的雜質會沉積到膜上,使膜的分離性能逐漸受到影響。因此,在運行中當超濾膜的產水量下降20%以上或使用1~4個月時,需要對超濾進進行化學清洗,以便及時去除超濾膜上的污染物,防止超濾膜形成頑固性結垢 · 及時恢復膜的性能。
化學清洗分為酸性溶液清洗和鹼性溶液清洗。當進水中硬度較高或金屬離子(如鐵離子)的含量超過設計標准,從而對膜的進水側造成無機物污染時 · 需採用酸性溶液對超濾裝置進行清洗。對於生物污染的超濾膜,需採用鹼性溶液對超濾膜裝置進行清洗。清洗時應注意以下幾點:
⑴所有清洗劑都必須從超濾系統的進水側進人組件,以防止清洗劑中可能存在的雜質從緻密過濾層的背面進人膜絲壁的內部。
⑵超濾系統進行化學清洗前都先進行徹底的反洗。
⑶超濾系統的整個化學清洗過程需要2~4h;如果污堵嚴重,需要浸泡12h以上。
⑷清洗後,超濾系統停機時間如果超過三天,則必須按照長時間關閉的要求對超濾系進行保養維護。
⑸清洗液必須使用超濾產水或者更優質的水配製。
⑹清洗劑在循環進膜組件前必須去除其中可能存在的污染物
⑺清洗液溫度一般可控制在10~40℃,提高清洗液溫度能夠提高清洗的效率。
⑻必要時,可採用多種清洗劑清洗,但清洗劑和殺菌劑不能對膜和組件材料造成損傷。每次清洗後,應排盡清洗劑,用超濾或反滲透產水將系統沖洗干凈,才可再用另一種清洗劑清洗。
對反滲透膜的化學清洗不能太頻繁,以防止膜元件造成不可逆的損傷。
③ 超濾系統工藝流程圖
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的,膜孔徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位容器內充填密度高,佔地面積小等優點。以下是我為大家整理的關於超濾系統工藝流程圖,給大家作為參考,歡迎閱讀!
超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓,在生物制葯中可用來分離蛋白質、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優點是沒有相轉移,無需添加任何強烈化學物質,可以在低溫下操作,過濾速率較快,便於做無菌處理等。所有這些都能使分離操作簡化,避免了生物活性物質的活力損失和變性。
由於超濾技術有以上諸多優點,故常被用作:
(1)大分子物質的脫鹽和濃縮,以及大分子物質溶劑系統的交換平衡。
(2)大分子物質的分級分離。
(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。
超濾技術已成為制葯工業、食品工業、電子工業以及環境保護諸領域中不可缺少的有力工具[2] 。
濾膜
超濾技術的關鍵是膜。膜有各種不同的類型和規格,可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜,即常用的微孔薄膜,其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜,其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔"皮膚層"(厚約0.1mm~1.0mm),和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的"海綿層"組成。皮膚層決定了膜的選擇性,而海綿層增加了機械強度。由於皮膚層非常薄,因此高效、通透性好、流量大,且不易被溶質阻塞而導致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物製成。近來為適應制葯和食品工業上滅菌的需要,發展了非纖維型的各向膜,例如聚碸膜、聚碸醯胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1~14都是穩定的,且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的,若使用恰當,能連續用1~2年。暫時不用,可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標主要有:水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。
裝置
超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由於超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積於膜表面上,造成嚴重的濃差極化和堵塞,這是超濾法最關鍵的問題,要克服濃差極化,通常可加大液體流量,加強湍流和加強攪拌。
廢水處理
在生物製品中應用超濾法有很高的經濟效益,例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的,該工藝流程硫酸銨耗量大,能源消耗多,操作時間長,透析過程易產生污染。改用超濾工藝後,平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量,每年可節省硫酸銨6.2噸,自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內的知名廠家有立升。
超濾在廢水處理中的應用
(1)還原性染料廢水處理;
(2)電泳塗漆廢水處理;
(3)含乳化油廢水處理;
(4)生活污水處理
凈水器
一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過
濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時,則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式,廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的,它能將細小物體放行,而將個頭較大的截留下來。可是,您聽說過能篩分子的篩子嗎?超膜--這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來!那麼,到底什麼是超濾膜呢? 超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米,也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力,就能篩出大於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2~20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,並具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
