膜過濾應(yīng)用手冊-水

1、膜過濾應(yīng)用手冊 這是膜過濾應(yīng)用手冊第二版。為了提高這本手冊的應(yīng)用價值，新增了預(yù)處理、自動控制 和泵的描述。 這本手冊是在膜過濾領(lǐng)域許多年實踐的產(chǎn)物，它也是一個信息的綜合。目的是提供一些 常見問題的信息，為初步介入膜過濾領(lǐng)域的新人提供一些幫助，回答一些問題。這本書對已 從事膜設(shè)備設(shè)計及建設(shè)的工程師 和在已建工廠工作的工程師都能提供許多有用的信息。同時 對膜系統(tǒng)的設(shè)計和操作的學(xué)習(xí)也有較大的幫助。 本書提供的信息相對于理論計算和思索，更多的是實踐經(jīng)驗。因此，它并不是技術(shù)學(xué)院 里的一本傳統(tǒng)的教科書。雖然書中沒有太多的數(shù)學(xué)計算，但它對于工業(yè)和學(xué)術(shù)應(yīng)用都是非常 有用的，因為它含有膜過濾領(lǐng)域許多“老到”的經(jīng)

2、驗，即使對于業(yè)內(nèi)行家而言，它也并不是 一本出版物而已。 這本手冊并不使用于那些純粹的初學(xué)者，因為書中對膜和膜技術(shù)的描述比較具體，而簡 略了一些基礎(chǔ)的膜和化學(xué)知識。 本書中大多數(shù)的實例是基于平板膜（DDS板框系統(tǒng)）和卷式膜組件（DESAL）。卷式膜組 件占了世界大多數(shù)的銷售市場份額，而纖維膜系統(tǒng)、陶瓷膜系統(tǒng)和管式膜系統(tǒng)分享的市場份 額則相當(dāng)小。由于他們在領(lǐng)域的地位，在 2000年以前纖維膜系統(tǒng)、陶瓷膜系統(tǒng)和管式膜系統(tǒng) 想成為市場主導(dǎo)的機會極小。因此在本書關(guān)于他們的信息比較少。 在當(dāng)今時代，膜正在被努力推廣，但還未被消費者熟知，因為膜一般都隱藏在整個工業(yè) 系統(tǒng)中。有些行業(yè)依靠膜生產(chǎn)一些基礎(chǔ)的產(chǎn)品，

3、有些則利用膜解決一些復(fù)雜的分離過程，另 一些則用膜達到一些環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。膜就象計算機一樣：很少人理解它們，而只有一些人喜歡 它們，但是我們都需要它們。即使我們不喜歡它們，但我們知道它們可以使生活更簡便和舒 適。 開發(fā)高效、完好、經(jīng)濟的膜來處理各種液體包括廢水的工作已進行35年。但是對于如何 讓人們普遍了解建設(shè)和操作一個膜工廠的工作還有很長的路要走。希望本書能幫助避免許多 以往很容易的犯的錯誤。 同時我要真心感謝Bjame Nicolaisen提供的許多寶貴的技術(shù)上和語言上意見和建議，同 時感謝我的妻子作為我的同事參與了許多技術(shù)問題的討論。同時也感謝以不同方式參與本書 的其它朋友！ 專業(yè)名詞解釋及

4、約定 表1專業(yè)名詞解釋及約定 ATD 反套裝置，可以防止卷式膜由于液體流動的張力而壓縮。 CA 醋酸纖維素，一般有二價或三價醋酸。 CIP 清洗裝置。在不拆除的情況下清洗系統(tǒng)。 Concen trate 濃水） 流經(jīng)系統(tǒng)但不通過膜的液體的體積?？山忉尀檫M水不透過部分，也可稱為鹽水、 廢棄物或在滲析過程中未通過半透膜而保留下來的滯留物。 Feed進水） 進入膜系統(tǒng)的液體的體積。 Flow（流里） 一般指流經(jīng)膜表面的液體的體積。 Lph 升/小時 Gpm 加侖/分鐘 Gpd 加侖/天 Flux,water（水誦量） 在特疋條件的水的通量。在反滲透系統(tǒng)中水通量有特疋的意義，而在其匕的膜 系統(tǒng)中，它只

5、用來指示膜是干凈的，運行良好。 Flux（通量） 每單位面積、時間滲透的體積。 Lmh 升/ （平方米小時）：lmh=gfd*1,7 （基于US加侖） gfd 加侖/ （平方英尺天）：gfd=lmh/1.7 （基于US加侖） Gallo n（加侖） 1美國加侖=3.785升 1英國加侖=4.546升 HF 超過濾；反滲透（RO）的另一名稱. HMWC 大分子組分，如蛋白分子. Hous ing（膜殼） 安裝卷式膜組件或其它類型膜膜兀的膜過濾設(shè)備，也指壓力容器 IC 內(nèi)部接頭，用于連接兩個卷式膜組件。 Lan gelier in dex（見 SDSL） 如果指標(biāo)是正值，則可能指 CaCO3比例。

6、 如果指標(biāo)是負值，則不可能指CaCO3比例。 MWCO （切割值） 分子量切割被稱為道爾頓值，意味著超過MWCO的90%的分子量將被截留。對 于反滲透，MWCO有一個清楚的定義，但隨著其值越高，它的含義和值越含糊。 它和測試的膜的類型有關(guān)部門，對微濾則沒有意義。 PAN 聚丙烯腈 Permeate透過液） 透過膜的液體的體積（也可稱濾液） ppm 每百萬分子一。嚴(yán)格的講，為每1000毫克溶液的毫克溶質(zhì)。 與mg/l相當(dāng)。 Pressure,average平 均壓 力） 平均壓力，（P進水+P濃水）/2 Pressure,average平 均壓 力）NDP 平均凈驅(qū)動壓力是驅(qū)動液體通過膜的可用壓

7、力。 （P進水+P濃水）/2 P透過液一（H濃水一H透過液） Pressure drop壓降） 膜系統(tǒng)、膜殼（壓力容器）或膜組件進出口的壓力損失 進水壓力 進水泵的壓力（標(biāo)準(zhǔn)說法）或在循環(huán)系統(tǒng)中進口至膜室的壓力 滲透壓 事實上是理論值。滲透壓是鹽含量和其它小分子量溶質(zhì)的函數(shù)。理論上大分子 量組分不產(chǎn)生滲透壓，但實際現(xiàn)象卻象滲透壓。電解液和小分子組分的滲透壓 可以比較精確地計算，但大分子量組分的“滲透壓”只能根據(jù)經(jīng)驗來定。滲透 壓一般寫成PI或n，n -1*n*R*T 壓力單位 PSI（磅/平方英寸）：14.5PSI-1bar Bar:1bar-0.1mPa-100kPa PS（PSO） 聚砜（

8、聚醚砜或聚芳香醚砜） PVDF 聚偏二氟乙烯 Rentate滯留物） 濃液的另一種名稱 SDSI索弓1 Stiff和David飽和度索引。同 Langelier索引，但用于咼鹽度水。見Langelier索 引 TFC,TFM 復(fù)合薄膜的縮寫 THM 三鹵甲烷。未說明其化學(xué)特性的一些化學(xué)組分，冋鹵素反應(yīng)如氯生成有機基質(zhì)， 如腐殖酸。它們被認(rèn)為是致癌物質(zhì)。 TMP 傳導(dǎo)膜壓。見平均壓力 TS TDS 總固體；溶解性和懸浮固體的總和。 總?cè)芙庑怨腆w。 以上值可表示為： mg/l， ppm或% 四種膜過程 反滲透（RO）是液體/液體分離過程中最可能使用的膜分離過程。 原則上水是唯一通過膜 的物質(zhì)；特別

