膜處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1、膜處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由于我國分離膜行業(yè)發(fā)展較晚，出臺(tái)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)較少，其中膜與膜組件標(biāo)準(zhǔn)有21 項(xiàng)，與膜產(chǎn)品相關(guān)的裝置標(biāo)準(zhǔn)有24 項(xiàng)，全部為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，除5 項(xiàng)為國家標(biāo)準(zhǔn)外，其他均為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為27 項(xiàng)。標(biāo)準(zhǔn)作為行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要步驟，起著肯定已有成果、引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展方向的重要作用，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。因此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)促進(jìn)膜產(chǎn)業(yè)科學(xué)化、規(guī)范化管理，引導(dǎo)膜產(chǎn)業(yè)朝著健康有序的方向發(fā)展，推動(dòng)膜技術(shù)廣泛應(yīng)用起到了重要的技術(shù)支撐作用。膜產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)膜產(chǎn)品的相關(guān)性能指標(biāo)繁多，主要有分離透過性能、物理性能和化學(xué)性能三大類，其中分離透過性能包括:產(chǎn)水量、水通量、純水透過率、截留分子質(zhì)量（

2、切割分子質(zhì)量）、截留率、脫鹽率、回收率、最大孔徑、平均孔徑、孔徑分布、孔隙率、氣密性及完整性等;膜物理性能有:結(jié)構(gòu)性能（外觀、膜面積、膜厚、膜絲內(nèi)外徑）、機(jī)械性能 （拉伸強(qiáng)度、爆破強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、柔潤指數(shù)、斷裂伸長率）、電性能 （荷電性、Zeta電位）、親水性（接觸角）及耐熱性（最高操作溫度）等;膜化學(xué)性能有：化學(xué)穩(wěn)定性（化 學(xué)相容性）、耐氧化性（短時(shí)余氯耐受限度、過氧化氫耐受限度）、耐酸堿性（運(yùn)行及清洗 pH 范圍 ）及耐污染性能等。膜分離透過性能反映了濾膜的適用范圍，物理性能和化學(xué)性能反映了濾膜的使用條件。膜分離透過性能是膜產(chǎn)品最重要的技術(shù)指標(biāo)，相關(guān)研究和測試方法較多，也是現(xiàn)有膜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的

3、主要技術(shù)內(nèi)容，膜物理和化學(xué)性能指標(biāo)除結(jié)構(gòu)性能外，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還是空白。膜與膜組件標(biāo)準(zhǔn)分析膜產(chǎn)品按膜分離過程分類為微濾（MF）膜、超濾（UF）膜、納濾（NF）膜、反滲透 （RO）膜及離子交換膜等；按膜組件型式分類可分為平板膜、卷式膜、中空纖維膜（柱 式、簾式）及管式膜、碟管式膜等。通用標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn)包括膜分離技術(shù)術(shù)語（GB/T20103 2006）和膜組件及裝置型號(hào)命名（GB/T20502 2006）。其中GB/T20103 2006 標(biāo)準(zhǔn)界定了膜分離領(lǐng)域包括電滲析、反滲透、納濾、超濾、微濾、氣體分離膜及離子交換膜的常用術(shù)語，對(duì)膜分離技術(shù)領(lǐng)域的221 條術(shù)語進(jìn)行了定義，適用于膜與膜材料、膜組件、液體分

4、離、氣體分離及其他膜分離過程。GB/T20502 2006 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了膜組件及裝置型號(hào)的命名規(guī)則，適用于反滲透、納濾、超濾、微濾、氣體分離膜、電滲析及電去離子裝置。反滲透(RO)膜標(biāo)準(zhǔn)反滲透膜標(biāo)準(zhǔn)有4項(xiàng) :中空纖維反滲透膜測試方法(HY/T049 1999)、 中空纖維反滲透技術(shù)中空纖維反滲透組件(HY/T054.1 2001)、 中空纖維反滲透技術(shù)中空纖維反滲透組件測試方法(HY/T054.2 2001)和卷式反滲透膜組件測試方法(HY/T107 2008)。HY/T049 1999 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了中空纖維反滲透膜除鹽率和水通量的測試條件和測試方法，適用于進(jìn)水為自來水、苦咸水及海水的中空纖維反滲