超濾廚飲用兩用機:①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復合濾芯,五級過濾設備多加了一個後置活性炭,六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。
配套設備
(1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾,當原水的水壓不能滿足過濾需求時,系統需要增加泵加壓,以實現超濾膜分離作用,由於超濾膜的工作壓力較低,一般小於O·7MPa,故在系統設計時,一般選用離心泵,選擇離心泵的主要依據是揚程、流量、泵體材質,其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。
①揚程和流量的選擇根據超濾系統設計中所需要的進水工作壓力,跨膜壓差和通水流量,來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當等於或略大於設計供水量和工作壓力,以滿足超濾系統的正常運行。
②泵體材質的選擇根據原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本,其材質不能與原水中的成分產生任何反應,也不能有溶解現象。當原水的pH值為6.5~8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時,應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫葯和食品工業水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。
化學清洗泵一般選擇耐化學葯劑的泵體。
(2)減壓閥 當原水水壓大於系統設計水壓時,要對原水進行減壓。一般採用可減靜壓的減壓閥來實現,減壓閥減壓的精度視超濾系統而定。另根據原水的水質選擇適合材質的減壓閥,一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。
(3)物理清洗和化學清洗系統 清洗系統主要由配葯箱、凈水箱、循環泵組成,採用氣水混合清洗的還包括空壓機,一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥,全開濃水閥,使原水以快於正常工作狀態時的流速沖刷膜表面,去除污垢。反沖洗是關閉原水閥採用循環泵,將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜,沖刷掉膜表面的污染物,並使其從濃水口排出,反沖洗後,馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出,為了加強清洗效果,順沖時,可採用氣水混合液進行沖洗。
化學清洗系統是用循環泵將配葯箱內的清洗液送入超濾系統,進行循環清洗和浸泡,靠化學葯品的作用去除膜表面的污垢,以恢復膜的產水能力,維持設計流量要求。
(4)消毒滅菌系統超濾的消毒滅菌系統所用設備和操作程序與化學清洗系統相同,僅需要將清洗液換成滅菌液即可,一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫,在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能採用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑,否則會對膜造成不可逆的通量損失。
(5)自動化計量、監控和儀表
①計量水流量採用流量表來計量,流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統中大多採用玻璃浮子(轉子)流量計,主要是顯示直觀,價格低,一台超濾系統最少需要設置兩個流量計以便觀察,一個是產水流量計,一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規格的選擇是根據系統的流量大小而定,浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5~2倍的實際最大測量流量。
②監控系統及儀表超濾系統在運行時,必須嚴格按照設計參數進行操作,這需要系統的相關參數進行監控,其中主要的監控項目是水質、流量、壓力,可以手動操作,也可採用儀表和可編程式控制制器對系統進行自動控制。
對水質的監控可採用水質監測儀進行,對水壓的監控可採用壓力開關和壓力表進行,對流量的控制可採用電子流量計進行監測,並將監測信號反饋到PLC中,然後來控制泵,閥門及清洗系統,從而實現系統的自動化。
④ 超濾膜包構造
1、壓力中空纖維超濾膜的膜殼內的結構,與RO膜殼內部結構不一樣。中空纖維超濾膜填裝密度不大,主要是中空纖維膜絲,,運行壓力非常低RO膜殼內部是無紡布捲起來的2、我了解有一種超濾膜組件,是可以裝進RO膜膜殼內的,是4040或者8040的超濾組件可以放到RO膜殼內,但膜組件的結構仍然不通希望能夠幫到閣下
⑤ 這是自來水凈水器的「精濾」(超濾膜)濾芯,好像很多絲線粗成的,非常纖細,請問是什麼物質過濾原理是
簡單的講,超濾膜濾芯上的一條條的絲狀的東西其實是中空的,每根絲線的表面有眾多的人眼看不見的微小孔,這些小孔只讓小過孔徑的物質通過,隔離大過孔徑的物質。這好比魚網,比網眼小的魚可以游過去,比網眼大的就會被捕。
書面理解的話,超濾膜是一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力,就能篩出小於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓(原子質量單位)、粒徑大於10納米的顆粒。
產品結構
超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,並具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
過濾原理
超濾膜篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。
⑥ 超濾膜的凈水原理是什麼
超濾膜的過復濾原理是什制么?