9、是所有的溶解和懸浮的物質(zhì)被截留。有時一些開放類型的 R0膜和納濾（NF） 膜會產(chǎn)生混淆。 真正的納濾只截留超過一價的負電荷離子，如硫酸鹽、磷酸鹽，而能通過單價的負離子。 根據(jù)分子的大小和形狀，納濾也能截留不帶電荷、溶解性物質(zhì)和正電荷離子。納濾對氯化 納050%的截留率主要決定于進水的濃度。而“ 寬松 的反滲 透”是一種減少了鹽截 留率的反滲透膜。由于鹽截留率的減少可以降低壓力和能耗，因此在有些項目上也是可以被 接受的。 超濾（UF）是大分子量組分（HMWC），如蛋白質(zhì)、懸浮固體被截留，而所有的小分子量組分 自由通過膜的過程。因此，單價和二價的糖類、鹽、氨基酸、有機物、無機酸或氫氧化納都 能通過

10、。 微濾（MF）過程理論上只有 懸浮固體被截留，而其它甚至蛋白質(zhì)都可以自由通過膜。但是 實際情況和理想狀態(tài)有一定的差距。 下表是對以上內(nèi)容的總結(jié)。 表二四種膜過程的比較 反滲透RO 納濾NF 超濾UF 微濾MF 膜類型 非對稱膜 非對稱膜 非對稱膜 對稱膜 非對稱膜 厚度 薄膜厚度 150 卩 m 1m 1501 m 11 m 150250卩 m 11 m 10150i m 孔徑 0,002 卩 m 0,0021 m 0,20,02i m 40,02i m 截流組分 HMWC，LMWC 氯化納 葡萄糖 氨基酸 HMWC 單糖、多糖 和多聚糖、 多價負離子 小分子組分， 蛋白質(zhì)， 多糖，病毒 顆

11、粒， 粘土， 細菌 膜材質(zhì) 醋酸纖維素(CA), 薄膜 醋酸纖維素(CA), 薄膜 陶瓷， 聚砜(PSO), 聚偏二氟乙烯 (PVDF), 醋酸纖維素(CA), 薄膜 陶瓷， 聚丙烯(PP), 聚偏二氟乙烯(PVDF) 膜組件類型 官式， 卷式， 板框式 官式， 卷式， 板框式 官式， 中空纖維， 卷式， 板框式 官式， 中空纖維 操作壓力bar 15150 535 110 2 產(chǎn)品和膜過程 許多產(chǎn)品使用膜來處理，但已銷售的 80%以上的膜用于水的脫鹽處理。剩余的 20%被用 于乳制品的處理，其余被用于各種液體的處理。其中某些液體屬于廢棄的產(chǎn)品，而某些則是 非常貴重的重要產(chǎn)物。表 3列出了一些

12、典型的應(yīng)用，陰影部分代表主要的產(chǎn)物。注意：透過 液和濃水都可以是需要的產(chǎn)物，而可以同時成為產(chǎn)物。 表3某些產(chǎn)物的膜過程類型 透過液 濃水 RO 染色工藝排水 潔凈水 BOD，鹽，化學(xué)品，廢棄產(chǎn)品 純水 低鹽水 含鹽水 乳清 低BOD透過液 乳清濃水 NF 抗生素 含鹽廢棄物 脫鹽濃縮抗生素 染色工藝排水 澄清含鹽水 BOD/COD，色素 純水 軟化水 廢棄物 乳清 含鹽廢水 脫鹽的乳清濃縮液 UF 抗生素 澄清的發(fā)酵肉湯 廢棄物 生物廢氣 用于交換的澄清液 可循環(huán)的微生物 膠 廢棄物 濃縮膠 酶 廢棄物 高價值產(chǎn)品 牛奶 乳糖溶液 用于奶酪產(chǎn)品的蛋白質(zhì)濃縮液 乳化油 含油水（游離油10ppm）

13、 高度濃縮的乳化油 洗滌廢水 清水 臟水（廢棄物） 純水 清水 廢棄物 乳清 乳糖溶液 乳清蛋白濃縮液 黃原膠 廢棄物 濃縮黃原膠 膜的材料、結(jié)構(gòu)和使用限制 膜材料 在商務(wù)上由不通供貨商提供的膜的選擇方案看起來令人迷惑，因為許多材料都可以用來 做膜，而它們又有許多商務(wù)名稱，實際上，真正使用的材質(zhì)很少，并且大多數(shù)銷售和使用的 膜只是一些很基本的類型。 整膜 醋酸纖維素（CA）是“最初的”膜，被用作RO、NF和UF應(yīng)用。這種材料有一些缺陷，特 別是針對于pH和溫度。CA其主要的優(yōu)點是低價，以及由于它的親水性使其不易阻塞污染。 如今還有一些“頑固的”用戶堅持購買“同樣的膜直到最后”，他們堅持使用CA

14、膜是因為它 們還可以工作，但實際上CA膜的弱點是它們易被微生物吞噬。 聚砜（PSO）自從1975年以來已被廣泛應(yīng)用于 UF和MF膜。PSO的主要優(yōu)點是它良好的耐 溫和耐pH能力。實際上在食品和乳制品行業(yè)中，聚砜是唯一被大量使用的膜材料。原則上， 聚砜（PSO膜不能抗油、油脂、脂肪和兩極溶劑。然而，也有一種親水類型的聚砜膜能違反此 原則，在乳化油行業(yè)應(yīng)用良好。 聚偏二氟乙烯（PVDF）是一種傳統(tǒng)的膜材料，但是它并未被廣泛使用，因為它很難使膜具 有良好且穩(wěn)定的分離特性。它的主要優(yōu)點是其高度的抗碳氫化合物和氧化環(huán)境的能力。 復(fù)合膜 也成薄膜復(fù)合膜，它一般被縮寫為 TFC和TFM，被用來代替醋酸纖維R

15、O膜。其主要的 優(yōu)點是同時具有較高的通量和很高的鹽截留率，用復(fù)合RO膜氯化鈉的截留率一般可達99.5%= 它們也有好的抗溫度和pH的能力，但不能耐氧化環(huán)境。 復(fù)合膜有二層和三層的設(shè)計，但所有的都有精確的組分。一般來講，一種薄膜復(fù)合膜由 一個PSO聚砜）膜作為其非常薄的表面層的支撐，在 PSO超濾膜的表面層是一種聚合物。而 三層設(shè)計則在PSO支撐膜的上部有二層薄膜。 大約在1980年，F(xiàn)ilm Tec主導(dǎo)了二層膜設(shè)計的市場，并很快成為水脫鹽處理的行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)，直到現(xiàn)在這種類型的膜都占領(lǐng)了水脫鹽處理的市場。 多年以來膜已有了很大的發(fā)展，但基礎(chǔ)設(shè)計沒有改變，如今已有好幾家公司制造這種類 型的膜。 二十

