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產品應用
膜分離工藝的設計原則及膜污染的控制清除方法

膜分離工藝的設計原則

  膜分離工藝的設計,是根據處理對象的性質、產品的規格指標和生產規模等來進行的,其主要任務是確定分離裝置所必需的膜面積、膜的結構特性、組件的形式與數目以及它們的排列方式,確定工藝流程和操作條件,確定反沖洗和膜再生的方法,計算運轉所需的泵功率等。 

  不同的生產任務對工藝設計的要求有較大差別,通過實驗和計算可求得膜的平均滲透通量,考慮到濃差極化、膜污染現象等的影響,可將平均滲透通量乘上適當的安全系數,根據設計的平均滲透通量、單位時間的處理量計算出必需的膜面積,再根據每個工業組件的有效膜面積確定組件的個數。根據進料液與膜組件的物理化學相互作用特性,以及平均滲透通量和濾液質量的穩定信息,擬定反沖洗頻率范圍,最后確定操作方式。 

  此外,還應估計裝置的成本和運轉操作費用。實驗和計算對工藝流程設計都是必需的,這只是一個大概程序而已。在具體設計和操作時還有許多細節問題需要考濾,并采取相應措施,妥善解決。 

膜污染的控制及清除

  針對不同的分離體系,膜污染的控制方法主要有以下幾種: 

  1、原料液預處理 

  2、膜表面的改性 

  3、外加場對膜污染進行控制,包括電場、離心場和超聲波場 

  4、高壓反沖,主要分為氣體和液體兩種反沖介質(我公司的盤不能用氣體反沖,請用干凈的液體反沖-可用一小型過濾機制備反沖液) 

  5、強化傳質,主要有改變流道截面的形狀,由圓形改為星形,組件內插入不同的金屬型芯,在進料液中加入氣泡的方法等。 

  膜清洗方法通常可分為物理方法和化學方法,物理方法是指采用高壓水射流沖洗,海綿球機械清洗等去除污染物。化學方法是采用對膜材料本身沒有破壞性、對污染物有機融解作用貨置換作用的化學試劑對膜進行清洗。 

  無機膜具有優異的化學穩定性和高的機械強度,我公司的無機膜原料是SiO2,可采用廣泛的清洗方法進行清洗。一般規律為:無機強酸使污染物中一部分不溶性物質變為可溶性物質;有機酸主要清除無機鹽的沉積;螯合劑可與污染物中的無機離子絡合生成溶解度大的物質,減少膜表面合孔內沉積的鹽和吸附的無機污染物;表面活性劑主要清除有機污染物;強氧化劑和強堿清除油脂和蛋白、藻類等生物物質的污染;而對細胞碎片等污染物,多采用酶清洗劑。對于污染非常嚴重的膜,通常采用強酸、強堿交替清洗,并加入次氯酸鈉等氧化劑與表面活性劑。在這些清洗過程中,常采用高速低壓的操作條件,有時配以反沖以發揮物理方法的作用,最大程度恢復膜通量。

  同時我公司的膜可以采用蒸汽或高溫釜等進行消毒,在這之前需要先進行化學清洗以去除污染物,采用蒸汽等進行膜的消毒再生可達到120~130度,在這個過程中要注意加熱和冷卻的速度不宜過快,以免膜受沖擊損壞。 

過濾前的預處理

  預處理應根據進料所含污染物來設計,通常應先用一孔徑5~10μm的過濾器除去其中的懸浮物、鐵銹等雜質,必要時可先絮凝,再預處理。 

  過濾中,截留分離的組分,如蛋白、酶、微生物本身會對膜形成極強的污染,一般可通過調節料液的PH值使這些污染組分遠離其等電點,減少膜面上凝膠層的形成。但是如果吸附是由于靜電引力,則應將料液的PH值調節至等電點以達到減少蛋白質污染的目的。 

  為防止溶解度小的無機鹽沉淀析出,也可以加入抗垢劑,也有報道加入螯合劑,以改變可溶性組分的溶解度。 

  為減輕膜的負擔,延長膜的壽命,料液進入膜前也可以進行適當的預過濾,如用化纖繞線型濾芯、硅藻土、石棉或玻璃纖維做成的筒式預濾器、砂棒等燒結材料制成的粗濾器進行預過濾。

 
 

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