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膜分离技术的应用

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发表于 2006-3-28 13:54:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
产品概述
        膜分离技术的大规模商业应用是从20世纪60年代的海水淡化工程开始的。目前除大规模用于海水、苦咸水的淡化及纯水、超纯水生产外,还用于食品工业、医药工业、生物工程、石油、化学工业、环保工程等领域。
    膜产业将是21世纪新型十大高科技产业之一,它与光纤、超导等技术一样将成为主导未来工业的六大新技术之一。
    无机膜及其特点
    无机膜是固体膜的一种,它是由无机材料,如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的。
    无机膜具有聚合物分离膜所无法比拟的一些优点:
    1. 具有优异的化学稳定性,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂,可以采用比有机膜更广泛的清洗方法进行清洗
    2. 机械强度大,担载无机膜可承受几十个大气压的外压,并可反向冲洗
    3. 抗微生物能力强,不与微生物发生作用,可以在生物工程及医学科学领域中应用
    4. 耐高温,一般均可在400度下操作,最高可达800度以上
    5. 孔径分布窄,分离效率高
    膜分离技术特点
    与传统的蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等分离技术相比,膜分离具有以下特点:
     ■膜分离通常是一个高效的分离过程
     ■膜分离过程的能耗(功耗)通常比较低
     ■多数膜分离过程的工作温度在室温附近,特别适用于对热敏物质的处理
     ■膜分离设备本身没有运动的部件,工作温度又在室温附近,所以很少需要维护,可靠度很高。它的操作十分简单,而且从开动到得到产品的时间很短,可以在频繁的启、停下工作。
     ■膜分离过程的规模合处理能力可在很大范围内变化,而它的效率、设备单价、运行费用等都变化不大。
     ■膜分离由于分离效率高,通常设备的体积比较小,占地较少。
   
        我公司产品的研究已经经历了11个春秋,试验室试验,小型放大试验、应用性实验证明,真正的解决了无机膜成本高、工业化应用困难、使用性能差的难题,有巨大的发展前景和广阔的市场需求。
    过滤元件外形为中间有放射状滤液通道的圆盘形,与传统无机膜相比,在相同规格直径结构条件下,提高过滤面积1—2倍,该圆盘形过滤元件主要成份85%以上为SiO2,化学性能稳定,精密度高。如安装在过滤设备上,将大大降低过滤机的体积,提高过滤效率。也解决了无机膜、有机膜成本高、耐温低、耐酸碱性能差、机械强度低,孔径不均匀等问题。
   
        微滤、超滤膜元件动态过滤机性能特点:
        我公司生产的微滤、超滤膜元件静态过滤机系列产品,2004年5月获卫生部涉及饮用水卫生安全产品卫生许可证书。微滤、超滤膜元件动态过滤机采用本公司硅藻土膜元件为滤材,机体材质可根据用户要求选用优质碳素钢或不锈钢。
    DLP4-*型动态过滤机特点如下:
    (1) 连续过滤,可获得大而稳定的流量,生产效率高;
    (2) 适应能力强,对入口料浆浊度变化不敏感,无需对进料滤液进行预处理;
    (3) 过滤澄清度高;
    (4) 过滤效果好,滤饼含固率为25~70%,出料浓度可调,适用面宽;
    (5) 无需拆卸滤板,不停机不拆机冲洗,维持过滤介质的高过滤能力,使设备在连续运行中保持近乎恒定的流量;
    (6) 洗涤方便,洗涤过滤可同时进行,在过滤过程中向滤室内注入洗涤液,即能置换出母液,连续并流洗涤,完成母液置换洗涤;
    (7) 全封闭结构,能避免二次污染,易实现无菌操作,臭味以及有害浆料不能溢出;
    (8) 过滤成本低,无需添加任何助滤剂或絮凝剂,节约滤料开支;
    (9) 低压恒速过滤,动力能耗低,工作压力≤0.6Mpa;
    (10) 可回收滤液中的有用产品;
    (11) 属新型环保产品,大大减轻了传统静态过滤机因添加助滤剂造成的经济损失和排放污染;
    (12) 操作方便,减轻了操作工人的劳动强度,改善了过滤操作环境的卫生条件。
   
    设备主要性能:
    过滤面积:可选
    滤水流量:每平米1吨/小时
    浊度:≤5(NTU)
    工作压力:≤0.6Mpa
    过滤精度:0.1~1.0μm
    材质:优质碳素钢
    耐温:140℃
   
    无机膜的应用
        微滤膜的应用范围较广,因要处理的流体、操作规模、操作环境总是不同,故没有一种孔径设计能满足所有用户的要求,因而孔径的大小应根据应用领域和要求的不同而相应不同。
    微滤膜的应用范围如下表:
    微滤膜的应用范围如下表:
   
    孔径 / μ m
     用 途
     
    12
     微生物学研究中分离细菌液中的悬浮物
     
    3 ~ 8
     食糖精制,澄清过滤,工业尘埃重量测定,内燃机和油泵中颗粒杂质的测定,有机液体中分离水滴(憎水膜),细胞学研究,脑脊髓液诊断,药液灌封前过滤,啤酒生产中麦芽沉淀量测定,寄生虫及虫卵浓缩
     
    1 ~ 2
     组织移植,细胞学研究,脑脊髓液诊断,酵母及霉菌显微镜监测,粉尘重量分析
     
    0.6 ~ 0.8
     气体除菌过滤,大剂量注射液澄清过滤,放射性气溶胶定量分析,细胞学研究,饮料冷法稳定消毒,油类澄清过滤,贵金属槽液质量控制,光致抗蚀剂及喷漆溶剂的澄清过滤,油及燃料油中杂质的重量分析,牛奶中大肠杆菌的监测,液体中的残渣测定
     
    0.45
     抗菌素及其它注射液的无菌试验,水、饮料、食品中大肠杆菌检测,饮用水中磷酸根的测定,培养基除菌过滤,航空油及其它油料的质量控制,血球计数用电介质溶液的净化,白糖的色泽检定,去离子水的超净化,胰岛素放射免疫测定,液体闪烁测定,液体中微生物的部分滤除,锅炉用水中氢氧化铁含量测定,反渗透进水水质控制,鉴别微生物
     
    0.2
     药液,生物制剂和热敏性液体的除菌过滤,液体中细菌计数,泌尿液镜检用水的除菌,空气中病毒的定量测定,电子工业中用于超净化
     
    0.1
     超净试剂及其它液体的生产,胶悬体分析,沉淀物的分离,生理膜模型
     
     
   
    滤技术按行业分类的应用实例:
   