超濾膜的篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。
每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而較小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。在單位膜絲面積產水量不變的情況下,濾芯裝填的膜面積越大,則濾芯的總產水量越多。
你所問的從內到外,還是從外到內,這兩種都有,因為超濾膜有兩種分別是:內壓式和外壓式
內壓式的超濾膜就是從內到外。
外壓式的超濾膜就是從外到內。
⑦ 超詳細凈水裝置掃盲攻略,還不快來GET。
說在前面
之前碼了一篇關於新房驗房的回答,介紹了關於驗房的8招小技巧,文章里提到了水質測試的問題,所以想引申一篇關於凈水裝置的文章,在這里Leon深扒下普通住宅的凈水裝置有哪些,我們如何去選擇。
大家都知道這幾十年裡我們國家經濟飛速發展為生活帶來很多便捷、也讓生活更多姿多彩,但這樣快速的發展也帶來了環境污染。當下水質問題、空氣質量、PM2.5指數、裝修甲醛以及食品安全等問題,一直是熱火不下的敏感詞,也不斷刺激著我們關注健康投資。
言歸正傳現在家庭使用的比較多水處理裝置主要有前置過濾、直飲水凈水器(包括純水機和超濾機兩大陣營)以及軟水機,下面詳細說下這三大主力裝置。
一、前置過濾
1.小白掃盲
前置過濾屬於市政水源進入家中的第一道坎、屬於總管道水質凈化產品,安裝在水表之後到家裡第一個出水龍頭之前的任何一處外露水管,前置過濾確保城市及小區供水管網中產生的大量沉澱雜質不會對人體造成傷害,並且對水管和安裝在水管上的涉水設備(如洗衣機、洗碗機、軟水機、凈水機和熱水器等)等起到積極的預保護作用。前置過濾器是供水管網二次污染的剋星,使入戶水質恢復到自來水出廠標准,是一種可靠的雜質過濾裝置,前置過濾使用壽命為30-50年,無需更換濾芯。
現在用的比較多的就是虹吸反沖洗前置過濾,好處是不要用電,而且相比以前需拆開清洗並且幾年換次濾網的老產品更方便、主要原理是結構上帶有一個排污閥,打開時水流從外側流過過濾網,內側的水流由於負壓也流入外側,從而達到自清洗的作用,這樣不用去停水拆卸清洗,或者更換濾網,還是比較方便的。價格在300-700左右。新房裝修Leon肯定推薦安裝一個。
安裝示意1
安裝示意2
2.功能參數
前置過濾一般過濾精度在90微米,主要作為市政進水到家裡的第一道粗濾,過濾掉水中的鐵銹、大雜質顆粒、蟲卵和浮游生物等,但是這樣過濾過的水還是不能直接喝的,因為裡面還有更細小的余氯、重金屬以及病菌等。
安裝後的好處主要是對用水電器有一個預保護作用,防止大顆粒雜質傷害電器,也使得第二道凈水器濾芯通過粗濾以後延長使用壽命。
如圖前置過濾的結構,可以看到還是比較簡單的,一個三通加過濾網、透明外殼以及反沖洗口和閥門。
虹吸式反沖洗原理,首次使用先沖洗一次,畢竟是工業產品,本身也會有工業「痕跡」。
某知名前置過濾器產品參數
二、直飲水
1.小白掃盲
直飲水這種設備在很早就在國外普及,家家戶戶必備,甚至整個社區直供,但在中國人觀念相對落後,尤其是因為直飲水這種理性消費品,它帶來的益處不像空調這類電器,冷了熱了馬上能感覺到,人在購買這種產品時,往往會思想斗爭,研究它到底有沒有用,那答案是肯定有用的,這里不是安利,而是空氣和水已經是兩大人體健康殺手,的確需要更多的重視。