16、世紀(jì)八十年代中期，Desa l開始進行三層復(fù)合膜的設(shè)計。在水脫鹽處理方面這種膜很 難和二層競爭，但在工業(yè)分離領(lǐng)域被證明可以工作得更好。三層膜更穩(wěn)定，更不易阻塞污染。 它們一般用于RO和NF,對于處理許多較難的分離過程， 也是最佳的選擇。Desal是唯一生產(chǎn) 三層復(fù)合膜的制造商。 以下是根據(jù)膜的表面積來劃分的全世界膜的消耗量。 復(fù)合RO膜85% 復(fù)合NF膜35% 聚砜UF和MF膜57% 其它膜35% “其它膜”包括聚丙烯（PAN）、陶瓷材料（SiO2）和纖維素（水解醋酸纖維素）等。 膜材料的選擇 對于一個給定的分離過程選擇合適的膜和膜材料是比較困難的，為了作出合適的選擇必 須先提供一些有關(guān)分離過

17、程環(huán)境的概要信息。第一步現(xiàn)確定可取的過程（RO、NF、UF或MF） 和適用的膜材料?？梢赃x擇對于過程環(huán)境最適合的膜材料。表2（四種膜過程的比較），表3（產(chǎn) 品和過程）以及表4（一些膜材料的抗化學(xué)品性能）可能對膜的選擇有些幫助。 表4 一些膜材料的抗化學(xué)性能 復(fù)合膜 CA PSO PVDF PAN SiO2 纖維素 3Ph8 V V V V V V V Ph8 V V V V V V 溫度35 C V X V V V V V 腐殖酸 (V) V X X (V) X V 蛋白質(zhì) V (V) V (V) (V) V V 多糖 (V) V (V) V X 紡織品 V V (V) V X X 脂肪族烴

18、X X X (V) V V V 芳香烴 X X X V V (V) 氧化劑 X (V) V V (V) V (V) 酮，酯 X X V V (V) 酒精 V X V V V V V V表示基于理論的信息或在實踐應(yīng)用中有不確定性。 除了已經(jīng)應(yīng)用的案例外，膜材料的選擇是比較困難的，因為可以考慮的往往不止一種材 料。按一般原則，對于一個分離過程只有通過良好的計劃和成功的試驗才能為膜的選擇提供 最佳方案。 PH和溫度耐受力 在“膜材料”部分已討論了不同的材料的 pH耐受力。當(dāng)確定一個膜過程的時候，僅僅考 慮膜材料是不夠的。膜有好多種構(gòu)型（板框式、管式、卷式等）。同一個膜系統(tǒng)包括許多其它的 組件，它們都

19、有嚴(yán)格的pH限制。許多膜供貨商規(guī)定的pH限制實際上是存在于整個膜系統(tǒng)中 的限制，而不只是膜本身，在整個系統(tǒng)中耐受力最差的材料決定了整個系統(tǒng)的pH限定范圍。 目前主要的膜類型是卷式膜組件，雖然以下的說法對所有膜類型都適用，但我們還是以 卷式膜為例。 通常膜表面的襯背材料是一個限制因素。目前使用最廣泛的襯背材料是聚酯（PE）。它具 有非常良好的溫度穩(wěn)定性，但受限于高 pH環(huán)境。因此，許多膜說明書中列出了最高pH 11.5 的限制。然而，許多膜可以以聚丙烯（PP作為襯背，它具有非常良好的pH穩(wěn)定性，但溫度受 限制，會給膜產(chǎn)品帶來麻煩。因此我們的觀點是當(dāng)選定了合適的膜材料和膜構(gòu)型后，必須確 定這種組合

20、對于耐受過程的工作環(huán)境是可行的。 由于卷式膜組件含有許多其它的不同的高分子材料， 因此除了 PE襯背材料外，還可能有 一些其它的限制因素。一般中心管和反套裝置 /內(nèi)部接頭由PVC或ABS制成，這些材料都沒 有良好的溫度耐受力。聚砜（PSO）是一種價格貴得多的材料，但是可以提供良好的 pH和溫度 耐受力，因此它一般在工業(yè)過程中被選作中心管和反套裝置 /內(nèi)部接頭。 一個規(guī)定的pH限制一般有一個靈活的變化范圍，在其它條件正常的情況下短時間超過范 圍不會有太大影響。通常低 pH比高pH要好些。溫度和pH同時超出范圍一般都會引起較大 的問題。 復(fù)合膜和氧化環(huán)境 目前世界上還在尋找能耐受20ppm次氯酸鈉

21、的用于RO和NF的好的復(fù)合膜。一些現(xiàn)有的 復(fù)合RO膜有氯耐受力，但它們?nèi)圆荒軡M足目前的一般行業(yè)需要。 相反，多數(shù)薄膜復(fù)合膜（TFM） 能較好地耐受過氧化氫，至少在限制濃度、低溫和較短持續(xù)時間的條件下。 膜結(jié)構(gòu) 從表面看，所有的RO、NF和UF膜都是非對稱型的。這將多數(shù)膜和一般的過濾器區(qū)分 開來，如咖啡過濾器，它們是對稱型的，換句話說，在過濾器的兩側(cè)是對稱的。 面向被處理的產(chǎn)品一側(cè)膜有一個不透水的致密表層，這也稱為皮膚層。它很薄，一般0.1 卩m。而膜本身在150250卩m，大多數(shù)膜為皮膚層提供結(jié)構(gòu)支撐。非對稱結(jié)構(gòu)意味著膜孔徑 遠大于致密表層的孔徑，這樣可以避免膜孔被堵塞。因此膜具有較好的抗污染

22、能力，污染物 要么被完全截留要么全部通過。 以下是在較寬范圍內(nèi)列出的膜的孔徑。 表5 般的膜孔徑，卩m MF 50.1 UF 0.10.01 NF，RO 0.001理論上 迄今為止，還無法用顯微鏡從RO膜和NF膜中觀察到小孔，但水還是透過了膜而鹽被截留了。這意味著自從制造出第一張膜后的 35年來研究膜的科學(xué)家并不真正了解膜是怎樣的或 為什么有這些功能的，或至少他們并不了解其中的細節(jié)。而第一張膜是有人親眼看到脫鹽水 通過膜而產(chǎn)生的。如果他只是通過顯微鏡來觀察膜，則他可能會拒絕接受這個事實，因為顯 微鏡中根本無法看到小孔，因此也不可能透過水。 盡管我們還無法了解以上的現(xiàn)象，但我們可以預(yù)言RO膜的應(yīng)

23、用將得到推廣。而 NF膜 則更困難些。但如果現(xiàn)在有三種溶劑在一種溶液中，我們只能選作NF膜進行分離，當(dāng)然必 須先對進水進行精確而完整的分析。 表6膜制造商1996年以來主要制造商的不完全統(tǒng)計 所屬 公司 規(guī)模 管 式 膜 卷 式 膜 纖維 系統(tǒng) 陶 瓷 膜 R O N F U F M F 分離 水 ATM 小 V 美國 V V DESAL Osmonics 中等 V 美國 V V V V V DSS 小 V 丹麥 V V V V V Film Tec Dow Chemicals 大 V 美國 V V (V) V Fluid Systems Koch 中等 V 美國 V V V (V) V Ho

