(高清版)GB∕T 38511-2020 中空纖維膜使用壽命評價(jià)方法

ICS19.020國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T38511—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國分離膜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC382)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：天津膜天膜科技股份有限公司、廣州中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所、北京科泰興達(dá)高新技術(shù)有限公司、山東招金膜天股份有限公司、三達(dá)膜科技(廈門)有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)水資源國家工程研究中心有限公司、煙臺金正環(huán)保科技有限公司、北京碧水源膜科技有限公司、海南立昇凈水科技實(shí)業(yè)有限公司、杭州求是膜技術(shù)有限公司、寧波水藝膜科技發(fā)展有限公司、天津膜天膜工程技術(shù)有1GB/T38511—2020中空纖維膜使用壽命評價(jià)方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水處理用中空纖維膜使用壽命的評價(jià)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于水處理用中空纖維超濾膜和中空纖維微濾膜使用壽命的評價(jià)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T20103膜分離技術(shù)術(shù)語3術(shù)語和定義GB/T20103界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了GB/T20103中空纖維膜hollowfibermembrane外型為纖維狀、空心的具有自支撐作用的膜。[GB/T20103—2006,定義2.1.28][GB/T20103—2006,定義5.1.2]由起分離作用的一層極薄表皮層和較厚的起支撐作用的海綿狀或指狀多孔層組成，切割分子量在幾百至幾百萬的膜。注2:超濾膜多數(shù)為非對稱膜。[GB/T20103—2006,定義5.1.1]單位時(shí)間內(nèi)單位膜面積透過組分的量。[GB/T20103—2006,定義2.1.33]跨膜壓差transmembranepressuredifference膜進(jìn)水側(cè)與產(chǎn)水側(cè)的壓力之差。23.63.7利用化學(xué)藥劑去除膜的污染物的過程。[GB/T20103—2006,定義7.2.3.8在規(guī)定的運(yùn)行條件下，膜元件、組件或裝置單位時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的產(chǎn)品水的量。[GB/T20103—2006,定義2.2.10]3.9使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)expectedparameterforservicelifeevaluation在規(guī)定的跨膜壓差、水溫和污染物濃度條件下，中空纖維膜經(jīng)多次連續(xù)產(chǎn)水和化學(xué)清洗，根據(jù)膜因受污染導(dǎo)致比通量衰減至無法恢復(fù)下限值時(shí)的單位膜面積總產(chǎn)水量和擬設(shè)計(jì)平均運(yùn)行通量的值，計(jì)算膜的可使用時(shí)間，表征膜在該特定條件下使用壽命的參考數(shù)值。4評價(jià)方法在一定的跨膜壓差、水溫和污染物濃度條件下，對中空纖維膜進(jìn)行多次連續(xù)運(yùn)行產(chǎn)水和化學(xué)清洗試驗(yàn)，計(jì)算試驗(yàn)過程中膜的比通量，在確保截留性能的情況下，根據(jù)膜因受污染導(dǎo)致比通量衰減至無法恢復(fù)下限值時(shí)的單位膜面積總產(chǎn)水量和擬設(shè)計(jì)平均運(yùn)行通量的值，計(jì)算中空纖維膜在此條件下的可使用時(shí)間，以該可使用時(shí)間表征中空纖維膜在一定的跨膜壓差、水溫和污染物濃度條件下的使用壽命。4.2試驗(yàn)條件截取外觀完好的待測中空纖維膜中間段約220mm,用水浸泡1h后漂洗，多次浸泡和漂洗至清洗4.5試驗(yàn)方案和試驗(yàn)裝置中空纖維膜使用壽命評價(jià)試驗(yàn)方案見附錄A中A.1,試驗(yàn)裝置見A.2。3GB/T38511—20204.6試驗(yàn)步驟中空纖維膜使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)試驗(yàn)步驟如下：a)取已制備的膜樣品，根據(jù)膜使用條件下污染物濃度水平的高低，選定A.1的試驗(yàn)方案，按A.2連接好試驗(yàn)裝置；b)在跨膜壓差0.10MPa、水溫25℃±1℃條件下穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)水，并開始計(jì)時(shí)，每10min記錄1次時(shí)間t,及對應(yīng)的累計(jì)產(chǎn)水量Q;c)根據(jù)Qm,按式(1)計(jì)算單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量Q,并按式(2)計(jì)算比通量Fsn;d)當(dāng)比通量衰減至表A.1中的下限值以下80%時(shí)，停止運(yùn)行產(chǎn)水，將膜按表A.1中的清洗方式清洗，記為運(yùn)行1次；e)以Q為橫坐標(biāo)，F(xiàn)m為縱坐標(biāo)作圖，并擬合為相關(guān)系數(shù)在0.99以上的Qm-F.