微滤膜的操作压力一般为:0.3-7巴微滤膜过滤是世界上最早开发应用的膜技术,采用天然或合成高分子化合物作为膜材料。
对于微滤膜来说,分离机理主要是筛分截留。微滤膜的应用1)水处理工业:去除水中悬浮物、微粒和细菌;2)电子工业:半导体工业超纯水的终端处理,集成电路清洗水;3)制药工业:医用纯水灭菌、除热原、药物灭菌;4)医疗工业:去除组织液、抗生素、血清、血浆蛋白等溶液中的细菌;5)食品工业:去除饮料、酒精、酱油、醋等食品中的悬浮物、微生物和气味杂质、酵母和霉菌,澄清和过滤果汁;6)化学工业:过滤和澄清各种化学物质。
超滤(UF)膜技术超滤(UF)原理超滤(UF)是一种可以净化分离溶液的膜分离技术,超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质,以膜两侧压差为驱动力的溶液分离装置。
超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐和小分子有机物通过,并将溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物捕获,从而达到净化分离的目的。超滤膜的过滤孔径和分子量截留的范围一直是模糊界定的,一般认为超滤膜的过滤孔径为001-0.1微米,分子量截留(Molecularweighcut-off,MWCO)为1000-1,000,000道尔顿。严格来说,超滤膜的过滤孔径为001-0.01微米,分子量截留为1000-300,000道尔顿。
如果过滤孔径大于0.01微米,或分子量大于30万道尔顿,则微孔膜应定义为微滤膜或细滤膜。超滤膜的应用超滤膜的应用范围极其广泛,基本上涉及过滤的行业都可以用于过滤设备。基本过滤行业如下:纯水和超纯水制备工艺作为超纯水的反渗透预处理和终端处理;工业用水用于分离细菌、热源、胶体、悬浮物杂质和大分子生物;饮用水、矿泉水净化;发酵、酶制剂工业、制药工业浓缩、净化和澄清;果汁浓缩和分离;大豆、乳制品、糖业、酒精、茶汁、醋等的分离、浓缩和澄清。工业废水和生活污水的净化和回收;电泳漆的回收。
超滤膜分离可替代传统的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心分离、溶剂萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺,该工艺在室温下运行,无相变,无二次污染。
纳滤(NF)膜技术纳滤(NF)原理纳滤(NF)是一种新的分子级膜分离技术,是目前世界膜分离领域的热点之一。NF膜的孔径在1nm以上,一般为1-2nm;溶质的截留性能介于RO和UF膜之间;RO膜对几乎所有溶质都有较高的去除率,但NF膜只对特定溶质有较高的去除率。NF膜可以去除二价和三价离子、Mn≥200的有机物以及微生物、胶体、热源、病毒等。
纳滤膜的一大特点是膜体带电,这是它在很低的压力(仅0.5MPa)下仍然具有很高的脱盐性能,分子量达数百的膜还可以去除无机盐的重要原因。也是NF运行成本低的主要原因。NF适用于各种含盐水源,工时利用率一般为75%~85%,海水淡化时为30%~50%,无酸碱废水排放。纳滤膜在水处理中的应用1)纳滤膜在饮用水中的应用。纳滤操作压力低,是饮用水制备和深度净化的首选工艺。
目前,大多数城市的供水水源受到不同程度的污染,水厂常规处理工艺对水中有机物的去除率不高。使用氯进行杀菌消毒时,氯会与水中的有机物形成卤化副产物。Peltier等4年的跟踪研究表明,使用纳滤系统后,水中DOC平均降低至0.7mgC/L,出水余氯含量从0.35mg/L降低至0.1mg/L。最终网络管线中三卤甲烷(THMs)的形成比没有纳滤系统时减少了50%。此外,由于可生物降解的溶解有机碳(BCOD)的减少,产水的生物稳定性得到改善。
纳滤技术可以去除大部分Ca和Mg等离子体,因此海水淡化是纳滤技术应用最多的领域。膜水处理技术在投资、运行、维护和价格方面与常规石灰软化和离子交换工艺相似,但具有无污泥、无再生、悬浮物和有机物完全去除、操作简单、节约土地等优点,应用实例较多。
纳滤可直接用于地下水、地表水和废水的软化,也可作为反渗透、太阳能光伏淡化装置等的预处理。2)纳滤膜在海水淡化中的应用海水淡化是指将含盐量为35000mg/L的海水淡化为500mg/L以下的饮用水。3)纳滤膜在废水处理中的应用(1)生活污水生活污水一般采用生物降解/化学氧化法组合处理,但氧化剂用量过大,残留较多。