    行业
     应 用 实 例
     
    实验分析
     绝对过滤收集沉淀、溶液的澄清、酶活性的测定、受体结合研究等
     
    制药
     药品原液及其制剂的除菌除杂、制药生产废水的综合治理、中药提取液微细絮状物的过滤澄清分离
     
    石油
     用于催化剂生产中的液固分离、低渗油田注入水的处理等
     
    医疗
     眼药水和静脉注射液的除菌、除颗粒等
     
    微生物学
     浓集细菌、酵母菌、霉菌、虫卵等
     
    电子
     控制和检测电子产品洁净生产场所的微粒子和细菌、超净高纯试剂杂质的清除等
     
    冶金
     冶金工业废水处理
     
    给水处理
     超纯水及饮用纯净水生产中微粒、细菌的去除等
     
    污水处理
     作为污水的处理单元,极大节省土地占用和后期处理费用、印染废水脱色等
     
     
   
   
    无机膜过滤技术在食品工业中的应用
        食品工业是微孔过滤最大的应用和开发市场,现已开发和应用的范围遍及酒类的过滤,如啤酒、白酒、黄酒、葡萄酒、果酒等的过滤除菌与澄清;果汁饮料、明胶和葡萄糖等的澄清过滤;牛奶的过滤除菌;回收啤酒渣等许多领域。
        由于膜技术在食品工业应用中需要涉及清洗和消毒等操作,同时在处理高黏度物料时还需要较高的剪切速度,因此无机膜是合适的选择,无机膜不仅具有使用寿命长,运行稳定,分离效率高等优点,对食品领域而言,可以进行原位蒸汽消毒,这对于保证食品质量是十分重要的。
    膜分离工艺在食品工业中应用的先进性
    与食品工业中应用的传统方法相比,膜技术具有显著的优越性
    1. 节能
        膜分离过程不发生相变化,具有冷杀菌优势,与相变的分离方法和其它分离方法相比,能耗低,且采用洁净能源-电力。因此膜分离技术又称节能技术。
    2. 保持色香味和营养成分
        膜分离过程是在常温下进行,因而特别适用于对热敏感的物质,如果汁、氨基酸、维生素等的分离、分级、浓缩与富集;同时膜分离工艺中物料是在闭合回路中运转,这样减少了空气中氧的影响,而热和氧都对食品加工影响很大;物料在通过膜的迁移过程中也不会发生性质的改变;膜分离过程也可用于冷法杀菌,代替沿袭的加热巴氏杀菌工艺等;所以在膜分离工艺中,可尽可能地不改变产品的色、香、味及营养成分,保持产品的原汁原味
    3. 应用范围广
        只要是大于0.1μm的物质,都可以通过我公司生产的无机膜进行滤除,可以把细菌、酵母和霉菌全部截留,而食品中的有效成分大多能透过膜。
    4. 简化流程和操作
        膜分离过程工艺操作相对简单,容易实现自动化控制,装置占地面积也少,设备维修方便,装置寿命长,三费减少。
   
        酒类的除菌和澄清微孔过滤应用于酒类的精密过滤,可大大提高酒类的澄明度。应用高分子膜或无机膜,以硅藻土作为助滤剂用于过滤啤酒,来除去啤酒中酵母菌等杂物,已有多年应用历史;用于过滤低度和高度白酒,以有效去除酒中的悬浮物,提高其透明度;用于过滤葡萄酒等其它果酒,以去除其中酵母菌和其它杂质,以及应用于中药药酒的过滤中以取代原先使用的石棉过滤等方法。
    啤酒酿造过程中的澄清和分离
        过滤是啤酒生产过程中提高产品质量的最后重要环节,尤其是当啤酒需长期销售或长期储存时,要求啤酒具有生物安全性和胶体、风味的稳定性。
    无机膜应用于啤酒生产中主要是菌体去除以澄清啤酒和从罐底沉积物中回收啤酒。
    (1) 菌体或微生物的去除
        细菌或微生物的存在会影响啤酒的风味并缩短其保质期,传统的过滤方法是采用硅藻土等进行过滤,该法可以除去酵母和一些细菌,但对细菌的截留去除并不理想,因此,在灌装前还需要采用巴氏杀菌以杀死细菌或微生物,由于涉及高温热处理,往往导致一些芳香化合物的氧化,影响啤酒的风味,同时杀菌后的菌体将残留在啤酒中。
    多孔无机膜在替代巴氏杀菌、直接进行啤酒的澄清过滤方面是一种有广阔前景的新技术,采用该技术可避免啤酒的热处理,既达到除菌澄清的目的,有保证了啤酒的风味和口感。啤酒澄清的新旧工艺比较如下:
    传统工艺:发酵-未滤啤酒离心沉降预澄清-硅藻土过滤-板框过滤-死端过滤器-灭菌过滤器
    微滤技术:发酵-未滤啤酒离心沉降预澄清-微滤制成无菌滤液
        啤酒的澄清过滤中,选择适当的膜孔径非常重要,既要使悬浮物和微生物等在膜过滤时被截留,同时又要考滤过滤后啤酒的颜色、口味及蛋白质等质量指标不发生改变。0.2μm的膜对啤酒中的蛋白质和色素截留率较高,分别达到12%和30%,澄清后啤酒产品的性能变化较大而不能接受,相比之下在同样条件下,0.5μm的膜能使微生物降低到1个/毫升以下的水平,乙酸杆菌的去除率可达99.990%~99.998%,色素截流率只有3%,截留物中氮和总固体含量较少。
    (2) 酵母回收和罐底沉积物中啤酒的回收
    啤酒生产主要有4个步骤:
    ? 用水萃取麦芽化的大麦和其它物料
    ? 加热萃取物至沸腾
    ? 冷却萃取物并加酵母发酵
    ? 澄清
        其中酵母是在发酵后回收的,正常的方法可通过离心分离完成,但采用无机膜过滤技术更具有潜力。
    罐底沉积物中回收啤酒是无机膜在啤酒行业中应用的潜在领域,该沉积物是指被絮凝的液体提取物,含有悬浮固体、胶原微粒、酵母等,并有90%~99%的啤酒,在啤酒生产中有两种形式的罐底沉积物,发酵罐沉积物和陈化罐沉积物,固体含量分别为10~15克/升和40~50克/升。传统的处理方法包括真空过滤、压率及离心分离法,微滤技术因其节约操作成本,能直接产生清澈的啤酒而不需助滤剂,同时膜过滤可密闭进行,不会使原料液暴露在空气中而使啤酒中溶氧含量低,已经成为一种极具竞争力的替代方法。
        膜过滤罐底沉积物回收啤酒通常是在酵母菌发酵工序之后,回收的澄清啤酒可达整个啤酒产量的5%,截留物中含有浓缩了的酵母油脂,采用膜过滤技术可以节省大量的硅藻土,减少废物排放和购买硅藻土的大量资金。
    与传统的硅藻土啤酒过滤系统相比,膜过滤的优势在于:
     ■ 从未过滤的啤酒中生产出清澈的不消毒啤酒以取代硅藻土过滤;
     ■ 生产出清澈的消毒啤酒以取代硅藻土过滤和巴氏消毒;
     ■ 从未过滤啤酒和罐底物中生产出清澈的消毒啤酒以取代硅藻土过滤、巴氏消毒和罐底物过滤。
        膜过滤的经济性在于膜过滤装置的造价、膜面积与通量大小(即生产能力),其次还有水、电、气消耗及维修费用等。因此,在设备设计和生产实践中,应依据啤酒中固体含量和颗粒的特性对微滤膜的孔径进行选择。如孔径1.3μm及以上的膜,适合于从罐底沉降物中回收啤酒;孔径0.5~1μm的膜,可替代硅藻土作为啤酒的主流过滤,以去除啤酒中悬浮粒子;较小孔径,如0.2~0.5μm的膜,可代替巴氏消毒法,滤除啤酒中的细菌,制造“无菌”啤酒,以达到降低成本、节省费用的目的。实际工业应用中往往是多种孔径微滤膜过滤机的某种方式的组合。
    白酒的过滤除浊
        近年来随人们健康意识的增强和国家酿酒产业政策的变化,人们更倾向于消费低度白酒、黄酒、葡萄酒和其它类型的果酒。低度白酒再生产过程中,因酒度降低,极易产生白色浑浊物,使白酒的感观质量指标不合格。这些白色浑浊物主要成分为棕榈酸乙酯、亚油酸乙酯和油酸乙酯等,浑浊物颗粒细小,分布较均匀,自然沉降速度非常缓慢,因此低度白酒生产过程中必须进行过滤除浊,同时要求过滤过程中对白酒风味物质损失尽可能小。以微滤膜取代传统的分离过程和设备,如冷冻处理法、沉淀吸附法、硅藻土吸附法和离子交换或分子筛吸附法,可大大降低生产成本、提高经济效益。
        用无机膜对白酒进行除浊,可明显提高酒的澄清度,保持酒的色、香、味,提高酒的保存期。经微滤后的白酒可有效去除微生物。
    在醋生产中的应用
        由稀醇生产醋的发酵过程中,由于黑色杆菌的存在,导致液体产品的浑浊,无机膜过滤可以除去浓缩物中的黑色杆菌,使液体产品得到澄清,产品透明度明显提高,并可以除去细菌。经无机膜处理后,澄清效果良好,渗透液浊度在0.2~0.8NTU范围内。
    在酱油生产中的应用
        由于酱油的生产过程多数暴露在自然空间,在原料发酵分解过程中,伴随着多种微生物的生长繁殖,如细菌类、放线菌类、酵母菌类等。这些菌类的存在,不但影响着酶的正常分解作用,而且产生一些异样气味及现象,致使酱油发生变味、甚至变质。因此,在酱油生产出来后,及时地将这些杂菌杀死或除去,以保证酱油质量不变,显得至关重要,而且随着人民生活水平的提高,人们对调味品如酱油和食醋的色、香、味、卫生指标等提出了更高的要求,对酱油的脱色澄清也就更具有了社会和经济价值。
        酱油中菌属种类和大小如下表所示,由表可知,用不大于0.5μm的膜便可把酱油中的杂菌完全除去。
        菌类别 细菌 放线菌 酵母菌 霉菌
        尺寸大小/μm 0.5~5 1 5~3 3~10
   
