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填埋场渗滤液:碟管式反渗透处理技术之膜材选择

前言

       当前国内市场出现了多种品牌的碟管式反渗透,虽然在导流盘、膜片等元件上存在较大差异,但其基本原理是一致的,均秉承了碟管反渗透宽流道、短流程的抗污染的设计特点。而实际上碟管式反渗透(英文缩写DTRO)按其结构形式,大类应归于板框式膜装置类型,是板框式膜装置的一种特型。碟管式反渗透的基础膜组件是由导流盘、膜片、O型橡胶圈、上下端板、中心拉杆、进出水管、以及紧固密封件组成的膜柱。在实际工程应用中,要根据具体的水质情况和要求,配置高压泵、阀门等水压提供和控制装置,以及预处理和膜清洗装置等,进行科学的集成,才能最终成为一个可靠的机电设备。

         碟管式反渗透的优点是耐大浓缩比(清水产量高),膜寿命长,抗污染能力强(允许含悬浮物的水溶液与膜接触)。但要实现这些优点,在集成系统时不仅要考虑基础膜材的参数,选用合适的膜组件类型,还需考虑流量压力的分配,合理分级分组,以保证设备在工程中适用、可靠。

基础膜材的选择与确定

       碟管反渗透,其基础膜材当然还是反渗透膜,通量、截留能力,产水量的多少和出水水质的好坏,还是要依赖于反渗透膜的基础参数。现在,国内市场上的反渗透基础膜材提供厂商很多,同一厂商也还有不同的型号,因此根据用途的不同,系统集成首要的是选择合适的基础膜材。

       膜被称为反渗透过程的心脏,在一定意义上说,反渗透系统质量的优劣、水平的高低关键在于反渗透膜性能的好坏。第一张醋酸纤维素反渗透膜是用于水脱盐的,但是,随着各种类型反渗透膜的开发和膜性能的不断提高,发渗透膜分离已不仅包括水处理领域,即水的脱盐、纯水制备、水的再利用和废水回收,也包括食品加工、生物学和生物医药的研究。通常膜性能是指膜的物化稳定性和膜的分离特性,而膜的性能与制膜材料的性质密切相关。膜的物化稳定性的主要指标有膜材料、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用的pH范围以及对有机溶剂等化学品的抵抗性。膜的物化稳定性取决于构成膜的高分子材料,它决定了膜的抗氧化性、抗水解性、耐热性和机械强度。

       反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸酸纤维素和芳香聚酰胺类,以及由以上两种材料制成,以很薄的致密层和多孔支撑层复合而成的复合膜。当前在工程领域使用的大多数为复合膜。原因是因为由单一材料制成的非对称膜有下列不足之处: (1)致密层和支持层之间存在被压密的过渡层。 (2)表皮层厚度最薄极限为100nm,很难通过减小膜厚度降低推动压力。 (3)脱盐率与透水速度相互制约,因为同种材料很难兼具脱盐和支撑两者均优。而复合膜很好地解决了上述问题,它可以分别针对致密层和支持层的要求选择脱盐性能好的材料和机械强度高的材料。从而复合膜的致密层可以做得很薄,有利于降低推动压力;同时消除了过渡区,抗压密性能好。

       复合膜的特征是主要由以上两种材料制成,它是以很薄的致密层和多孔支撑层复合而成。多孔支撑层又称基膜,起增强机械强度的作用;致密层也称表皮层,起脱盐作用,故又称脱盐层。一般情况下复合反渗透膜由上至下分为第一层(分离功能)超薄分离层,约0.2μm厚,孔径约0.1~0.2nm;第二层(支撑功能)聚砜材料多孔中间支撑层,约40μm厚,孔径约15nm;第三层(提高结构强度)聚酯材料增强无纺布,约120μm厚。影响膜的脱盐率与产水量最重要的因素是表皮层的乙酰,含量高则脱盐率高,但产水量少。

       醋酸纤维素膜本质上的弱点是,随时间的推移,酯基官能团将水解,同时脱盐率逐渐下降而流量增加,随着水解作用的加强,膜更易受到微生物侵袭,同时膜本身也将失去它的功能和完整性。醋酸纤维素膜连续运行允许的pH值范围为4~6,清洗时允许是pH值范围为3~7,pH值为5.7时水解速度最慢,这就导致预处理时加酸量大,清洗时可选用的药品范围窄,不易获得满意的清洗效果。

       膜的抗氧化性既取决于被分离溶液的性质,也与构成膜的高分子材料化学结构紧密相关。当高分子链中有易水解的化学基团,如-CONH-、-COOR、-CN、-CH2-时,这些基团在酸或碱的作用下会产生水解反应,破坏膜的性能。给水温度和pH是醋酸纤维素膜(CA膜)水解的两个因素,而对芳香聚酰胺膜,水解的因素是pH和水中游离氯的含量。芳香聚酰胺膜,pH值范围一般为2~11,清洗时允许的pH值范围一般为1~12,游离氯含量小于0.1ppm。

烟台金正环保是DTRO膜片生产商,可根据水质需求,生产不同材料的DTRO膜片。满足不同水质对膜的选型要求 。


金正环保简介

   金正环保致力于高盐、高COD、含油、含酸碱等高难度污废水处理,核心工艺为碟管式膜法,拥有规模化国际品质DTRO膜生产基地。主要应用领域为:电厂脱硫废水处理、电镀、印染等工业高难度废水零排放、垃圾渗滤液高效处理。致力于提供产品、技术、投资、运营、管理的一体化水系统解决方案!      

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