薛刚等采用微絮凝纤维球过滤、超滤和纳滤的组合工艺对酒店洗浴废水进行了小试试验。超滤出水水质可满足回用到酒店厕所冲洗、绿化等环节的用水要求。纳滤出水水质可满足饮用水卫生标准(GB57485),可回用到酒店洗衣、洗浴等用水要求较高的环节。(2)纺织印染废水纺织废水中含有的染料很难用生物方法去除。Hassani研究了酸、反应性、直接和分散染料水溶液浓度、压力、总可溶性固体和无机盐含量对纳滤膜截留性能的影响。
(3)制革废水制革废水中含有高浓度的有机物、硫酸盐和氯化物,酸洗过程中废液的电导率值达到75mS/cm。Bes-Pia采用NF技术回收制革废水,所得高浓度硫酸盐浓缩水返回酸洗段,氯化物产水则被打回裂解反应桶。(4)电镀废水电镀厂常产生大量废液,虽然采取酸化、化学无害化、沉降、污泥分离等复杂处理步骤,但产水含盐量高,不能重复利用。
(5)造纸废水在制浆造纸行业,均质、漂白、造纸等工序需要大量的水,实现水系(半)封闭循环是制浆造纸厂节约水资源、减少排放的最佳途径,传统活性污泥法产生的水中还含有一些有色化合物、微生物、抗体和少量的生物降解产物、悬浮物等,只能用于制造包装纸,不能用于生产更高等级的纸。
此外,该方法不能降低无机盐含量,Koyuncu比较了水→纳滤和造纸废水→活性污泥→纳滤两种处理工艺的实用性,实验表明,两种方法出水水质相近,第二种方法水通量较好,出水可用于高档纸。
但纳滤产出水中仍含有一定量的单价盐,需要增加低压反渗透装置来去除盐类,以保证循环水的质量。四反渗透(RO)膜技术反渗透(RO)原理反渗透是一种压力驱动的膜分离过程,为了在使用中产生反渗透压力,使用水泵对盐水溶液或废水施加压力,以克服自然渗透压和膜的阻力,使水通过反渗透膜,防止反渗透膜另一侧溶解的盐类或污染水中的杂质。反渗透膜在水处理中的应用1)水处理中的常规应用水是一种
由于淡水资源日益稀缺,世界上反渗透水处理厂的处理能力已达数百万吨/日。2)在城市污水中的应用目前,反渗透膜在城市污水深度处理中的应用,特别是污水处理厂的二次出水回用和废水的回用,已受到高度重视。3)在重金属废水处理中的应用含重金属离子废水的常规处理方法只是一种污染转移,即溶解在废水中的重金属转化为沉淀或更容易处理的形式,其最终处置往往是填埋。重金属对地下水和地表水环境造成的二次污染危害仍然长期存在。
4)在含油废水中的应用含油废水是一种量大、范围广的工业废水,如果直接排放到水体中,会在水体表面产生油膜,阻止氧气溶入水中,导致水中缺氧、生物死亡、恶臭,严重污染生态环境,含油5mg/L和总有机碳(TOC)(16-23)mg/L油田采出水处理至锅炉水水质,因此处理后的水返回电厂锅炉给水。
透析(D)是溶质在自身浓缩层的作用下,从膜的上游向膜的下游传递的过程。透析是最早发现和研究的膜分离技术,但由于自身系统的限制,透析过程缓慢、效率低下,透析过程的选择性不高。因此,透析过程主要用于去除含有各种溶质的溶液中的低分子量成分,如血液透析,即用透析膜代替肾脏去除尿素、肌酐、磷酸盐和尿酸等有毒的低分子量成分,以缓解肾衰竭和尿毒症患者的疾病。
电渗析电渗析(ED)是在直流电场的作用下,以电位差为驱动力,利用离子交换膜对溶液中阴离子和阳离子的选择性,将电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、脱盐、净化和净化。倒置电渗析(EDR)倒置电渗析是根据ED的原理,每隔一定时间(通常为15~20min),正负极极性颠倒,可自动清洗离子交换膜和电极表面形成的污垢,保证离子交换膜工作效率和淡水水质的长期稳定。
20世纪80年代末,采用倒置电渗析大大提高了电渗析运行电流和水回收率,延长了运行周期。EDR在废水处理中尤为独特,其浓缩水循环和水回收率高达95%。
液膜电渗析(EDLM)是一种代替固体离子交换膜而具有相同功能的液膜,实验模型是利用半透玻璃纸将液膜溶液包裹成薄层挡板,然后放入电渗析器中操作。使用萃取剂作为液膜进行液膜电渗析,可能会为贵金属、重金属、稀有金属等的浓缩和萃取找到一种高效的分离方法,因为找到一种对某些形式的离子具有特殊选择性的膜,关系到提高电渗析的萃取效率。提高电渗析的分离效率,将其直接与液膜结合是非常有前景的。
例如,当固体离子交换膜被电渗析成铂族金属(铱、钌等)的盐溶液时,会在膜上形成二氧化金属沉淀,这会使膜过早流失,破坏整个过程。液体膜的应用不存在这种缺点。填充床电渗析(EDI)填充床电渗析(EDI)是一种将电渗析与离子交换法相结合的新型水处理方法。其最大特点是利用水解产生的H+和OH自动再生填充在电渗析器淡水室中的混合床离子交换树脂,从而实现连续深度脱盐。它集中了电渗析和离子交换法的优点,提高了极限电流密度和电流效率。
1983年,Ke2demo. o.及其同事提出了填充混合离子交换树脂电渗析过程中去除离子的设想,1987年,Mlill