可能很多中老年觀念里還不明白幹嘛花這幾千塊,覺得沒必要,小時候喝自來水長大的也沒什麼,顯然這種觀念在物質發達的今天已經不適用了,因為前面說過自來水廠出來的水只是粗濾而已,其實裡面有很多肉眼看不到的對人體有害的雜質,以前自來水用明礬消毒,現在用氯氣、所以自來水裡會有餘氯,還有重金屬、病原菌、泥沙、鐵銹以及有機物等雜質。即使燒開也只能殺滅大部分細菌、余氯、重金屬和部分微生物等不受高溫影響的雜志還是會殘留,所以自來水燒的開水口感比較差,長期飲用也會對健康產生影響。
那說下凈水器按過濾等級分為微濾、超濾、納濾和RO反滲透(純水機)這四種,主要直觀反映在能過濾的最小物質的濾芯參數(單位:微米),微濾和納濾就不說了用的不多,想了解的自己度娘下,主要說說純水機和超濾機。
2.純水機
純水機是一種採用多級濾芯進行水質凈化處理的凈水設備,處理多使用不添加化學物質的過濾、吸附、反滲透等物理方法。根據純水機凈水精度可以分為生活飲用型純水機,也叫家用純水機和可達到實驗室純凈水質要求的實驗室用純水機兩類。那用一句話總結,純水機就是一個可以把自來水過濾成接近理論純水H2O的設備。一般組成是由多級濾芯包括:PP棉(過濾大顆粒雜質)、活性炭(去味、吸收余氯等)、RO反滲透膜(去除抗生素、有機物、細菌等)以及最後道活性炭(改善口感)這4級組成,有的品牌只有三級,也有五級的,卻別就是多了1-2道壓縮活性炭,比普通活性炭吸附能力更強,不過功能結構大致不影響,當然級數多肯定更好,過濾的更干凈,綜合壽命也更長。
純水機安裝方式分為台上式和台下式,顧名思義一個裝檯面上,一個裝櫥櫃里;結構上分有桶和無桶(內置桶),無桶的流量更大。壓縮比例更高,所以儲水更少,廢水也更少。那純水機和超濾機最大的區別就是3個地方,一個是用電,一個是RO反滲透膜以及有儲水桶。其實原理也比較簡單就是通過水泵將水加壓,使其通過RO反滲透膜濾芯的高精密膜,從而過濾水中極其微小的有害物質。所以一般純水機的過濾級別可以達到0.0001微米。
帶儲水桶純水機圖
台下式無水桶式純水機(內置水桶)
過濾概念
過濾原理流程圖
RO反滲透原理圖。值得一提的是純水機因為運行機制缺點是用電、有儲水桶佔地方、儲水桶用來儲存過濾出來的水,時間長了可能二次污染,而且純水機過濾由於RO反滲透膜的作用原理,過濾1杯水會產生3-4杯污水(就是過濾出來的雜質,當然現在有些產品大流量無水桶式,其實就是內置水桶,可以達到1:1廢水率,但實際效果不得而知。)
一級濾芯及功能示意圖
二級濾芯功能及示意圖
三級濾芯功能及示意圖
四級濾芯及功能示意圖
某牌參數
3.超濾機
概念
超濾是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。一句話總結就是通過自來水自然水壓,用多級濾芯通過物理方式過濾自來水中的雜質,產出保留礦物質以及微量元素的凈水的裝置。
超濾機一般組成是PP棉粗(過濾大顆粒雜質)、活性炭(去味、吸附余氯等)、PP棉細(吸收小顆粒雜質)、磁化器(殺菌、滅藻等)以及超濾膜(去除重金屬、抗生素、有機物、細菌等),有的品牌也有三級或者四級,當然最主要的PP棉、活性炭和超濾膜這三級是肯定有的。
超濾機圖
水中有害物質
一級示意圖
二級示意圖
五級過濾0.01微米,能保留微量元素和礦物質。
三級超濾機,PP5微米的使用周期參考