回歸方程，根據(jù)方程計(jì)算Fsm的值為表A.1中的下限值時(shí)的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量Qn,記為本次運(yùn)行的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量；f)重復(fù)步驟b)～e),進(jìn)行多次運(yùn)行試驗(yàn)，直到比通量F,衰減至表A.1中的下限值以下80%,且清洗后比通量仍無法恢復(fù)至下限值以上時(shí)，停止試驗(yàn)；g)根據(jù)每次運(yùn)行中計(jì)算的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量Q,,按式(3)計(jì)算整個(gè)試驗(yàn)中膜的單位膜面積總產(chǎn)水量Qz;h)根據(jù)單位膜面積總產(chǎn)水量Q?和膜的擬設(shè)計(jì)平均運(yùn)行通量Fa,按式(4)計(jì)算該運(yùn)行條件下膜的使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)t;i)以上試驗(yàn)平行進(jìn)行3組，取算術(shù)平均數(shù)，試驗(yàn)示例參見附錄B。4.7數(shù)據(jù)處理4.7.1單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量中空纖維膜的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量Q。,按式(1)計(jì)算：式中：…………Qm——試驗(yàn)記錄的第n個(gè)運(yùn)行產(chǎn)水時(shí)間內(nèi)膜的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量，單位為升每平方米(L/m2);Qm——試驗(yàn)記錄的第n個(gè)運(yùn)行產(chǎn)水時(shí)間內(nèi)膜的累計(jì)產(chǎn)水量，單位為毫升(mL);D———膜的外徑，單位為毫米(mm);L——膜的有效長度，單位為毫米(mm)。4.7.2比通量中空纖維膜的比通量F,按式(2)計(jì)算：式中：Fn——比通量，單位為升每平方米小時(shí)兆帕[L/(m2·h·MPa)];Q———t,時(shí)間內(nèi)的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量，單位為升每平方米(L/m2);Qn-1———tn-1時(shí)間內(nèi)的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量，單位為升每平方米(L/m2);tn——試驗(yàn)記錄的第n個(gè)運(yùn)行產(chǎn)水時(shí)間，單位為分(min);tn-1——試驗(yàn)記錄的第n-1個(gè)運(yùn)行產(chǎn)水時(shí)間，單位為分(min);44.7.3單位膜面積總產(chǎn)水量單位膜面積總產(chǎn)水量Qz,按式(3)計(jì)算：……………(3)式中：Q單位膜面積總產(chǎn)水量，單位為升每平方米(L/m2);Q,——單次運(yùn)行的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量，單位為升每平方米(L/m2);4.7.4使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)中空纖維膜的使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)t,按式(4)計(jì)算：式中：…………t——中空纖維膜使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)，單位為小時(shí)(h);Q?——單位膜面積總產(chǎn)水量，單位為升每平方米(L/m2);Fa——設(shè)計(jì)平均運(yùn)行通量，單位為升每平方米小時(shí)[L/(m2·h)]。4.8試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：e)樣品單位膜面積總產(chǎn)水量、擬設(shè)計(jì)運(yùn)行通量、使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)；5GB/T38511—2020(規(guī)范性附錄)A.1試驗(yàn)方案中空纖維膜使用壽命評價(jià)試驗(yàn)方案如表A.1所示。表A.1中空纖維膜使用壽命評價(jià)試驗(yàn)方案試驗(yàn)條件低污染物濃度水平高污染物濃度水平腐殖酸分散液濃度單位膜面積腐殖酸分散液負(fù)荷試驗(yàn)裝置及過濾運(yùn)行方式正壓試驗(yàn)裝置、死端過濾負(fù)壓試驗(yàn)裝置、死端過濾清洗方式質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的NaOH溶液+0.5%的NaClO溶液浸泡2h,多次漂洗至清洗水pH降為7.5以下比通量衰減下限值A(chǔ).2試驗(yàn)裝置中空纖維膜使用壽命評價(jià)試驗(yàn)裝置示意如圖A.1、圖A.2所示。