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2010-03-25 09:38:10
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  1、 反渗透膜类型
   
        依据影响膜性能因素目前较常用的膜类型可分为以下几类:

        ①醋酸纤维膜(CA膜)

        CA膜又可以分为平膜、管式膜和中空纤维膜几类。CA膜具有反渗透膜所需的三个基本性质:高透水性、对大多数水溶性组分的渗透性相当低、具有良好的成膜性能。
   
        ②聚酰胺膜(PA膜)
   
        聚酰胺膜又可以分为脂肪族聚酰胺膜、芳香聚酰胺膜(成膜材料为芳香聚酰胺、芳香聚酰胺-酰肼以及一些含氮芳香聚合物)
   
        ③复合膜
   
这是近些年来开发的一种新型反渗透膜,它是由很薄的而且致密的符合层与高空隙率的基膜复合而成的,它的膜通量在相同的条件下比非对称膜高约50%-100%。目前复合膜有以下几种:
        a.交联芳香族聚酰胺复合膜(PA);
        b.丙烯-烷基聚酰胺和缩合尿素复合膜;
        c.聚哌嗪酰胺复合膜;
        d.氧化锆-聚丙烯酸复合膜。

    2、反渗透装置型式

        1、 板框式反渗透装置 


        这种形式的装置由Aerojet通用公司发展起来的,教适合于小的和低压工厂。膜支撑体在一种圆形平板上,这块平板称为多孔板,常见的有不锈钢多孔板和聚氯乙烯多孔板,产水通过多孔板汇集起来。这种装置存在以下缺点:①安装和维护费用高,②进料分布不均匀,③流槽窄,④多级膜装卸复杂,⑤单位体积中膜的比表面积低,产水量少。

        尽管有这些缺点,但由于它的结构简单可靠,体积比管式装置小,在小规模的生产场所还是有一定的优势的。
       
      

 
2 管式反渗透装置

        这种装置在实际应用中是很有意义的。它能够处理含悬浮颗粒和溶解性物质的液体,像沉淀一样在管式装置中把料液进行浓缩,运行期间系统处处都可以保持良好的排水作用,适当调节水力条件,常常可以预防溶液的浓缩弄脏或堵塞膜。其主要优缺点可以归纳如下:

         优点:①能够处理含悬浮固体的溶液,②合适的流动状态就可以防止浓差极化和膜污染等,并容易调整。
        缺点:①设备端部用膜较多,装置制造和安装费用较昂贵。②单位体积中膜的比表面积小。③必须把管子外部包起来。④要使用支 撑材料

        3、 螺旋式反渗透装置

 

        美国通用原子公司(Gulf General Atomic Co)发展了这种装置。这种螺旋式结构的中间为多孔支撑材料,两边是膜的“双层结构”,它的末端是冲孔的塑料管。双层膜的边缘与多孔支撑材料密封形成一个膜袋(收集产水),在膜袋之间再铺上一层隔网,然后沿中心管卷绕这种多层材料(膜/多孔支撑材料/膜/料液隔网),就形成了一个螺旋式反渗透组件。将卷好的螺旋式组件,放入压力容器中,就成为完整的螺旋式反渗透装置。使用这种螺旋式反渗透装置时应注意:①中心管主要褶皱处的泄露②膜及支撑材料在粘结线上发生皱纹③胶线太厚可能会产生张力或压力不均匀④支撑材料的移动会使膜的支撑不合理,导致平衡线移动⑤膜上有小孔洞,这是由于膜的质量不合格所致。

        目前,美国制作螺旋式组件已实现机械化,采用一种0.91m滚压机,连续喷胶将膜与支撑材料粘密封结在一起,并滚转成螺旋式组件,牢固后不必打开即可使用。
       螺旋式组件的主要优缺点是:

        优点:①单位体积中膜的表面积比率大②压力导管的设计简单,具有扰性,安装和更换容易,结构可以紧密放在一起。
        缺点:①料液含悬浮固体时不适宜②料液流动路线短③压力消耗高④再循环浓缩困难。                           a1f076f8decd138a8bc7d959355e6e0b.jpg                                                                                                                         

4、 中空纤维式反渗透装置

        美国杜邦公司和道斯化学公司提出用纯中空纤维素作为反渗透膜,制造出中空纤维式反渗透装置。这种装置类似于一端封死的热交换器,其中含有外径50μm、内径25μm;装成一种圆柱形耐压容器中,或是将中空纤维弯成U形装入耐压容器中,由于这种中空纤维极细,通常可以装填几百万根。高压溶液从容器旁打进去,经过中空纤维膜的外壁,从中空纤维管束的另一端把渗透液收集起来,浓缩后的料液从另一端连续排掉。

        中空纤维式反渗透装置的主要优缺点如下:
        优点:①单位体积中膜的表面积比率高,一般可达到16000-30000m2/m3,因此组件可以小型化;②膜不需支撑材料,中空纤维本身可以受压而不破裂。
        缺点:①膜表面去污困难,料液需经严格预处理;②中空纤维膜一旦损坏是无法更换的。

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        目前应用的最多的是卷式膜组件。下表是上述反渗透膜的优缺点的比较:

几种常用的反渗透膜组件
类型 优点 缺点 使用状况
框板式 结构紧凑、简单、牢固、能承受高压,使用强度较高,工艺简便 装置成本高,流动状态不好,浓差极化严重;易堵塞,不易清洗。 适于小容量规模;已商业化
管式 容易清洗和更换;原水流动状态好,压力损失小,耐较高压力;能处理含有悬浮物的、黏度高的或者能析出固体等易堵塞流水通道的溶液体系 装置成本高,管口密封较难;膜的堆积密度小 适于小容量规模;已商业化
螺旋式 膜的堆积密度大,结构紧凑;可使用强度好的平板膜;价格低廉。 制作工艺和技术较复杂,密封较困难;易堵塞,不易清洗,不宜在高压下操作 适于大容量规模;已商业化
中空纤维膜 膜的堆积密度大,不需外加支撑材料;浓差极化可忽略;价格低廉。 制作工艺和技术较复杂,易堵塞,不易清洗 适于大容量规模;已商业化
 

         由此我们可以给优质反渗透装置作出以下要求:

         ① 对膜能提供合适的支撑                                                                           
         ② 处理溶液在整个膜面上必须均匀分布
         ③ 在最小能耗情况下,对处理溶液提供良好的流动状态
         ④ 单位体积中膜的有效面积比率高
         ⑤ 组件容易拆卸和更换
         ⑥ 便于膜的拆卸和组装
         ⑦ 在运行压力下,有效的工作时安全与可靠性高
         ⑧ 外部泄露能尽可能从压力的变化上发现
         ⑨ 建造、维护费用都是方便的。

         目前流行的这四种装置的一些主要特性比较:                                                                                        
 

种 类 膜装填密度m2/m3 操作压力MPa 透水量m3/m2*d 单位体积产水量m3/m3*d
板框式  493 5.6 0.2 500
管 式 330 5.6 1.02 336
螺旋式 660 5.6 1.02` 673
中空纤维式 9200 2.8 0.073 673 

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