三級超濾機,超濾膜使用周期參考
三級超濾機,活性炭使用周期參考
某牌參數
濾芯更換說明
PP棉濾芯更換說明
三、軟水機
概念
軟水機主要是通過離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂離子,降低水質硬度。另一種技術是區別於化學離子交換法的物理軟水方法,是通過高能聚合球將水中的鈣鎂離子打包成結晶體存在於水中,使其在水中不結垢。主要技術有納米晶技術。軟水與自來水相比,有極明顯的口感和手感。
一句話概括,就是通過化學反應方法,將水中的金屬離子置換或沉澱,去除水中金屬陽離子。功能來說一個是避免金屬離子損傷衣物表面,保護衣物;第二個是美容護膚,軟水洗完之後,避免金屬離子沉積皮膚表面,並可以清潔毛孔,祛除毛孔中的角質,防止皮膚老化。第三,利於健康。軟水與自來水相比,有極明顯的口感和手感,軟水含氧量高,硬度低,可有效防止結石病,減輕心、腎負擔,有益健康。
中央軟水機,內置樹脂罐,美觀高點,缺點體積大。
外置樹脂罐軟水機內部構造
廚下式軟水機
廚下式軟水機內部構造
懸浮式逆流浮床再生技術,省水,省鹽
正反沖洗清洗技術示意圖
某品牌實物圖
內部結構示意圖
小型軟水機拆裝示意圖。
某牌參數
四、總結
1.前置過濾:
作為第一道粗濾,性價比高,使用便捷,耐用性長等優點,基本沒有缺點,肯定是強烈推薦裝的。
2.純水機和超濾機
健康對比:
最大的爭議在於過濾直徑不同,導致產生的純水和凈水哪個對人體更好,當中支持者分為兩大派,支持純水的認為純水更干凈沒有雜質,更健康,如果需要礦物質可以食物補充;支持凈水的則認為凈水有礦物質更健康,純水長期飲用反而會對人體免疫造成危害。
事實上這個問題就好像轉基因、進化論以及人類和宇宙起源等問題一樣是存在爭議,始終沒有定論,另外一方面從科學辯證法的角度來說其實我們也沒有辦法證明任何一個東西對人體是無害的,即使水是動物必須的元素,如果大量的飲用也會產生水中毒。我們大多時候也會接觸到外面的飲食和飲料肯定沒辦法保證製作過程全部用純水,或者一點無害物質都沒有,所以只保證家中的飲水是純水也對我們來說幾乎沒有意義。所以我認為從健康角度來說孰優孰劣只能算平手。
構造對比:
超濾機優點:因為沒有儲水桶所以體積更小,不佔地方,由於用自然水壓,所以不產生廢水,自己購買濾芯替換也很方便,缺點:因為是自然水壓,不過濾水中的礦物質,所以水的TDS會高點,燒水時間長了會有水垢。
純水機優點:無桶純水機體積也不大,如果說認為純水更健康,無水垢,那純水算最大優點吧。缺點:用電增加了能耗、儲水桶佔地方,當然不帶儲水桶的例外,過濾時產生廢水,而且儲水桶的水可能因為儲存二次污染,加大濾芯損耗。
所以從使用角度來說如果不考慮凈水、純水哪個更健康,超濾機應該更優一點。
費用對比:
超濾機如果直接購買濾芯,不要馬甲,自己組裝其實成本很低,一般1000多就能搞定,每天使用成本在1.2-1.8元左右性價比更優秀。
軟水機的價格區間比較大,從某米的1999,到某些大牌的上萬,性價比來說比超濾低,而且使用還要用到電,也是額外的成本。
所以使用成本對比超濾機更優。
關於品牌:
那肯定有住友會問,品牌如何挑選?在你沒有辦法作理化測試的前提下,濾芯生產商可能是水處理質量最重要的保證。這個生產商不是某M,某米或者XXX這樣的品牌,而是向某M這類商家提供濾芯原始配件的廠家,例如米國的陶氏化學、通用GE和海德能這三巨頭之類的供應商。(至於Leon用的什麼牌子凈水器,有興趣可以關注我,私聊獲取性價比產品。)