5、透膜的測試。在測試前要進(jìn)行試樣制備，將膜絲用環(huán)氧樹脂粘結(jié)于尼龍管或橡皮塞上，然后將固化的膜樣裝入測試管中在測試裝置上進(jìn)行測試，但對(duì)樣品的制備及測試管的要求沒有做出具體詳細(xì)的規(guī)定或說明。水通量的測定用量筒和秒表測量，不要求恒溫，測得的數(shù)據(jù)查表換算成25 時(shí)的數(shù)值。HY/T107 2008 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了卷式反滲透膜元件脫鹽率、回收率、產(chǎn)水量、水通量、密封泄漏點(diǎn)及氣密性6 個(gè)參數(shù)的測試方法。脫鹽率可按氯化鈉濃度法或電導(dǎo)率法計(jì)算。目前，中空纖維反滲透膜已很少見，工程中應(yīng)用的幾乎全為卷式反滲透膜，但是缺乏對(duì)卷式反滲透膜元件性能技術(shù)要求做出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)檢機(jī)構(gòu)只能根據(jù)廠家的標(biāo)稱值進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，評(píng)判尺度不統(tǒng)一

6、。由時(shí)代沃頓公司承擔(dān)起草的海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卷式聚酰胺復(fù)合反滲透膜元件發(fā)布實(shí)施后將解決這一問題。納濾(NF)膜標(biāo)準(zhǔn)納濾膜標(biāo)準(zhǔn)有1 項(xiàng)，即納濾膜及其元件(HY/T113 2008)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了納濾膜及其元件的分類與型號(hào)、要求、檢測、檢驗(yàn)規(guī)則等。技術(shù)要求規(guī)定了在標(biāo)準(zhǔn)條件下納濾膜對(duì)于一價(jià)離子及二價(jià)離子的水通量和脫除率，脫鹽率可按重量法或電導(dǎo)率法測量。一價(jià)離子以500mg/L 的 NaCl 為測試液，脫除率應(yīng)不小于30%;二價(jià)離子以2000mg/L的MgSO4為測試液，脫除率應(yīng)不小于 90%。超濾(UF)膜標(biāo)準(zhǔn)超濾膜標(biāo)準(zhǔn)有3 項(xiàng) :中空纖維超濾膜測試方法(HY/T050 1999)、 中空纖維超濾膜組件(

7、HY/T062 2002)和超濾膜及其組件(HY/T112 2008)HY/T050 1999 規(guī)定了純水透過率、截留分子質(zhì)量及截留率的測定方法。所用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)聚乙二醇測試液濃度定為 5000mg/L,操作上不易實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該給出一個(gè)允許 誤差范圍；所用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)牛血清蛋白測試液濃度為10003000mg/L,范圍太寬，不 科學(xué)。關(guān)于純水透過率的測試條件，對(duì)測試結(jié)果有重要影響的測試液溫度及回收率，標(biāo)準(zhǔn)中未做出規(guī)定，缺乏嚴(yán)格性。HY/T062 2002 規(guī)定了中空纖維超濾膜組件的分類與型號(hào)、要求、試驗(yàn)方法等。其中試驗(yàn)方法均要求按HY/T050 1999 的規(guī)定操作，但這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)有不對(duì)應(yīng)的地方，例如在HY