24、echst 小 V 德國 V V V Hydranautics Toray 中等 V 美國 V V Kiryat Weizman Koch 小 V V 以色 列 V V V V V Koch/Abcor 中等 V V V 美國 V V V V Membratek 小 V SA V V V Osmonics 中等 V 美國 V V V V V V PCI Thames Water 小 V UK V V V V SCT 小 V 法國 V V Stork Friesland 小 V 荷蘭 V V Tami 小 V 法國 V V Toray 中等 V 日本 V V V Trisep 中等 V 美國 V

25、 V V V XFLOW 小 荷蘭 V V V V 膜組件/組件設(shè)計 就象前面所提到的那樣，目前市場上有許多種膜構(gòu)型。 卷式構(gòu)型占膜市場的主導(dǎo)。卷式膜的設(shè)計原本專用于水脫鹽處理，但其緊湊的設(shè)計、低 廉的價格已吸引了其它行業(yè)。經(jīng)過了許多試驗和失敗后，重新設(shè)計的組件已經(jīng)可以用于許多 工業(yè)行業(yè)，如乳制品行業(yè)、紙漿和造紙行業(yè)、高純水以及一些高溫和極端pH的場合。但是， 大多數(shù)膜公司只為極端項目提供一種卷式膜。 管式膜已存在較長一段時間了。它的設(shè)計簡潔而易于理解。許多大學(xué)院校喜歡用管式膜， 因此它易于計算雷諾數(shù)并將其傳遞系數(shù)理論化。管式膜有一個較大的優(yōu)點，它們能較大范圍 地耐懸浮固體和許多令人討厭的纖維

26、。 但所有的管式膜有以下幾個缺點： 占地面積大； 膜的更換困難且耗時多； 大口徑（1英寸）的管式系統(tǒng)能耗大； 內(nèi)部體積大，周期性使用化學(xué)品和水沖洗和反沖洗耗費昂貴； 制造商改變管式設(shè)計投資大且困難。 有時管式系統(tǒng)的優(yōu)點超過缺點，管式膜在市場上有一定的地位，雖然比較小。 板框式（板式）系統(tǒng)早先由DDS主導(dǎo)，并在歐洲占據(jù)乳制品市場15年了。在1989年s 1995年期間缺乏研發(fā)和居高不下的價格結(jié)構(gòu)或多或少地扼殺了其設(shè)計進步。 目前在歐洲有一些新的適用的板框式系統(tǒng)。 最有名的由ROCHEM設(shè)計。板式系統(tǒng)雖然價 格較貴，但能提供周密而完善的設(shè)計?，F(xiàn)代的板式系統(tǒng)可以耐非常高的壓力，超過100ba。 因此

27、在處理垃圾填埋瀝出液和船上海水脫鹽處理中需要極端壓力情況下有一定的應(yīng)用市場。 纖維構(gòu)型（有一種例外）類似于管式系統(tǒng)。只是纖維的內(nèi)徑很小，一般 2mm。同大口徑 管式膜最大的不同點在于纖維系統(tǒng)通常無需支撐，它們上市容易但價格相當(dāng)昂貴。纖維系統(tǒng) 抗機械力差。因此它們一般僅在一定范圍內(nèi)使用，如純牛奶超濾和乳化油等。 陶瓷膜構(gòu)型也非常昂貴。理論上說，陶瓷系統(tǒng)對微濾（MF）非常有效。事實上，其市場 非常小。 中空纖維構(gòu)型早先由杜邦公司用于海水脫鹽。由于需要非常嚴(yán)格的預(yù)過濾，它們幾乎不 用于銷售。 卷式膜組件的分類和參數(shù) 市場上有許多種卷式膜組件。下表列出一部分。更多信息見P16, 表7卷式膜組件的分類和

28、參數(shù) 尺寸 組件外徑；組件長度；中心管內(nèi)徑 外包裝 纖維玻璃；帶子；一些衛(wèi)生級設(shè)計 組件末端 雄接頭；雌接頭 中心管 使用多種類型的聚合材料，聚砜成為工業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。 產(chǎn)品流道 30mil 相當(dāng)于 0，75mm 47mil 相當(dāng)于 1，20mm 90mil 相當(dāng)于 2，30mm 甚至還有更寬的流道。（1mil-1/1000英寸） 流道類型 菱形（標(biāo)準(zhǔn)）；市場上有些自由通道設(shè)計 膜支撐 聚酯；聚丙烯 密封 U形密封；唇形密封；無密封 ATD防壓縮裝置 星形；盤孔形（hole-plate type）? 膠水 較多類型 管式膜的分類和參數(shù) 表8管式膜的分類和參數(shù) 尺寸 管內(nèi)徑，一般10.5英寸； 官

29、長，一般3.35米； 每個模塊管的數(shù)量。 膜殼材料 不銹鋼；PVC;無支撐 端蓋 在一個包內(nèi)平行并列連接管子； 串聯(lián)連接管子。 板框系統(tǒng)的分類和參數(shù) “板框式”這個名稱包括了許多不同構(gòu)型的膜組件，所有的都使用平板式膜。其它系統(tǒng) 則包括卷式組件、管式膜或纖維系統(tǒng)。對于板框式系統(tǒng)，除了它們都是平板膜外，在組件中 板和模的排列有較大的區(qū)別。表 9列出了主要的板框式產(chǎn)品。 表9板框式產(chǎn)品和組件列表（不完全） DDS M30 用作RO和NF的帶有圓形膜的垂直組件，這種構(gòu)型已陳舊。 DDS M35-M39 編號3539的具有橢圓形膜的一組平行組件。用作UF和MF， 多數(shù)用于乳制品行業(yè)。特別適用于高粘滯性的

30、產(chǎn)品。膜裝于聚 砜支撐盤上。 Millipore 正方形盤式系統(tǒng)，多數(shù)用于實驗室或小形制藥產(chǎn)品。 Rochem 為圓盤一管式的8inch圓形膜，用于 RO、NF和UF，使用與卷 式膜類似的膜殼。這種類型的組件的工作壓力可以超過 200bar。 Rhone Poule nc 冋位素正方形組件，類似于一個盤式熱交換器，只用于UF系 統(tǒng)。這種系統(tǒng)使用許多大的墊圈。幾乎因陳舊而廢除。 Valmet Flootek CR過濾器是一個獨特的系統(tǒng)，可以在很臟的水中操作，還能達 到高通量。但是其投資非常高。 纖維系統(tǒng)的分類和參數(shù) 表10纖維系統(tǒng)的分類和參數(shù) 尺 寸 纖維的內(nèi)徑 纖維的長度 每個模塊纖維的數(shù)量

31、殼材料 不銹鋼 PVC 聚砜 不同膜組件之間的比較見表11 膜組件和組件的比較 F表是不同類型膜組件和組件性能的定性比較。 表11幾種膜組件的比較 卷式膜 管式膜 板框式 中空促纖維 系統(tǒng) 中空精細纖 維系統(tǒng) 陶瓷 高價 低價 膜密度（m2/m3） 高 低 平均 平均 很高 低 設(shè)備投資 低 高 低 高 很高 中等 很高 污染趨勢 平均 低 平均 低 很高 中等 清洗難易 易 易 易 低 不能 易 可變成本 低 高 低 平均 平均 低 高 膜的更換，見 “注意1）” 不能 可以 不能 可以 不能 不能 可以 流量要求 中等 大 中等 中等 大 小 很大 預(yù)處理（也可見 表26） 50 卩 m