關於進口和國產,高價不一定能買到更好的產品,但是高價買到優質產品的概率總是高得多;排世界前幾位的化學製品公司誆你的可能性相對小,因為互聯網時代信譽的成本真的是有點高。在資源不對稱的前提下,我們更理性的選擇似乎只能是信譽捆綁。
3.軟水機
其實如果所生活地域水質不是太硬,也就是水中金屬陽離子含量不高的話,還是不建議用,中央軟水機一般體積也比較大,佔地方。
使用成本,一台設備在大幾千,拋開本身設備損耗不說,軟水機專用鹽在30元左右/10KG一袋,根據水質情況,一個月用鹽大概在2袋,成本60元左右。
一般水質下,樹脂可以1-3年;在一些更好的水質,可使用3年以上;比較差的水質,樹脂使用1年以內就要更換了,某寶漂萊特一升要10塊多左右,25升一包,也要280元,陶氏的貴點要60元一升,還不包含安裝費用,如果按照50L的量來算,更換一次在500-3000多不等的成本。
舉個例子50L樹脂罐周期產水量10-15噸,再生樹脂所需鹽液量0.16kg/L,三口之家一個月用水量在13-15噸左右,1L樹脂理論產生6噸軟水,50L樹脂相當於2年多用量。
附上計算公式:一般行業內標准為再生升樹脂需要的鹽液量為0.16kg,首先得知道你的原水硬度,要計算能用幾天得知道每天用水量。
樹脂量(L)×0.16=再生每次耗鹽量
樹脂量(L)÷原水硬度(mmol/L)×0.8(安全系數)=設備周期產水量10公斤
鹽能用幾天=(10KG÷每次再生耗鹽量)×(周期產水量÷每天用水量)
這應該是最近寫的最長的一篇文章了,看到這里的朋友是大寫的真愛,由於知識有限,若有專業紕漏,不吝賜教謝謝!
註:本文為本人原創,部分專有名詞解析以及圖片來源網路,不得轉載或商用。
編輯 │ 德超 Leon
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⑧ 超濾膜有主要有哪些材質,各有什麼特點
超濾膜的抄結構:
超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
超濾膜還可以分為板框式、管式、卷式和中空纖維式等
超濾膜的特點
超濾膜的過濾過程不會發生化學變化,沒有相變,保留水中物質原有的活性,在常溫環境下就可以操作,不需要對其加熱,節約了能源,比較適合於熱敏性物質的分離,比如生物製品、菌體、蛋白質等。
1.創新的可更換膜組件設計
2.省膜更換成本,不銹鋼膜殼可重復使用
3.護操作簡單,用戶可以在現場自行更換
4.支膜組件出現問題時,不會影響整套系統的運行
5.膜組件規格多,從DN65到DN250,面積從1.1m到72㎡
6.可以滿足您不同的需求,優化的設計整套系統
7.膜組件長可達4.0米,標准長度3.0米和3.66米
8.個性化設計,可以根據您的需求定製膜組件
如果還有什麼不明白的想了解的詳細的可以看網頁鏈接
⑨ 水處理中超濾膜是什麼有哪些特點呢
超濾膜是什麼?
超濾(UF)基本上是按分子量大小進行分離的壓力驅動膜過程。超濾膜的孔徑一般在—100nm之間,能夠截留分子量在300—500,000道爾頓的物質,包括多糖、生物分子、聚合物和膠體物質等。大多數超濾膜所標稱的切割分子量一般定義為膜具有90%以上截留率的最小分子量。
超濾膜具有哪些特點?