    黄酒的过滤除菌
        由于黄酒是一种非蒸馏酒,未经处理的原酒中含有大量的浑浊物、胶体物、细菌及其它微生物。为提高黄酒的品质,延长存放时间,必须对黄酒进行过滤灭菌后方可投入市场。传统的处理方法是先用棉饼过滤,再进行加热灭菌。这种处理方法缺点是劳动强度大,黄酒损失量大、环境污染严重等。用微孔过滤方法替代棉饼过滤和蒸汽灭菌法,由于在较低温度下即可出去大肠杆菌及其它杂菌、悬浮杂质,对降低原材料消耗和生产成本,提高黄酒的品质有着重要的作用。
    果汁的澄清过滤
        无机膜技术的应用对于提高果汁质量、降低操作成本是很有意义的。其一,能将过滤和压榨结合在一个单元里操作,降低了生产成本;其二,无机膜处理有利于保持果汁的原汁原味;其三,无机膜在果汁过滤中,具有渗透通量较高,蛋白质吸附少,机械强度好、耐高压反冲洗和过程中不变形以及热稳定性好、可进行高温原位消毒等优点。
    在果汁的澄清净化方面的应用是微滤膜最为成功的例子之一,其中无机陶瓷膜因其具有抗微生物能力强,可使用蒸汽对设备消毒、可用高压流体反向冲洗再生,因此比高分子更适用于果汁的过滤澄清。20世纪80年代初,无机膜就在法国果汁行业得到广泛应用,且过滤果汁品质优良,比传统的硅藻土过滤加巴氏消毒法生产的果汁更具有芳香味。无机膜用于果汁的澄清主要是除去很容易引起果汁变质的细菌、果胶及粗蛋白质。传统的果汁制取方法是采用离心分离、硅藻土过滤和巴氏消毒,尤其是巴氏消毒损失了果汁中绝大部分芳香味。
        加工流程:
        干净果-破碎-榨汁-粗滤-酶法澄清-微孔过滤-杀菌、包装
        采用以上方法,所得产品汁液均匀一致,澄清透明,无悬浮和分层现象。
    鲜奶过滤除菌
        随着人们生活水平不断提高,人们对饮食的要求越来越高。鲜奶已成为人们普通食用营养品,当前市场销售鲜奶品种主要有:消毒奶、超高温灭菌(UHT)奶和微过滤奶。其中UHT奶以其保质期长、安全卫生、风味好、价格适中等特点已逐渐被人们所接受,并部分替代了消毒奶。膜分离法在牛奶工业中的应用始于20世纪70年代,首先应用的是乳酪,然后扩展至乳清蛋白的增浓、牛奶粉和凝乳的制造、蛋白和肽的分离、脱脂牛奶的除菌和牛奶的浓缩方面等领域。微滤奶是近几年国外兴起的另一种液体奶制品,由于微过滤技术是用微过滤膜在一定温度、压力下除去乳中杂质、细菌等,不仅能耗低,而且避免了高温加热,鲜奶几乎保持原有风味,深受消费者欢迎。
    植物油的过滤和其它应用
        早期食用的毛油、二级油已逐渐被淘汰,取而代之的是经过精练的一级油、高级烹调色拉油。由于植物油是通过对植物种子进行压榨、碱炼、白吐脱色、过滤除杂等操作过程获得的,相比较而言,毛油、二级油中游离脂肪酸的含量高、杂质多、水分高、颜色深,并且存在着一些对人体有害的磷、砷、铅等微量元素,甚至含有可致癌的物质和黄曲霉素等,而精练油中游离脂肪酸含量明显降低,色泽浅,水分及有害杂质甚微,保存期也长。
        植物油澄清度的提高一直是食用油厂一大难题,当前我国食用植物油脂生产上的油料的固液分离,无论毛油过滤、精练脱色油的过滤或是精练油的过滤,大多数仍采用以滤布为过滤介质的板框压滤机或螺旋沉降离心机进行分离,国外较先进国家则采用金属滤网过滤为介质的叶片式过滤机或高速离心机。尽管这些分离设备各有特色,但都有一共同的缺陷,即过滤效率不高,滤液的透明度较低。采用微孔膜为过滤介质的过滤设备对食用菜籽油的毛油和白土精练脱色油进行过滤,于70度下进行操作,过滤油放置18个月,仍清晰透明,无任何微粒沉淀。
        微孔过滤在茶叶饮料、菊花饮料、北味子等保健饮料的生产中也具有一定的应用。
   