取有效長度為200mm的中空纖且在檢定周期內(nèi)。6--—壓力表；圖A.1中空纖維膜使用壽命評價(jià)正壓試驗(yàn)裝置示意圖62——腐殖酸分散液；3--—膜樣品池；5-——水泵；6,7——調(diào)節(jié)閥；圖A.2中空纖維膜使用壽命評價(jià)負(fù)壓試驗(yàn)裝置示意圖7GB/T38511—2020(資料性附錄)中空纖維膜使用壽命評價(jià)示例B.1試驗(yàn)概況取有效長度為200mm的中空纖維膜樣品，以10000mg/L的腐殖酸分散液為進(jìn)膜液，在跨膜壓差0.10MPa、水溫25℃±1℃條件下穩(wěn)定運(yùn)行，連續(xù)產(chǎn)水和清洗，計(jì)算比通量衰減至500L/(m2·h·MPa)時(shí)的單位膜面積總產(chǎn)水量，再根據(jù)設(shè)計(jì)平均運(yùn)行通量，計(jì)算膜的使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)。B.2數(shù)據(jù)處理使用壽命評價(jià)預(yù)期參數(shù)試驗(yàn)及計(jì)算步驟如下：a)在跨膜壓差0.10MPa、水溫25℃±1℃條件下穩(wěn)定運(yùn)行，每10min記錄1次時(shí)間t,及對應(yīng)的累計(jì)產(chǎn)水量Qw;b)按式(1)計(jì)算單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量Qsm,按式(2)計(jì)算比通量Fsn;c)第1次運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表B.1所示；表B.1第1次運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號記錄時(shí)間(tn)min累計(jì)產(chǎn)水量(Q)mL單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量(Q)L/m2比通量(Fs)183.146619.4324898.893256.103847.934233.34309.633211.785269.00356.952839.17……605.41803.36597.93611.82811.86510.35617.64819.59463.38623.47827.32464.17669.54888.45425.96674.63895.21405.65679.50901.67387.74d)根據(jù)表B.1的數(shù)據(jù)，以Qm為橫坐標(biāo)，F(xiàn)m為縱坐標(biāo)作圖，見圖B.1,并擬合為相關(guān)系數(shù)在0.99以上的Q-F,回歸方程；8GB/T38511—20207000.00]6000.00]F=-29301n(Q)+20205R2=0.99475.000.004000.003.000.002000.000.000.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.00900.001000.00單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量Qy/(1./m2)e)根據(jù)方程：Fs=-29301n(Qm)+20205,計(jì)算得出第1次運(yùn)行試驗(yàn)中，比通量F衰減至f)將膜樣品用0.5%NaOH溶液和0.5%NaClO溶液浸泡2h,然后用水將膜多次漂洗，至清洗和清洗恢復(fù)情況確定),分別繪制Qm-F,的對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)圖，并擬合為相關(guān)系數(shù)在0.99以上的表B.2第1～6次運(yùn)行試驗(yàn)所得Qsn-Fs,回歸方運(yùn)行次數(shù)(n)Qsm-Fs,回歸方程F,=500時(shí)的單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量(Qn)L/m21Fs=-2930ln(Qm)+20205833.222Fg=-997In(Qsm)+6646.2475.683Fsn=—609.91n(Qm)+3577.84Fn=—509.51n(Qm)+2863.45F=—417.91n(Qm)+2016.26Fsm=—331.61n(Qm)+1644.4h)繼續(xù)進(jìn)行第7次試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表B.3所示；9GB/T38511—2020表B.3第7次運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(n)記錄時(shí)間(tn)min累計(jì)產(chǎn)水量(Qm)mL單位膜面積累計(jì)產(chǎn)水量(Qm)L/m2比通量(Fs)1421.9729.24313.69試驗(yàn)結(jié)束；i)根據(jù)表B.2中數(shù)據(jù)，按式(3)計(jì)算單位膜面積總產(chǎn)水量：Qz=Q?+Q?+Q?+Q?+Q?+Q?=833.22+475.68+155.47+103.41+37.64+31.54=1636.96(L/m2);j)平行進(jìn)行3組試驗(yàn)，得3組試驗(yàn)Q?的算術(shù)