32、不含纖維 濾網(wǎng) 100 卩 m 很少纖維 100卩 m 很少纖維 5 m 嚴(yán)格預(yù)處理 濾網(wǎng) 注意：1）膜系統(tǒng)只能按一種方式設(shè)計，膜的更換意味著整個硬件的更換。但管式和板式 膜換膜時可以僅換膜，其余系統(tǒng)不變。 卷式膜組件 膜殼設(shè)計 在市場上有許多不同的膜殼設(shè)計，可以根據(jù)材料 （不銹鋼和高分子）或功能（側(cè) 面端口進出或通過端蓋進出）進行分類。 高分子膜殼一般都由加固的聚酯玻璃鋼制成。 這種設(shè)計已有30多年并工作良好。但也并 不是毫無問題。它們在地面水和海水的脫鹽處理中運用良好，但對其余的產(chǎn)品卻有些問題。 多數(shù)高分子膜殼使用一個拉緊環(huán)來穩(wěn)固端蓋。 不銹鋼膜殼早先專用于乳制品行業(yè)。如今它們的應(yīng)用已越發(fā)

33、廣泛了。結(jié)構(gòu)上以側(cè)端口作為標(biāo)準(zhǔn)。一些不銹鋼膜殼的結(jié)構(gòu)和玻璃鋼膜殼相同，這樣會造成其端蓋的難以移開。不銹鋼 膜殼的內(nèi)部需電鍍磨光。否則幾乎不可能將組件推進推出。 玻璃鋼膜殼只有三種標(biāo)準(zhǔn)直徑：2.5英寸、4英寸和8英寸。不銹鋼膜殼則有一個非常寬 泛的標(biāo)準(zhǔn)范圍，且無標(biāo)準(zhǔn)直徑。 不幸地是在歐洲，使用的大多數(shù)不銹鋼膜殼運用的都是美國英寸度量標(biāo)準(zhǔn)，且標(biāo)準(zhǔn)的乳 制品尺寸較常見，但2.5英寸、4英寸和8英寸直徑的膜殼卻較難找到。 表12是以上內(nèi)容的總結(jié)。 =liIT -lr-l!L 一一 “ ST 3S ms i I * 口厶 msA D:n- EdJ T;風(fēng) -v V 口 - 側(cè)端進出口的不銹鋼膜殼有兩種:

34、 4 口型，使用這種膜殼可以作為無外部產(chǎn)品副件的模 表12玻璃鋼和不銹鋼膜殼的比較 玻璃纖維 不銹鋼 壓力 200bar 極少超過80bar 溫度 50 C 100C 側(cè)端進入 困難/很少 簡單/標(biāo)準(zhǔn) 端蓋進入 標(biāo)準(zhǔn) 非標(biāo)/難用 衛(wèi)生級 非 是（可能） 價格 100% 150200% 2.5，4.0，8.0 純水標(biāo)準(zhǔn) 很少 3.8，5.8，6.3 不適用 乳制品標(biāo)準(zhǔn) 6.0 軍用標(biāo)準(zhǔn) 不使用 4.3，8.3 不適用 KOCH乳制品標(biāo)準(zhǔn) 塊，且另一種類型則使用內(nèi)部副件的排列。？（見圖1）使用者可以自己確定使用哪種類型，但 事實上大多數(shù)的系統(tǒng)都建成外部副件型 側(cè)端進入型的主要優(yōu)點是在衛(wèi)生級系統(tǒng)中允

35、許高流量。但在水脫鹽中很少使用。 卷式膜組件的尺寸在當(dāng)今是非常關(guān)鍵的。 外徑、組件長度和中心管的內(nèi)徑都沒有標(biāo)準(zhǔn)化 因此更換組件使供貨商變得非常困難，也給模塊制造商帶來許多麻煩 每個膜殼內(nèi)的組件數(shù)量一壓降 為了確定每個膜殼內(nèi)的組件數(shù)量，必須考慮以下幾點： 首先確定使用的是 RO/NF還是UF/MF; 然后審查整個處理過程； 第三，確定每個膜組件能耐受的壓降值。 以下兩點應(yīng)更值得注意： 傳導(dǎo)膜壓(TMP)(膜殼進口和出口之間的壓力變化)； 通過每個膜殼的壓降。 傳導(dǎo)膜壓代表了一個膜殼進口和出口之間的壓力改變值。壓力的降低是負荷通過膜組件 的結(jié)果。具體例子見表13。 我們很容易理解的是，如果進水壓力

36、是 10ba，則進出口之間的壓力變化很小，并可忽略 不計。但如果進水壓力只有15bar,那就完全不同了。因此，在一個膜殼中所有的組件最好 有相同的傳導(dǎo)壓力。而在低壓操作中，組件的最大數(shù)量將減少。下表將作出相應(yīng)說明 表13卷式膜組件的壓降舉例 例如：一個膜殼中有 4個組件，每個組件的壓降是0.7ba，相當(dāng)于每個膜殼的壓降為2.8bar。 進口壓力，bar 出口壓力，bar 平均傳導(dǎo)壓力，bar 4, 0 1, 2 2, 6 16, 0 13，2 14，6 表14每個40組件的壓降(bar) 組件類型 Mil 尺寸 最大運行壓力， bar 一般壓力，bar 最終用戶使用 壓力，bar 標(biāo)準(zhǔn)純水 3

37、0 2.5 0.7 0.3 0.1 0.7 4.0 8.0 孚L制品 30 3.8 1.0 1.0 0.7 1.2 4.2 1.0 1.0 0.7 1.2 5.8 1.0 0.7 0.5 1.2 6.3 1.0 0.7 0.5 1.2 特殊場合 47 4 1,2 1,0 0,5 1,0 90 4 1,2 1,2 0,5 2,0 90 6 1,0 1,0 0,5 1,2 表15每個膜殼內(nèi)的組件數(shù)量 RO NF UF MF 純水：一般 6 6 3 2 范圍 18 16 14 12 液體分離：一般 4 4 3 2 范圍 14 14 13 12 膜和系統(tǒng)的局限性 溫度 膜的一般簡介 以醋酸纖維作材料的

38、膜有其本身的溫度限制，其上限操作溫度大約在35C。 PSO PVDF和PAN材料能耐較高的溫度。PSO和PVDF膜據(jù)稱可在95C下操作而沒問 題。PSO的操作溫度更可達120C。 一般來說復(fù)合膜的操作溫度至少可達 80C，在低壓情況下，它們可經(jīng)受更高的溫度，如 熱消毒時。 膜系統(tǒng)的耐溫能力大多數(shù)情況下并不僅受膜本身的溫度限制而限制，而更主要受膜的構(gòu) 型和膜系統(tǒng)中的其它組件的限制。 卷式膜組件 一般卷式膜組件的溫度上限為 45C。這個限制對用于水脫鹽的標(biāo)準(zhǔn)組件是有效的，但目 前市場上已有能耐更高溫度的卷式膜組件。雖然在水脫鹽中45C并不是一個最高溫度限制， 但對于食品和分離行業(yè)的個案卻有問題。經(jīng)