   
    无机膜过滤技术在环保工业中的应用
   
   
        含油和脱脂废水的来源极为广泛,如石油工业的采油、炼油、贮油运输及石油化学工业都产生含油废水,钢铁工业的压延、金属切削、研磨所用的冷却润滑剂废水,机械工业金属表面处理中产生的含油废水,海洋船舶中的含油废水,船底油槽的泄漏含油废水,食品工业产生的含油废水等。
    这些含油废水中的油常以游离油、分散油、乳化油或溶解油的形式存在,其区别主要是在油滴尺寸的不同,游离油通常大于150μm,分散油在20~150μm,乳化油在20μm以下。这些物质对生态环境会产生严重的危害,因此对含油废水的处理具有重要意义。
        膜法含油废水处理的基本原理是利用膜的微孔对油滴的截留效应实现油水分离。
    无机膜以其优异的机械、化学性能和良好的截留能力已日益显示出其极强的竞争力,在含油废水处理中具有操作稳定、出水水质好、占地面积小、扩建方便、正常工作时不消耗化学试剂、也不产生新的污泥以及回收油质量比较好等特点,无机膜具有耐酸、碱、耐腐蚀、耐有机溶剂等突出优点,并且清洗方便,膜通量高,使用寿命长。
    印染废水
        在纺织工业中,以印染废水污染较为严重,不仅含有相当量的有机污染物及部分有毒物质,同时含有一定的燃料而有颜色,如何去除这些颜色及有机污染物是治理的重点。
        经研究发现,采用0.2μm孔径的无机膜对不溶性燃料废水,膜的截留率高达98%,而对于各种可溶性的离子燃料,加入表面活性剂进行预处理,可以有效提高膜的截留率,脱色率可达96~98%,这一研究无疑为无机微滤膜处理印染废水提供了依据,显然,其中合适的预处理是决定膜脱色率的关键。
        近年来在印染废水脱色处理中,镁盐法显示了优良的脱色效果。其脱色原理是利用镁盐加碱生成带正电荷的氢氧化镁沉淀,强烈吸附带负电荷的阴离子燃料而使燃料废水脱色,镁盐吸附后放置的时间不宜超过1.5分钟,否则会发生解吸影响脱色效果,因此,尽快进行固液分离对于脱色效果有重要影响。膜分离技术与絮凝等技术的结合形成的新型水处理技术是水质深度处理及废水回用工艺技术中最有发展及普及前景的物化处理技术。研究表明,采用氢氧化镁吸附预处理的无机膜微滤技术对含活性燃料的印染废水脱色处理是完全可行的,具有脱色率高、操作简单的优点,在合适的条件下,脱色率可达98%,1.0μm膜的通量在150升/(平方米.小时)左右。
    洗毛废水
        洗毛废水为高浓度有机废水,含有大量羊毛脂、洗涤剂及泥沙等杂质,若不处理直接排入水体,会严重污染环境。另外,洗毛液废水中含有大量有用物质,如羊毛脂是医药和化工的主要原料,又如剩余的洗涤剂及纯碱等也可再利用。在洗毛的过程中加入的洗涤剂在适当高的温度下可以大大改善膜的极化现象,使废水通量、羊毛脂、COD的截留率都满足工业生产的需求。总有机碳截留率达92~96%,总固体的分离率为85~90%,羊毛脂可以得到100%截留。
    化纤废水
        采用微滤和纳滤混合过程回收棉纺纤维洗涤废水中的NaOH 。一般用质量分数为10~20%浓度的NaOH处理纺织品,然后用水冲洗,冲洗废水中含有低浓度的NaOH和有机物。微滤过程可除去皂化蜡、果胶以及络合无机离子等悬浮物;纳滤过程除去二价盐、微量色素和有机物,而让NaCl 自由通过。透过液经电解池,NaCl重新恢复到NaOH形式。
    轧钢乳化液废水
        轧钢乳化液废水是轧钢厂产生的一种含油废水,乳化液主要由2~10%的矿物油和水组成。由于冷轧乳化液含有大量的乳化剂,性质十分稳定,一般的含油废水处理方法难以得到理想的效果。目前冷轧乳化液废水的治理成为国内钢铁厂面临的主要环保问题之一。国内处理乳化液废水的主要方法是膜过滤法。采用的膜主要是0.01um有机超滤膜和0.05~0.2um的无机膜。由于无机膜独特的材料优点,所以处理含油废水具有操作稳定、通量较高、出水水质好、占地面积小、正常工作时不消耗化学剂等优点,同时因为本公司的无机膜造价较低,完全可以实现大面积的工业化应用。
    啤酒废水
        啤酒废水与其它行业废水不同,污染成分属有害无毒,其废水中主要有麦糟、糖类、果胶、酒花、酵母残渣、蛋白化合物等有机物和少量钾、钙、镁的硅酸盐、磷酸盐等无机物。
    目前国内大多数采用普通的活性污泥法处理啤酒废水,存在占地面积大、基建费用高、固液分离效果较差、易出现污泥膨胀、剩余污泥产量大且处理费用高等弊端。针对上述问题,水处理专家将膜技术应用于废水生物处理,以膜代替二沉池,提高泥水分离效率。无机膜对废水的COD、NH3-N、SS、浊度的去除率分别到达96%、99%、90%和100%,膜出水水水质好且稳定。
    造纸工业废水
        今年来国内对中小型造纸黑液的处理多采用酸化法,主要是提取黑液中的木质素并降低COD和BOD。但这些方法都不能完全消除黑液中的有机物,处理后的水难以达到国家排放标准。膜分离技术以其低成本和占地面积少等优势,受到造纸工业界的深切关注。
    粗纸生产过程中生成大量废水,COD浓度高,且废水中含有大量的竹纤维,严重污染环境。采用微滤-混凝沉淀法处理粗纸废水,工艺流程如下:
   