8、/T050 1999 中找不到“外觀檢測 ”和 “滲漏檢測 ”的規(guī)定;另外所用術(shù)語也存在不統(tǒng)一，例如HY/T062 2002 中 “純水通量”指標(biāo)在HY/T050 1999 中以“純水透過率”表述。HY/T112 2008規(guī)定了對(duì)超濾膜的技術(shù)要求，專門規(guī)定了用于海水預(yù)處理的超濾膜組件的技術(shù)要求。純水通量及截留性能試驗(yàn)方法要求按HY/T050 1999 的規(guī)定執(zhí)行。另外，規(guī)定了完整性檢測、滲漏檢驗(yàn)及耐壓性能試驗(yàn)的方法，但后兩者按廠家標(biāo)稱的最大工作壓力測試，無統(tǒng)一確定的測試壓力規(guī)定。耐壓性能試驗(yàn)要求在標(biāo)稱的最大跨膜壓差下運(yùn)行1224h,測試周期過長。微濾(MF)膜標(biāo)準(zhǔn)微濾膜標(biāo)準(zhǔn)有6 項(xiàng) :微孔濾膜

9、孔性能測定方法(HY/T039 1995)、 中空纖維微孔濾膜測試方法(HY/T051 1999)、 微孔濾膜(HY/T053 2001)、 中空纖維微濾膜組件(HY/T061 2017)、 聚偏氟乙烯微孔濾膜(HY/T065 2002)及聚丙烯中空纖維微孔膜(HY/T110 2008)。HY/T039 1995 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了最大孔徑、平均孔徑、孔徑分布及孔隙率等性能指標(biāo)及其檢測方法。該標(biāo)準(zhǔn)適用于測定平均孔徑為0.120葩多孔膜的最大孔徑(也可用泡點(diǎn)壓力表示)、平均孔徑、孔徑分布及孔隙率，測試對(duì)象為膜片。測定裝置采用HY/T038 1995規(guī)定的CTL -D 型膜孔徑測定儀，該裝置為杭州水處理中

10、心自制，不具有通用性。HY/T051 1999 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用泡點(diǎn)壓力法測試中空纖維微孔濾膜最大孔徑的方法及水通量(又稱純水透過率)測試方法。HY/T053 2001 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了微孔濾膜的產(chǎn)品標(biāo)記、要求、試驗(yàn)方法等。規(guī)定了膜的厚度范圍、親水性和疏水性微孔濾膜泡點(diǎn)壓力及通量值。泡點(diǎn)壓力測定按HY/T0391999規(guī)定執(zhí)行，通量是將濕潤的直徑為 47mm的膜片裝在過濾器上在0.09MPa的負(fù)壓條件下測得，不要求恒溫，根據(jù)實(shí)測水溫時(shí)的通量值，用溫度校正因子換算成25 的通量。HY/T061 2017 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了殼式和無殼式中空纖維微濾膜組件的要求、檢測方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。本標(biāo)準(zhǔn)適用

11、于殼式和無殼式中空纖維微濾膜組件的科研、生產(chǎn)、使用和管理。HY/T065 2002 標(biāo)準(zhǔn)適用于氣體凈化用的聚偏氟乙烯微孔濾膜。過濾精度分為0.01葩和0.3葩兩種，性能要求中規(guī)定了空氣通量、孔隙率和截留率指標(biāo)值。過濾精度與截留率采用氣溶膠和完整性試驗(yàn)方法測定，孔隙率用汞壓儀測定。HY/T110 2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聚丙烯中空纖維微孔膜產(chǎn)品的分類及型號(hào)、要求、試驗(yàn)方法等。分別規(guī)定了疏水性膜和親水性膜的最大孔徑、孔隙率、氣體通量。對(duì)膜絲的平均直徑和壁厚做出了相應(yīng)的規(guī)定。最大孔徑、純水通量按HY/T051 1999規(guī)定執(zhí)行，孔隙率按HY/T065 2002 規(guī)定執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了膜絲平均直徑、壁厚和氣