39、過了許多試樣和失敗后，一些公司已經(jīng)成功地研 制出了耐溫穩(wěn)定的膜組件。 多年來用于乳制品行業(yè)的組件已可以在比供貨商原先說明的更高的溫度（和壓降）下操作 了。如今，在乳制品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組件的真正溫度限制是55C，在正常操作中很少會在這個溫度 下操作。 一種新型的具有標(biāo)準(zhǔn)的 30mil菱形流道的組件可以耐受更高的溫度。這種組件的銷售名 稱為Duratherm?。這些組件可以在70C下持續(xù)操作，短時期可加溫到 90C，而同時可保持正 常的膜使用壽命。但必須注意通量，并保持低于 35lmh,這樣可以確保操作壓力保持低壓。 關(guān) 于標(biāo)準(zhǔn)進水流道的使用，這種類型的組件只用于純水操作。 有較寬進水流道的組件可以在進

40、水含較高溶解性固體的情況下操作。標(biāo)準(zhǔn)膜組件使用 50mil的流道，但較寬的流道可達 90mil,可以處理較難處理的液體。用這種類型的膜，這些 組件可以持續(xù)操作在90 C溫度下。來自DESALtm公司的此種類型的膜其銷售名稱為 DURATHERM?EXCEL。好的溫度穩(wěn)定性可以確保這些組件徹底滅菌，或者它們可以持續(xù)操 作在理論上微生物不會有任何生長的溫度下。 膠的超濾中的膜可以喜愛8090C下操作多年。最近一個個案表明除硅石的蒸發(fā)器冷凝 物的RO處理其操作溫度接近90C。 記錄表明：DESALtm膜組件已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域起主導(dǎo)地位，可以在 140C無水操作。這可能 已經(jīng)非常接近高分子膜的極限。 表1

41、6卷式膜已經(jīng)的溫度限制 持續(xù)最大溫度，C 短時間最大溫度，C 標(biāo)準(zhǔn)純水組件 最大溫度，C 45 50 （最大壓力，bar） (42) (42) 4，6乳制品組件 最大溫度，C 50 55 （最大壓力，bar） (42) (42) desaltm組件，特殊流道 最大溫度，C 45 80 （最大壓力，bar） (42) (5) Duratherm?組件 最大溫度，C 70 90 Duratherm?EXCEL 組件 最大溫度，C 80 90 請仔細閱讀供貨商提供的有關(guān)膜組件的說明書，關(guān)注如pH、通量和壓力等方面的限制。 高溫操作一個正面的影響是：高溫可以增加通量（見優(yōu)化壓力和溫度一節(jié)）。90C下操

42、作可 以在相同壓力下將通量從100%提高到300%。但更好的方法是將壓力（NDP）減少到三分之一， 這樣可以減少電耗。 高溫一般被認(rèn)為問題比較多。但作者也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：即使在高溫下比常溫必須對一些細節(jié) 予以更多的關(guān)注和重視，但高溫膜操作還是有許多優(yōu)點。我們應(yīng)注意主要的原則：溫度越高， 必須越關(guān)注其組件和膜的物理特性。 -過大的傳導(dǎo)膜壓力將使膜變得非常平（壓緊），導(dǎo)致不可挽回的通量的下降。 -過大的壓降將導(dǎo)致膜和/或構(gòu)件的高分子材料移動，有時破裂，最終導(dǎo)致膜的徹底損壞。 除了卷式膜外的其它系統(tǒng)。 纖維系統(tǒng)一般可耐溫達80C； 無支撐磨管的低價管式膜系統(tǒng)一般注明最大操作溫度為35C； 有支撐的高價管式

43、膜系統(tǒng)，如一個不銹鋼的支撐排列可以耐溫超過80C； 中空精細纖維系統(tǒng)溫度限制80C，但一些較陳舊的系統(tǒng)在高溫操 作時壓力穩(wěn)定性有些問題。 壓力 所有的膜對壓力都是敏感的?！皦壕o”（compaction一詞常用于描述由于壓力而導(dǎo)致膜的不 可反轉(zhuǎn)的“變平”。除了膜本身受到的危害外，其至關(guān)重要的是要有適當(dāng)?shù)闹危乐箟毫?膜擠壓入支撐材料。 因此仔細地閱讀和遵守供貨商的說明書是非常重要的。通常這類說明書不僅基于理論計 算而且得之于實踐經(jīng)驗，因此我們何必去重復(fù)別人的失敗經(jīng)歷呢？ 表17典型的壓力限制，bar 標(biāo) 準(zhǔn) 特 殊 管式膜，有支撐 42 70 管式膜，無支撐 7 一 管式膜系統(tǒng) 42 70,

44、 120 板框式系統(tǒng) 40 200 粗纖維系統(tǒng) 25 一 精細纖維系統(tǒng) 70 200 “壓緊”是由于壓力和溫度引起的。（見表18） 表18避免壓緊的指導(dǎo)方針（不適用于CA膜） 壓力 20bar 壓緊最小 溫 度 50 C 可能引起嚴(yán)重壓緊 80 C 保持壓力低于5bar，有些不可避免的壓緊 關(guān)于膜的最大允許溫度和壓力沒有固定的準(zhǔn)則。表 18內(nèi)的指導(dǎo)方針除了 CA膜外適用于 所有的膜。表18A提供了一些用 Wagner單位換算的關(guān)于溫度/壓力關(guān)系的一般原則。注意： 溫度比壓力更危險！因此，當(dāng)操作接近上限溫度時，建議盡可能限制壓力。 表18A避免或使壓緊最小化的指導(dǎo)方針 壓力（bar）X溫度（C

45、）= Wagner單位 2000 很困難，不太可能實現(xiàn)，非常特殊的組件設(shè)計 pH 除了 CA膜外大多數(shù)的膜對極端pH有較好的耐受力。一般對許多膜主要的限制是因為使 用了聚酯襯背，經(jīng)實踐應(yīng)用其pH上限為115在很高的pH值下許多膜的性能將發(fā)生改變， 但還可以用。多數(shù)膜在低pH值下比較穩(wěn)定。 表19不同膜材料的pH限制 pH下限 PH上限 PSO*) 1 14 PVDF 0 12 CA 4 7 TFM 1 *) 12 *) 陶瓷 0 12 14 *）同時低pH和高溫可能減少水通量，有時會達到零，并不可逆轉(zhuǎn)。 *）目前的趨勢應(yīng)增加TFM的高pH穩(wěn)定性。 *）在室溫下有效。溫度提高膜的損壞老化將加快。

46、不同類型的聚酯胺薄膜在低pH下穩(wěn) 定性方面有較大不同。 進水流量 對膜沒有絕對的進水流量限制。但膜或組件的機械強度對其有所限制 粘性 進水的粘度本身并不是個問題，但高粘度將導(dǎo)致較高壓降。因此只要壓降允許，通量滿 足要求并穩(wěn)定，粘度才不能為操作問題。可見除了高粘度進水對于一個膜系統(tǒng)來說不僅是個 膜的問題，更是一個工程問題。 系統(tǒng)組件 個膜系統(tǒng)不僅僅包括膜本身。本節(jié)將看重討論膜系統(tǒng)中的主要組件 加熱/冷卻和熱交換器 在膜系統(tǒng)中常用多管（管式和殼形）熱交換器用于加熱和冷卻。加熱或冷卻的介質(zhì)在管子外 面，而產(chǎn)品在內(nèi)部。這種結(jié)構(gòu)可以耐高壓，因此可以耐壓達70bar的設(shè)備還是比較常見的。 多管熱交換器其工