        该法通过微滤回收纸浆,混凝沉淀去除粗纸废水的主要污染物。悬浮物的去除率高达85%以上,COD、BOD去除率均达75%以上,竹纤维的回收率达69.9%,每吨水处理费用为0.30元。采用该废水处理工艺后,和以往相比每年还可以增加一定的经济效益。
    钛白工业酸性废水处理
        我国钛白粉的生产多采用传统的硫酸法工艺,采取加热钛液至沸腾而水解生成偏钛酸,生长的偏钛酸具有不定型结构或不明显的锐钛型晶体结构,其直径为3~10nm,在硫酸根离子的作用下凝聚成0.4~0.2um的粒子而沉淀。在水洗工段,偏钛酸悬浮液经真空叶滤和水洗后,产生大量的酸性废水,含有偏钛酸粒子,由于偏钛酸粒径小,沉降慢,回收不完全,而且占地面积大排出的废酸、废水中仍然有μm级的偏钛酸粒子,难以回收。粒子的存在又使废酸回用困难,排放后既造成了环境污染,又损失了昂贵的偏钛酸,因此膜法分离技术有显著的经济和社会效益。
    重金属废水处理
        在工业废水中重金属废水占有相当大的比例,如电镀、冶金、化工、电子、矿山等许多工业过程中都会产生含镍、铬、铜、铅、铬等金属离子的废水,不加处理的排放不仅会带来资源的浪费,更会导致严重的环境污染。
    对重金属的去除首先是使用碱中和使之形成氢氧化物沉淀,通过无机膜过滤。采用无机膜处理去除重金属,比澄清池(含沙滤)沉降18小时的效果好得多,微滤过程对料液组成变化不敏感,在相当大的浓度范围内都能得到质量一致的排出液。
    其它应用:含焦粉废水的处理、印钞废水处理、放射性废水处理、陶瓷工业的物料回收等等。
   
    无机膜过滤技术在冶金工业中的应用
   
        膜分离技术在冶金工业中有着广阔的应用前景。在冶金工业废液处理中应用膜分离技术,可以回收和富集有用或有害成分,使工业废水回用,回收酸、碱、构成无污染闭路冶金工艺流程;把膜分离技术与原有的冶金分离技术(如溶剂萃取、离子交换、沉淀分离技术等)有机结合起来,优化现有冶金工艺等都极富诱惑力。因此膜分离技术的应用必然给冶金技术以革命性的推进,创造出巨大的效益。
        微粒是可以在冶金工业中普遍推广应用的一种膜技术。例如,应用微滤技术作为离子交换或溶剂萃取液的保护过滤手段不但可以提高产品质量,而且可以减少树脂污染,延长树脂寿命;防止或减少萃取过程乳化现象及界面污物的产生,从而减少有机相的损失,提高萃取产品质量。在表面看来清澈透明的冶金溶液中往往存在一些肉眼甚至普通显微镜也不能观察到的胶体微粒,它们往往是影响产品质量的关键因素,因此对进入电解槽的溶液进行微滤精制是十分必要的。应用微滤技术处理冶金工业废水不但可以简化原有的处理过程,而且还可以实现废水的达标排放、甚至回用。
        冶金工业中重要的废水有三类,一是焦化氰、酚废水,二是轧钢废水,三是高炉煤气洗涤废水。随着环境保护重要性的提高和工业废水排放标准的严格化,膜分离作为一项新的高科技在环境保护中已越来越受到人们的重视。
   
    无机膜在含油废水处理中的应用
        冶金工业中含油废水的来源极为广泛,如连铸废水、冷轧乳化液废水等。这些废水若直接排放,将严重污染环境。由于含油废水往往具有难降解、易乳化等特点,一般的方法处理难以得到理想的处理效果。无机膜处理含油废水的机理主要是利用油的表面张力,使得大于膜孔径的油滴被膜孔截留,由于过滤过程中会形成凝胶层,实际过滤过程中往往能截留比膜孔径小的油滴。
        冶金行业在连铸和轧钢工段均会产生大量的含油废水,这些废水油含量一般在几十到数百ppm之间,随着环保排放标准的进一步提高,传统的处理方法往往难以满足排放要求,而且废水中较高的油含量对后续生化处理有较大的影响,无机膜处理此类含油废水具有膜通量高,出水水质高,可满足回用要求等优点,具有较大的技术优势。
    冶金行业生产中产生大量的含油乳化液废水,主要为冷轧乳化液废水,乳化液废水成分比较复杂,主要为油脂、表面活性剂、悬浮杂质和水;与此类似的废水还有金属切削液、润滑液等,一般废水量不是很大,但污染源较多。此类废水的特点是油处于乳化状态,油滴直径在1μm以下,采用一般的方法难以得到理想的处理效果。采用)。采用0.2μm的无机膜处理冷轧乳化液废水,能耗仅为其它操作方式的20%。
        焦化含酚、氰废水焦化含酚、氰废水对环境危害极大,目前的处理方法一般是气浮除油,稀释均质后如曝气池生化处理,存在的问题一是由于气浮除油效果不高,残余的油影响活性污泥的活性,造成生化处理效果不稳定;二是传统的二沉淀池分离效果不高,一方面造成出水水质差,另一方面影响了氨氮的处理效果;三是稀释水量大,污泥浓度低,曝气池体积过大。采用无机膜过滤技术,首先可以大大降低废水中的油含量,提高生化处理效率,其次可以降低占地面积。
   