12、體流量的測量方法。簾式膜標(biāo)準(zhǔn)簾式膜標(biāo)準(zhǔn)有1 項(xiàng)，即中空纖維簾式膜組件(GB/T25279 2010)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于中空纖維簾式微孔濾膜組件和中空纖維簾式超濾膜組件兩類。規(guī)定了膜組件的分類與型號(hào)、要求、檢測方法、檢驗(yàn)規(guī)則等。對(duì)外觀、外形尺寸、無滲漏性及產(chǎn)水量做出了具體要求。產(chǎn)水量的測試條件:自來水，25 ， -0.02MPa。陶瓷微孔濾膜標(biāo)準(zhǔn)陶瓷微孔濾膜標(biāo)準(zhǔn)有3 項(xiàng) :管式陶瓷微孔濾膜元件(HY/T063 2002)、 管式陶瓷微孔濾膜測試方法(HY/T064 2002)及陶瓷微孔濾膜組件(HY/T1042008)。HY/T063 2002 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了管式陶瓷微孔濾膜元件的外觀、尺寸公差、性能要

13、求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則等。性能要求包括:最大孔徑、平均孔徑、孔隙率、純水通量、彎曲強(qiáng)度及耐酸堿性能。性能測試方法按HY/T064 2002 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。HY/T064 2002 標(biāo)準(zhǔn)與HY/T063 2002配套。HY/T104 2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了陶瓷微孔濾膜組件的分類與型號(hào)、要求(包括主要尺寸、使用條件等)、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則等。離子交換膜標(biāo)準(zhǔn)離子交換膜標(biāo)準(zhǔn)有1 項(xiàng)，即電滲析技術(shù)異相離子交換膜(HY/T034.2 1994)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電滲析異相離子交換膜的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則等。指標(biāo)包括外觀、含水率、交換容量、面電阻及選擇透過率。膜產(chǎn)品裝置標(biāo)準(zhǔn)膜產(chǎn)品通過組裝成裝置或設(shè)備應(yīng)用于許多行

14、業(yè)，裝置標(biāo)準(zhǔn)的建立促進(jìn)了膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用。反滲透膜產(chǎn)品裝置標(biāo)準(zhǔn)有:反滲透水處理設(shè)備(GB/T19249 2003)反滲透系統(tǒng)膜元件清洗技術(shù)規(guī)范(GB/T23954 2009)純水機(jī)(CJ/T168 2002)生活垃圾滲濾液碟管式反滲透處理設(shè)備(CJ/T279 2008)反滲透海水淡化裝置(CB/T3753 1995)火電廠反滲透水處理裝置驗(yàn)收導(dǎo)則(DL/T951 2005)反滲透裝置(HCRJ065 1999)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求反滲透水處理裝置(HJ/T270 2006)反滲透裝置完好要求和檢查評(píng)定方法(SJ/T31455 1994)飲用純凈水制備系統(tǒng)SRO 系列反滲透設(shè)備(HY/T068

15、2002)膜法水處理反滲透海水淡化工程設(shè)計(jì)規(guī)范(HY/T074 2003);納濾膜產(chǎn)品裝置標(biāo)準(zhǔn)有:納濾裝置(HY/T1142008);超濾膜產(chǎn)品裝置標(biāo)準(zhǔn)有:超濾水處理設(shè)備(CJ/T170 2002)中空纖維超濾裝置(HY/T060 2002)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求超濾裝置(HJ/T271 2006)火力發(fā)電廠超濾水處理裝置驗(yàn)收導(dǎo)則(DL/Z952 2005)家用和類似用途超濾凈水機(jī)(QB/T4143 2010);微濾膜產(chǎn)品裝置標(biāo)準(zhǔn)有:微濾水處理設(shè)備(CJ/T169 2002)， GTL-D 型膜孔徑測定儀(HY/T038 1995)，聚偏氟乙烯微孔濾膜折疊式過濾器(HY/T066 2002)，中