1. 親水性膜絲,通量大
超濾膜通過降低膜表面張力,大幅改善了膜的親水性,使水通量大幅增加,膜表面塗覆牢度強,衰減慢,經過相對高溫的水洗和鹼洗不易脫落,膜絲抗污染能力提高,耐化學腐蝕性增強。
2. 過濾精度高
超濾膜絲空隙分布均勻,膜孔數量繁多,結構穩定,過濾精度高達0.01微米,徹底濾除原水中的細菌、病毒、膠體、鐵銹等各種雜質,出水穩定,水質可達國家飲用水標准,真正實現優質凈化水效果。
3. 截留高,抗污染性強
超濾膜的膜絲分布狹窄,且微孔形狀呈倒喇叭狀,起穩定截留作用的表皮層孔徑小,支撐層孔徑大,污染物不能進入到支撐層,避免不可恢復的堵塞,使膜絲抗污染性強,在原水水質波動頻繁,水質較為惡劣的條件下運行仍能保證良好的過濾效果。
4. 膜絲強度高
超濾膜膜絲擁有的機械強度大,每一根超濾膜絲在各種復雜的工況條件下運行穩定,不易出現斷絲,保證超濾出水水質優良。
5. 易清洗,易恢復,使用壽命長
膜公司獨特的制膜工藝,使超濾膜膜絲內外壁平整光滑,具有永久親水性的特質,從而使超濾膜在過濾介質中:膠體、油、蛋白質與污染物質在膜的表面聚結成球狀,這種聚結物很容易從膜表面脫離,通過簡單的反洗就可以清洗干凈,不易污堵,可有效減少化學清洗頻率,延長超濾膜使用壽命。
⑩ 超濾膜是什麼東西
超濾(簡稱UF)是以壓力為推動力,利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。 超濾是一種膜分離技術,超濾分離的對象主要為大分子物質,因此,超濾的過濾精度也常以分子的質量單位Dalton(道爾頓)來定義。其分子切割量(CWCO)一般為6000到50萬。
超濾膜為多孔性不對稱結構。超濾過濾過程是以膜兩側壓差為驅動力,以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過程,使用壓力通常為0.01~0.3 MPa,篩分孔徑從0.002~0.1μm,截留分子量為000~100,000 道爾頓左右。
超濾起源於1748 年,Schmidt 用棉花膠膜或璐膜分濾溶液,當施加一定壓力時,溶液(水)透過膜,而蛋白質、膠體等物質則被截留下來,其過濾精度遠遠超過濾紙,於是他提出超濾這一術語。1896 年,Martin 制出了第一張人工超濾膜。20世紀60 年代,分子量級概念的提出,是現代超濾的開始,70 年代和80 年代是高速發展期,90 年代以後開始趨於成熟,進入到21 世紀得到廣泛應用。我國對該項技術研究較晚,上世紀70 年代尚處於研究期限,80 年代末,才進入工業化生產和應用階段。近30 年來,超濾技術的發展極為迅速,不但在特殊溶液的分離方面有獨到的作用,而且在工業給水方面也用得越來越多。例如在海水淡化、純水及高純水的制備中,超濾可作為預處理設備,確保反滲透等後續設備的長期安全穩定運行。在食品飲料、礦泉水生產中,超濾也發揮了重要作用。因為超濾僅去除水中的懸浮物、膠體微粒和細菌等雜質,而保留了對人體健康有益的礦物質。
超濾膜對於細菌和大多數病菌、膠體、淤泥等具有極高的去除率。膜的公稱孔徑越小,去除率越高。超濾膜通常使用的材料都是高分子聚合物。超濾膜材質從最初的不對稱CA膜擴大到現在的PS(聚碸)、鋼襯膠S(聚醚碸)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)等。
膜組件結構有板式、卷式、管式和中空纖維四種,從分離層的位置劃分為:內壓、外壓兩種。中空纖維膜是超濾膜的最主要型式之一,呈毛細管狀,經噴絲紡制而成。其內表面或外表面為緻密層,或稱活性層,內部為多孔支撐體。緻密層上密布微孔,溶液就是以其組份能否通過這微孔來達到分離的目的。原液在中空纖維膜內孔或外側加壓流動,被過濾液體則從另一側流出。中空纖維超濾膜主要分為:內壓膜、外壓膜兩種。