   
    无机膜过滤技术在油田水处理中的应用
        目前我国大部分油田已经进入石油开采的中期或后期,需要注入油层的水量逐年增加,采出水量也随之增加。由于地层不同、原油成分不同采出水的水质特性相差极大,水中含有多种原油组分,包括溶解状态和乳化状态的多种盐类,有的含盐量还很高。除此之外,在原油集输过程中有时还要投入破乳剂、降黏剂等多种药剂,这些药剂部分地、有时甚至是大部分转移到采出水中。采出水的处置依据油田生产、环境要求等因素可以有多种方式。当油田需要注水时,采出水经处理后会注入到地层。此时,为防止对地层产生伤害,对水中悬浮固体含量等多项指标有严格要求。有些稠油油田采出水处理后作为蒸汽发生器或锅炉的给水,这时对水中的钙、镁等易结垢离子含量、总矿化度以及水中油等有严格要求。当采出水需排放时,依据环境要求,需将采出水处理到排放标准。在一些干旱地区,采出水时宝贵的水资源,处理后用于饮用或灌溉已经是考滤过并正在努力研究的课题之一。可以毫不夸张地说,这些处置方式在合适地情况下都会涉及膜处理技术。
    用于油田注水
        为达到地址部门提出地注入水水中地悬浮颗粒直径≤1μm地要求,需对注入水进行过滤处理,由于处理水水质好,单井注水量增加,取得明显的经济效益。微滤后的水质含油≤1毫克/升,固体颗粒直径≤1μm,制水成本非常低,除购置设备费用外无需其它处理。
    用于农灌或饮用
        在干旱少雨地区,油田采出水是重要的水资源,如果经适当处理后加以利用,其社会效益和经济效益都是十分明显的。
   
    无机膜过滤技术在生物工程与制药工业中的应用
   
        生物技术的迅速发展,对与之相配套的生物产品分离纯化的技术以及生化过程的控制技术提出了更高的要求。由于膜分离技术的特点,在生化领域的应用日益扩大。无机膜作为一类重要分离膜的品种,由于耐杂菌污染、便于消毒等优点,其在生化领域的应用越来越受到关注,其应用涉及生化过程下游的细胞回收、发酵液澄清、产品净化等诸多方面。
   
    微滤在医药方面的应用主要是除菌与除微粒。应用领域如下:
   
    1、工艺用水、注射用水、气体、蒸汽
    2、非肠道药
    3、眼用药液、大输液
    4、发酵产品,包括:抗生素、疫苗、蛋白质
    5、血液制品,如血清和血浆
   
        微粒对人体是有危害的。为了保证药物内在质量,许多国家在药典中规定了微粒物质的限度。如英国药典中规定,在 500 毫升注射液中,每毫升药液中大于 2μm 的粒子不得超过 1000 个,大于 5μm 的粒子不得超过 100 个。要达到如此高的要求,用通常的过滤技术是难以实现的,而必须采用微孔膜过滤技术。
   
        对制剂的过滤包括两个方面:一方面是作为生产过程中的应用,除了对药液本身进行过滤以外,对生产中所用的工艺用水也要严格的过滤;另一方面是作为输液的终端过滤,因为药品在储存、运输、使用过程中均有可能污染,由于多种药物的配伍也会产生粒子,因此在药液进入人体之前尚应进行终端过滤。
   
        微孔膜的另一个重要应用是去除细菌污染。一般药物灭菌均采用热压法,但细菌尸体仍留在药液中。而对于热敏性药物,如胰岛素、 ATP 、辅酶 A 、细胞色素 C 、人体转移因子、激素、血清蛋白、丙种球蛋白等血液制品及组织培养用的培养基等,均不能采用热压灭菌,而只能用过滤法除菌。采用微孔膜过滤的明显优点在于:
   
    1、不改变药物的原来性质,所以特别适合于热敏性药物过滤
   
    2、细菌的尸体被膜截留
   
    3、易于使药物生产线机械化和自动化
   
    各种细菌的菌体大小
   
   
    细菌
     菌体大小 /μm
     细菌
     菌体大小 /μm
     
    灵杆菌
     0.5 × (0.5~10)
     痢疾杆菌
     (0.5~1.0) × (2.0~3.0)
     
    沙门氏菌
     (0.4 ~ 0.9) × (1.0~3.0)
     大肠杆菌
     (0.4~0.5) × (1.0~2.0)
     
    葡萄球菌
     0.75~1.25
     肺炎杆菌
     (0.5~1.05) × (1.0~2.0)
     
    链球菌
     0.75~1.25
     蜡样芽孢杆菌
     (1.0~1.2) ×( 3.0~5.0 )
     
    铜绿假单胞菌
     0.3~2.0
     
     
     
     
   
        制药工业中过滤系统的设计常需要考滤被处理流体的性质、过滤产品最终质量要求、处理流体时的操作限制。但通常下面三个因素决定过滤系统的技术规格
   
    1、 终端过滤器的去除效率
    2、终端过滤器的寿命
    3、产量
   
        在具体应用中,终端过滤器的去除效率取决于选择合适的滤膜孔径。根据滤膜孔径、材质和被处理物料最终纯度来确定过滤器的技术规格。一般选择标准列于下表:
   
    应用
     性能指标
     可选孔径
     
    澄清和可见粒子去除
     直观透明度
     3~5μm 过滤器
     
    大分子有机物 / 粒子去除
     如酵母和霉菌去除
     0.65μm 过滤器
     
    细菌减少
     热源控制
     0.45μm 过滤器
     
    细菌截留
     消毒
     0.22μm 过滤器
     
    小分子有机物去除
     菌质去除
     0.1μm 过滤器
     
     
   
   
        迄今的实验研究已经证实 0.22μm 膜过滤器可用于细菌截留,以达到消毒效果。传统使用的是深度吸附介质(例如硅藻土和纤维素)过滤和巴氏灭菌法。虽然深度过滤仍然是初始澄清较经济的方法,但采用膜过滤作为终端过滤已日益发展。因为膜过滤不使用化学药剂就可以达到绝对的微生物有效去除。
   
        微孔滤膜,由于其孔径的相对均一性,对大于一定孔径的生物或非生物颗粒具有绝对的阻留作用;其厚度薄,孔隙滤高,特别象罗筛,因而过滤速度快而吸附损失小;其构成是惰性的纤维素材料,不分解对生物生命活动有害的成分,也不和生命物质发生化学作用;其过滤孔径可随意控制,能有选择地对不同大小地颗粒进行分级筛选;又因其表面地平稳性,可以阻留颗粒成单层平面排列,便于观察和计数。因此,自微孔膜问世以来,即迅速在微生物学、水微生物学、空气微生物学等领域的应用日益扩大,效果越来越明显。
   
        在微生物学中,主要利用过滤膜浓集细菌、酵母菌、霉菌、虫卵等,然后进行检查分析。可以直接观察形态,技术;或直接间接地培养,观察细菌落,以作诊断等。这里,过滤膜一方面起到了离心机的作用,另一方面又构成了微生物均匀分布的载置表面,便于进一步处理。由于分离作用,微生物可以从一切有害其生长繁殖的可溶性成分(如抗生素或其它制菌物质)中解脱出来,显著提高分离培养的效果,这是膜过滤技术的独特优点。利用过滤膜的阻留作用,也可以达到除菌的目的,从而为简便地制取无菌液体或气体提供了有力地手段。利用分级作用,可以对某些混合菌体进行纯化分离(如从水体中分离钩端螺旋体),也可以将细菌和病毒分开,取代经典的细菌滤器。
   