16、空纖維微孔濾膜裝置（HY/T103 2008）;離子交換膜產(chǎn)品裝置標(biāo)準(zhǔn)有:電滲析技術(shù)電滲析器（HY/T034.3 1994），電去離子膜堆（組件） （HY/T120 2008），環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求電滲析裝置（HJ/T334 2006）。膜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)內(nèi)容分析超濾膜截留性能超濾膜的截留性能包括截留分子質(zhì)量和截留率兩項(xiàng)指標(biāo)，是超濾膜最重要的分離性能指標(biāo)。截留率是指超濾膜截留特定溶質(zhì)占溶液總特定溶質(zhì)的比率，截留分子質(zhì)量是指膜對(duì)某種特定溶質(zhì)截留率達(dá)到90%以上時(shí)的最小分子質(zhì)量。它們是反映膜孔徑大小和分布的替代參數(shù)，決定了超濾膜的分離性能。我國超濾膜的3 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于截留性能的測試，都采用標(biāo)準(zhǔn)HY/

17、T050 1999的方法。在該標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定用于超濾膜截留性能的測量的基準(zhǔn)物質(zhì)為以下幾種:聚乙二醇（分子質(zhì)量為6000 10000、20000u）;細(xì)胞色素C（分子質(zhì)量為13000U）;卵清蛋白 （分子質(zhì)量為45000U）;牛血清蛋白（分子質(zhì)量為67000U）。盡管目前已經(jīng)有較多的基準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)用于超濾膜截留性能的測試，但是這些化合物并不完全具備超濾膜截留性能檢測用基準(zhǔn)物質(zhì)的特性，不能很好地滿足準(zhǔn)確測定超濾膜截留性能的要求。主要存在如下問題:單一化合物分子質(zhì)量分布不集中，凝膠色譜測試測得重均/數(shù)均分子質(zhì)量比值（Mw/Mn）1.1 ，不適合用作基準(zhǔn)物質(zhì);聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷及葡聚糖等化合物雖然具備純度

18、高、性質(zhì)穩(wěn)定、分子質(zhì)量分布窄等優(yōu)點(diǎn)，但是這類化合物的分子構(gòu)型為線型且濃度隨環(huán)境變化而變化， 不能確切地表征超濾膜的截留性能，測出的截留率不可靠。牛血清蛋白和卵清蛋白等蛋白質(zhì)雖然具有分子質(zhì)量分布范圍非常小、分子形狀基本呈圓球形等優(yōu)點(diǎn)，但是蛋白質(zhì)的球形是非剛性的，容易受到測試條件（如壓力和溫度變化）的影響。另外，可用的蛋白質(zhì)分子質(zhì)量只有極少數(shù)幾種，而且蛋白質(zhì)的價(jià)格昂貴。更為嚴(yán)重的是，牛血清蛋白等蛋白質(zhì)類物質(zhì)對(duì)膜材料的吸附性強(qiáng)易造成測試結(jié)果誤差大，尤其是對(duì)于聚砜超濾膜，且這種吸附甚至是不可逆的。目前，工程中大量應(yīng)用100000U以上截留分子質(zhì)量的超濾膜，但測試標(biāo)準(zhǔn)中 基準(zhǔn)物質(zhì)的最高分子質(zhì)量只有67000U,無法滿足測試需要。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，超濾膜表面改性后可能發(fā)生顯著變化，如吸附了功能性物質(zhì)或者帶有電荷，在此情況下利用傳統(tǒng)的基準(zhǔn)物已經(jīng)不能夠準(zhǔn)確測量超濾膜的截留性能。基于現(xiàn)有基準(zhǔn)物質(zhì)存在的不足及行業(yè)對(duì)超濾膜截留性能測試的需求，亟待開發(fā)性能優(yōu)良的系列基準(zhǔn)物。微濾膜孔徑微濾膜的孔徑與膜的分離性能和通量密切相關(guān)，是微濾膜最重要的特性表征參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)HY/T051 1999 根據(jù)泡點(diǎn)法測定濾膜最大孔徑，但是該方法是建立在膜孔為均勻通直圓孔的假設(shè)條件下，所測得的結(jié)果與實(shí)際相比往往存在誤差。因?yàn)槲V膜孔是極其復(fù)雜和不規(guī)則的，對(duì)于微濾膜而言，孔徑是指貫通于膜兩表面的孔通道中最窄細(xì)處的通道半徑，