47、作方式不同于傳統(tǒng)的盤式熱交換器。主要不同點在于： 在一個信道內(nèi)產(chǎn)品的溫度變化很小，一般僅 0.5C或更??； 相比于熱交換介質(zhì)的流量，產(chǎn)品流量大。 由于產(chǎn)品的冷卻需求不僅僅為了產(chǎn)品的加熱或冷卻還受水泵能耗的限制，因此一般選擇 多管熱交換器。溫度一般能保持一段較長時間。而通過一個多管熱交換器的壓降都比較低。 多管熱交換器可以從APV-Pasilac和Uniq Filtra tion公司處購買。 閥門 在膜系統(tǒng)中不同行業(yè)需要不同類型的閥門，以下是一些例子： 乳制品行業(yè)：衛(wèi)生級蝶閥和針式閥； 純水行業(yè)：球閥和針式閥； 紙漿和造紙行業(yè)：任何型號，多數(shù)為球閥； 廢水專案：任何型號，多數(shù)為球閥。 一些機械工

48、程師聲明，球閥和蝶閥不能用于流量或壓力控制。理論上這可能是對的，但 在模行業(yè)中實踐同這種觀點相矛盾。這些類型的閥門用于控制目的比較困難，但也不是不可 能。球閥和蝶閥的一個有利的方面是，它們具有允許流量和壓降有較大不同的性能，如此被 用來獲得生產(chǎn)和清洗的正確條件。 在膜系統(tǒng)設(shè)計中一個主要頭痛的問題是高體積濃縮率的回流設(shè)備，這意味著系統(tǒng)必須根 據(jù)小流量濃縮來控制。在這兒用的閥門是一種針式閥。如果濃液中不含有懸浮固體，這種類 型一般能運行良好，但很少的懸浮固體卻能通過針式閥，嚴(yán)重阻塞濃縮口而導(dǎo)致控制問題。 當(dāng)在含有懸浮固體很多的液體中操作時，控制問題可以通過“止水濃縮閥”來解決。方 法如下：系統(tǒng)中安

49、裝有兩個定時器和一個自動閥，此閥一般情況下全關(guān)。定時器1控制閥門 開啟的周期長度，定時器2控制閥門開啟的時間。當(dāng)定時器1啟動時，濃縮閥全開，濃縮快 速進行。當(dāng)定時器2啟動時，濃縮閥完全關(guān)閉。用這種方法可以得到精確的濃縮控制。 用于濃縮的控制閥對在反沖洗過程（CIP）中所需的大水量來說太小。因此，需要平行于濃 縮閥安裝一個反沖洗閥門，（見圖2），反沖洗閥一般是一個3或4路蝶閥，如果從T形接頭到 閥門的管道的長度短于或等于管道內(nèi)徑的三倍，這種設(shè)計可以被認(rèn)為是衛(wèi)生級的。在RO系統(tǒng)中，可能可以使用一種大口徑的低壓活塞閥，雖然這有些違背原則。其訣竅是通過擠壓出 口的密封將高壓引向活塞的一側(cè)，換句話說將水

50、流引向標(biāo)準(zhǔn)方向的相反，在生產(chǎn)過程中，壓 力使閥門保持關(guān)閉，閥門無法打開。在反沖洗和沖刷過程中，管線的壓力很低以致閥門無法 打開。（發(fā)明者：Tom 根據(jù)教科書所說，球閥和蝶閥由于其性能因素不適合用于調(diào)節(jié)。但經(jīng)驗表明這類閥門在 膜過濾工廠中可以用于調(diào)節(jié)。 泵也可用作特殊的閥門。在處理有高粘度產(chǎn)品和許多懸浮固體的液體的系統(tǒng)中，帶變頻 器的正位移泵可以用作背壓閥。這也可以用來剪切敏感產(chǎn)品如蛋白。 壓力測量 在膜過濾系統(tǒng)中壓力是驅(qū)動力，必須被監(jiān)測。以前只可以使用含有振動板的測量儀，并 且必須經(jīng)過充分減振。使用 Bourdon類型的測量儀的一個主要問題是無法調(diào)節(jié)并且無法精確 地讀出壓力。 本人喜歡使用壓力

51、變速器，因為它們可以提供更加精確的讀數(shù)并很容易標(biāo)定。采用信號 可以用于數(shù)據(jù)記錄，并實現(xiàn)膜系統(tǒng)的電子控制。壓力變速器的精確度一般高于Bourdon類型 的測量儀10倍，這對于膜系統(tǒng)中壓降的確定非常重要，是一個非常重要的測量參數(shù)。如果壓 降的增加超過正常值，而流量條件正確，那么表明發(fā)生了物理縮比例或膜阻塞。 用普通的測量儀幾乎無法測量壓降，因為對于一個40bar的操作壓力，壓力測量儀可能的 最大壓力指示會達到60或100ba。即使是很好的壓力計其誤差值有 1%,通過轉(zhuǎn)換達1ba。 為了計算壓降，用讀出的進口壓力減去出口壓力。如果一個壓力計顯示40ba，另一個為38ba， 由于壓力計本身的誤差，真正

52、的差值一般在04bar。換句話說，壓力計導(dǎo)致較高的錯誤結(jié)果， 而壓力變速器可以提供更可靠的資料。 流量測定儀 在膜系統(tǒng)中需要嚴(yán)格的流量測量和控制。一般使用轉(zhuǎn)子流量計，它們在由操作員進行日 常讀數(shù)的系統(tǒng)中足夠了，但也有些缺點，它們一般只提供一個視覺的讀數(shù)而不提供可以數(shù)據(jù) 記錄的數(shù)據(jù)。因此，如果產(chǎn)品是比較混濁或帶有顏色，它們幾乎沒有用，且如果產(chǎn)品的密度 或粘度不同于水它們的讀數(shù)也不正確?？傊鼈冎荒苡糜谌粘１O(jiān)測。 如今一直使用的流量計是電磁流量計。雖然電磁流量計看起來較貴，但它非常精確，可 以測出系統(tǒng)中的實際流量。丹麥Sikeborg公司的ProcesData流量計價格不貴且質(zhì)量相當(dāng)好， 可以滿

53、足乳制品行業(yè)的衛(wèi)生級標(biāo)準(zhǔn)，還有許多大的電磁流量計供貨商，如Krohne德國）、 SiemenS德國）Fischerard Porter英國）、Danfoss丹麥）。 市場上多數(shù)流量計都用于普通場合，其實還有許多其它的類型，如Burchert流量計使用 一個小的信號裝置指示流量。由于這種流量計可以耐受90C高溫和高壓，因此可以用于許多 案例的測試。但不適用于流量大、產(chǎn)品中顆粒和纖維多的場合。 我們應(yīng)該特別注意透過液流量計。這里的問題主要是用于生產(chǎn)和反沖洗循環(huán)過程的透過 液流量計是很不同的。在超濾系統(tǒng)中，反沖洗流量一般要高1030倍。在這種情況下，流量 計變成了一個喉結(jié)，這不是我們所希望和接受的。