        几乎所有能在固体或液体培养基中培养的微生物都能在滤膜上进行培养,其生长状态只决定于所提供的培养基的数量和质量。由于滤膜的结构,使微生物培养过程中产生的抑制性物质(如毒素、外毒素以及某些有害的代谢物等)不象在普通培养基上那样容易扩散,因而更有利于各种微生物的独立生长,一般在滤膜表面上培养的菌落数要比在同样面积上的固体培养基上的菌落数多。与此相关的是,利用滤膜培养微生物还可以相当容易地在培养过程中更换培养基,也可以任意将滤膜分割成数块而分别置于不同性质的增菌、选择或鉴别培养基上培养,以达到多种不同的目的。在滤膜上生长的细菌,还可以进行简单的初步生化鉴定,或直接进行荧光抗体染色鉴定,以达到快速检验的目的。这在流行病学上是很有意义的。最后,值得指出的是,利用滤膜技术可以节省许多玻璃器材,便于轻装,从而特别适用于各种现场或野外的检验分析工作。
    对某些常见病原体推荐使用的滤膜孔径
   
   
    病原体
     推荐的孔径( μm0
     病原体
     推荐的孔径( μm0
     
    沙门菌
     0.45
     炭疽杆菌芽孢
     0.65
     
    志贺痢疾杆菌
     0.45
     结核杆菌
     0.65~0.8
     
    致病性大肠杆菌
     0.45
     钩端螺旋体
     0.30
     
    霍乱弧菌
     0.45
     虫卵
     5.00 以上
     
    致病性葡萄球菌
     0.45
     
     
     
     
   
    微滤技术在实验分析中的应用
   
        生物化学中很多实验操作是把一种物质和另一种物质分开,最常用的油各种离心、电泳、层析等方法,而过滤法是一种古老但仍常用的分离技术。近十多年来发展了不同孔径的微滤膜( 0.1 ~ 10μm )和超滤膜(约 6 ~ 36 纳米),使过滤技术进入了亚细胞水平和分子水平,成为分子生物学工作者所采用的一种很简单,但又十分重要的技术。
   
        微孔膜可以根据的孔径大小不同而用于收集各种不同大小粒子,在进行细胞和细胞器的研究工作中,一般称为绝对过滤。微孔滤膜过滤技术在生物化学方面的应有有下列几个优点:
   
    1、方法简单,只要根据工作需要选择一种合适的微孔滤膜和采用一般的吸滤装置,不需要其它的特殊仪器。
   
    2、使用方便,重复性好,全部操作(由收集样品、分离、洗涤、干燥、直到最后鉴定和定量)在同一片均匀的微孔滤膜的表面上进行,这样不存在因样品转移而引起的损失导致结果偏低;也不会由于洗涤不充分而导致结果偏高,所以重复性好。
    3、 快速,收集有样品的微孔膜可以很快地充分洗涤。而用经典地离心法收集沉淀和洗涤,不但操作繁琐而且要花费很多时间。特别应用多支管地过滤装置可以同时进行几十个样品地过滤,另一方面,单个样品的收集和洗涤,能在几秒内完成,适用于研究小分子快速转移的动力学研究。
   
    无机膜过滤技术在给水处理中的应用
   
   
        国外膜技术进展及应用十分迅速。发达国家如法国、荷兰、美国等已有越来越多的人口饮用经过膜技术生产的饮用水。法国的一座膜法净水厂日产量高达 34 万吨。英国建设的膜净水厂最大产量达到 8 万吨。这标志着膜净水技术已成为成熟的给水处理工艺。
   
    微滤技术在超纯水及饮用纯净水制备中的应用
   
        所谓超纯水和纯净水是指将水中所含杂质作一定程度脱除,以使其符合生产工艺需要或饮用水水质标准。水中的杂质包括悬浮固体、溶解固体、(有机及无机)、可溶性气体、挥发物质及微生物、细菌等。不同用途的纯水对这些杂质的含量有不同的要求。
   
        超纯水的制备一般包括预处理、脱盐、后处理三道工序。微滤可将系统中产生的微粒、细菌除去,有效地保证了终端用水的水质。下表为纯水制造中常用膜技术的工作原理及其在纯水制造中的作用。
   
    纯水制造中常用的膜技术
   
   
    膜组件名称
     ED
     RO
     NF
     UF
     MF
     
    微孔孔径
     
     0.3~1nm
     1~5nm
     2~100nm
     0.05~10um
     
    工作原理
     反离子迁移
     优先吸附 - 毛细管流动溶解、扩散
     优先吸附 - 毛细管流动溶解、扩散
     筛分作用
     筛分作用
     
    作用
     去除离子
     去除离子以及有机无、微生物、胶体、热原、病毒等
     去除二价、三价离子、 M > 100 的有机物及微生物、胶体、热源、病毒等
     去除悬浮物、胶体以及 M > 200 的有机物
     去除悬浮物及细菌
     
    工作压力 /MPa
     0.03~0.3
     1~4
     0.5~1.5
     0.1~0.5
     0.05~0.5
     
    水回收率 /%
     50~80
     50~75
     50~85
     90~95
     100
     
    使用寿命 / 年
     3~8
     3~5
     3~5
     3~5
     1~2
     
    纯水制造中所处位置
     除盐工序
     除盐工序
     •  除盐工序
   
    •  RO 前软化
     大多为纯水战终端精处理,少数为 RO 前的预处理
     •  RO 、 NF 、 UF 前的保安过滤( 3 ~ 10um )
   
    •  离子交换后滤除树脂碎片( 1um )
   
    •  UF 后滤除细菌尸体( 0.2um 或 0.45um )
   
    •  纯水站终端过滤( 0.03~0.45um )
     
     
   
   
    在超纯水制造中微孔滤膜的主要作用是:
   
    1、阻止中心造水系统中各单元释放的活性炭粉、树脂粉、微生物污染物进入分配系统;
   
    2、减少用户的微粒污染程度
   
    3、在中心造水系统中除去大量微粒,可以大大延长使用点微滤膜的使用寿命。
   
        在医药工业中,注射液中微粒物质的去除,也采用深层过滤和微滤的联合处理方法。
        纯水或超纯水系统一般是在预处理、水质除盐基础上,增加后处理工序。后处理工序的任务是深度除盐,并配以杀菌,微细过滤等手段,使水质符合要求。
        微滤主要是分离病毒、细菌、胶体及悬浮微粒(大于 0.1um 的物质),在水的精制、医药中细菌和微粒的去除、生物和微生物的检测、化验以及医学的诊断等方面,微滤都显示除其独特的功效,因此它的应用范围十分广泛。
   
    无机膜在制取天然矿泉水中的应用
   
        近年来,无机膜在国内外已用于矿泉水的生产,无机膜强度高、耐热性能好,在用热水或蒸汽灭菌时,不会影响膜孔结构,进行除菌过滤的可靠性高,寿命可达 5 年以上,制品没有异味,可保持矿泉水的自然风味。具体做法是:将深井水经砂滤泵后直接进无机膜微滤装置,过滤出水卫生指标符合国家标准,透明度有明显提高,每周清洗一次,操作十分简便,对提高矿泉水质量起到了重要的作用。
   
    微滤技术在电子工业中的应用
   
        微孔滤膜、超滤膜等新型膜分离技术现已被大量地用于控制和检测电子产品洁净生产场所地微粒子和细菌、超净高纯试剂杂质的清除以及治理电子化学品生产中的工业废水等领域。
   
    微孔膜对微粒子的捕集机理
   
        微粒子在通过微孔滤膜时,由于筛分的作用,为滤膜表面和膜内空间孔道所拦截,但是对于气体过滤而言,由于滤膜具有较大的表面积和较高的电阻,会产生静电,比微孔滤膜孔径小的微粒子会被滤层吸附,使得滤膜去除粒子的能力得到增强,因此可以捕集到比滤膜孔径更小的带电微粒,孔径为 0.3μm 的微孔滤膜对更小的带电荷铅粒子的捕集效率比粒径较大的不带电荷的石英粒子捕集效率要高,实验证明,它甚至可以捕集到其孔径 1/10 大小的带电荷粒子。
   
        电子产品在制造过程中,通常使用超净高纯化学试剂对半导体器件进行加工和清洗。采用微滤膜对原料试剂进行过滤,除去其中的微生物、微粒子及有害金属杂质等,是获得超净高纯试剂最为简便,适用的方法。
   
   
    无机膜过滤技术在污水处理上的应用
   
        传统的污水处理技术为:生化处理池-沉淀池(一)-沉淀池(二),采用我公司的动态过滤技术,只需一个生化处理池,之后用水泵使污水直接经过动态过滤机过滤,既可达到排放或回用标准。
   
   
    过滤系统的设计原则及膜污染控制清除方法
   
        膜分离工艺的设计,是根据处理对象的性质、产品的规格指标和生产规模等来进行的,其主要任务是确定分离装置所必需的膜面积、膜的结构特性、组件的形式与数目以及它们的排列方式,确定工艺流程和操作条件,确定反冲洗和膜再生的方法,计算运转所需的泵功率等。
   
        不同的生产任务对工艺设计的要求有较大差别。另外,通过实验和计算可求得膜的平均渗透通量,考滤到浓差极化、膜污染现象等的影响,可将平均渗透通量乘上适当的安全系数。根据设计的平均渗透通量、单位时间的处理量及滤液得滤计算出必需的膜面积,再根据每个工业组件的有效膜面积确定组件的个数。根据进料液与膜组件的物理化学相互作用特性,以及平均渗透通量和滤液质量的稳定信息,拟定反冲洗频率范围,最后确定操作方式。
   
        此外,还应估计装置的成本和运转操作费用。实验和计算对工艺流程设计都是必需的,这只是一个大概程序而已。在具体设计和操作时还有许多细节问题需要考滤,并采取相应措施,妥善解决。
   
        在无机膜的应用过程中,膜污染的控制主要是通过合适的操作方式来实现的,清洗方法的关键是清洗剂和清洗条件。针对不同的分离体系,膜污染的控制方法主要有以下几种:
   
    1、原料液预处理
   
    2、膜表面的改性
   
    3、外加场对膜污染进行控制,包括电场、离心场和超声波场
   
    4、高压反冲,主要分为气体和液体两种反冲介质(我公司的盘不能用气体反冲,请用干净的液体反冲-可用一小型过滤机制备反冲液)
   
    5、强化传质,主要有改变流道截面的形状,由圆形改为星形,组件内插入不同的金属型芯,在进料液中加入气泡的方法等。
   
        膜清洗方法通常可分为物理方法和化学方法,物理方法是指采用高压水射流冲洗,海绵球机械清洗等去除污染物。化学方法是采用对膜材料本身没有破坏性、对污染物有机融解作用货置换作用的化学试剂对膜进行清洗。
   
        无机膜具有优异的化学稳定性和高的机械强度,我公司的无机膜原料是 SiO2 ,可采用广泛的清洗方法进行清洗。一般规律为:无机强酸使污染物中一部分不溶性物质变为可溶性物质;有机酸主要清除无机盐的沉积;螯合剂可与污染物中的无机离子络合生成溶解度大的物质,减少膜表面合孔内沉积的盐和吸附的无机污染物;表面活性剂主要清除有机污染物;强氧化剂和强碱清除油脂和蛋白、藻类等生物物质的污染;而对细胞碎片等污染物,多采用酶清洗剂。对于污染非常严重的膜,通常采用强酸、强碱交替清洗,并加入次氯酸钠等氧化剂与表面活性剂。在这些清洗过程中,常采用高速低压的操作条件,有时配以反冲以发挥物理方法的作用,最大程度恢复膜通量。
   
        同时我公司的膜可以采用蒸汽或高温釜等进行消毒,在这之前需要先进行化学清洗以去除污染物,采用蒸汽等进行膜的消毒再生可达到 120 ~ 130 度,在这个过程中要注意加热和冷却的速度不宜过快,以免膜受冲击损坏。
   
    过滤前的预处理
   
        预处理应根据进料所含污染物来设计,通常应先用一孔径 5 ~ 10μm 的过滤器除去其中的悬浮物、铁锈等杂质,必要时可先絮凝,再预处理。
   
        再过滤中,倍截留分离的组分,如蛋白、酶、微生物本身会对膜形成极强的污染,一般可通过调节料液的 PH 值使这些污染组分远离其等电点,一减少膜面上凝胶层的形成。这是最经济的方法。但是如果吸附是由于静电引力,则应将料液的 PH 值调节至等电点以达到减少蛋白质污染的目的。
   
        为防止溶解度小的无机盐沉淀析出,也可以加入抗垢剂,也有报道加入螯合剂,以改变可溶性组分的溶解度。
   
        为减轻膜的负担,延长膜的寿命,料液进入膜前也可以进行适当的预过滤,如用化纤绕线型滤芯、硅藻土、石棉或玻璃纤维做成的筒式预滤器、砂棒等烧结材料制成的粗滤器进行预过滤。
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