54、解決的方法之一是為反沖洗裝置設(shè)置一個 旁路閥，另一種方法是選擇的電磁流量計口徑應(yīng)同時適合于生產(chǎn)和反沖洗的流量。 極少的流量計能耐受RO和NF系統(tǒng)中的壓力、pH和溫度。因此為這類膜過程選擇流量 計時必須特別注意。 儲罐設(shè)計 膜系統(tǒng)中使用的儲罐為了便于排水徹底應(yīng)作成圓錐形或斜底。否則一些顆粒、晶體或其 它沈淀物質(zhì)將積在儲罐底部，遲早導(dǎo)致一些化學(xué)的、機械的或生物細菌的問題，或者三種問 題同時發(fā)生。同時儲罐的蓋子應(yīng)較松，便于沖洗和人工清洗。 不管是否可能，儲罐內(nèi)部不設(shè)加熱盤或液位開關(guān)也是非常重要的。所有的測量裝置應(yīng)該 置于儲罐外部。液位控制最好使用壓力傳感器，溫度測量裝置可以用管子連通裝置而不要置 于

55、儲罐內(nèi)。 儲罐最適宜的材料是不銹鋼。其它多數(shù)材料都有內(nèi)在的溫度限制。 在大型的超濾（UF）系統(tǒng)中，一般在進水平衡槽旁設(shè)置一個滲透液槽，按一般慣例是建兩 個儲罐作為一個溢流單元。這樣可以在生產(chǎn)過程中將透過液和濃液分離開，但是當(dāng)把超大流 量作為透過液時，在沖刷過程和反沖洗過程中允許透過液自流入進水平衡槽，這樣的作法在 許多膜系統(tǒng)中被證明是很切實可行的。 使用一個壓力傳感器和兩個氣動閥可以使液位控制比較便宜。儲罐內(nèi)的液位傳感器可以 將液位轉(zhuǎn)換成315psi的信號，而兩個控制進水和出水壓力的氣動閥負擔(dān)各自的范圍，一個 在39psi冰閥）下操作，而另一個在915psi產(chǎn)品閥）下操作。見圖3,兩個進水儲槽

56、。Uniq Filtration生產(chǎn)了用于食品行業(yè)的衛(wèi)生級液位傳感器。 當(dāng)儲罐是空的時候，兩個閥門全開。當(dāng)液位上升時，水閥全關(guān)，到達某一稍高液位時， 產(chǎn)品閥門開始關(guān)閉，準(zhǔn)備調(diào)節(jié)進入儲罐的產(chǎn)品的量。這是一個很好的方法，供水作為一個安 全措施，也使清渣和清洗變得容易，開始清渣時，先停止產(chǎn)品流量。 我們建議采用手動的可調(diào)節(jié)的壓力傳感器進行進水閥門的調(diào)節(jié)；這種方法比較簡單，而 且在實際運用中工作良好。 夾子、法蘭和螺紋 在所有的項目中被證明使用良好、穩(wěn)定、可靠的唯一的連接系統(tǒng)是三葉型夾子（Trillaer type clamps雖然此類夾子價格有些貴，但它對于夾住直徑6英寸內(nèi)的管件時有許多優(yōu)點。對于直

57、 徑超過6英寸的管件，一般使用其它品牌的高質(zhì)量的法蘭，因為三葉夾子（Tri-clamp?type）允 許的壓力有限。人們不太接受三葉夾（Triclamp），但還被廣泛使用，Tri-clamp?的名稱已被廣泛 使用，且被用來取代傳統(tǒng)的Triclover產(chǎn)品的名稱。 如果是經(jīng)濟上的原因，不應(yīng)使用螺紋接頭。因為它們不夠衛(wèi)生且難于正確地拆卸和安裝 法蘭的類型很多，但衛(wèi)生級的實際上只有一種類型，它們一般都是體積龐大且重，因此 般用于化學(xué)工業(yè)。 結(jié)構(gòu)材料 根據(jù)作者的觀點，有一個簡單的原則可以避免膜系統(tǒng)中的許多機械問題：在膜系統(tǒng)中和 液體接觸的所有部件和設(shè)備都使用高質(zhì)量的不銹鋼。這聽起來似乎是一個昂貴的建議

58、，但是 當(dāng)您經(jīng)過幾年的操作運行后，看到了高分子材料、非不銹鋼材料的失敗和缺陷，不得不耗資 改型時，對于我的建議就不會感到奇怪了。 和分離液體直接接觸的組件不能使用普通的鋼鐵， 否則鐵銹的形成，并且鐵屑、薄片進入膜系統(tǒng)將帶來無數(shù)的麻煩。 在許多行業(yè)中，使用不銹鋼作為結(jié)構(gòu)材料不僅普遍而且還是強制性的，象乳制品、制藥 和石油化工行業(yè)。在水脫鹽處理一般還使用 pvc、銅和一些低檔的不銹鋼。但實踐證明，長期 運行后，其缺陷將較難被接受。 一般直徑3英寸以內(nèi)的不銹鋼的價格還較易被接受，甚至直徑4英寸的也不是太貴。但 4英寸以上的價格卻漲勢驚人，因為大口徑不銹鋼的需求量很小。 注意“不銹鋼”這個定義并不是很

59、確切，因為材料的耐腐蝕性只是在特定的條件下的。 例如，北海（North Sea的海水問題較多，但可以用普通不銹鋼處理，大概是因為海水較冷。而 來自紅海（Red Sea的海水比較溫?zé)?，具有很強的腐蝕性，因此需要使用更好、更貴的不銹鋼。 在膜系統(tǒng)中，有效的清洗系統(tǒng)有助于防止不銹鋼的部分銹蝕，而且終有一天通過徹底地 清洗可以解決這個問題。更好的清洗方式可以用硝酸使不銹鋼表面鈍化。實踐證明這種 操作 可以使系統(tǒng)保持許多年，除非系統(tǒng)很快被腐蝕。 在膜系統(tǒng)中一般只使用高質(zhì)量的高分子材料，包括聚砜（PSO）聚偏二氟乙烯（PVDF）、C PVC、Delrin和一些其它耐化學(xué)品、耐溫的機械強度較高的材料。然而，

60、在低價水市場中應(yīng) 用最廣泛的是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），因為對于這類場合它們已可以適用了。 以下產(chǎn)品是純質(zhì)材料： ABS 在水脫鹽系統(tǒng)中是非常有用的材料； Delrin 亦稱為DOM ;是一種非常好的材料，最大的缺陷是抗低pH環(huán)境的能力較差； PE-聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性好，但溫度穩(wěn)定性有限； PP聚丙烯是一個純化學(xué)的耐受力強的高分子材料，溫度穩(wěn)定性有限，但已有增強的趨 勢； PSO-在膜應(yīng)用工程中有許多不同類型的聚砜材料。在膜系統(tǒng)中它具有完全地耐溫和耐 pH能力。其主要缺點是易脆，且對酮和芳香族化合物較敏感； PVC PVC大都用于低壓管，價格便宜，但有很嚴(yán)格的溫度限制，只能用于無特殊要求