TiO_2_PVDF复合中空纤维膜的制备和表征_李健生
*2003-08-19收稿,2003-10-24修稿;高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(基金号20020288015)和江苏省环保科技项目(项目号2002005);**通讯联系人
TiO 2P PVDF 复合中空纤维膜的制备和表征
*
李健生 梁
王慧雅 孙秀云 王连军
**
(南京理工大学化工学院环境科学与工程系 南京 210094)
摘 要 采用相转化法制备了二氧化钛(TiO 2)P 聚偏氟乙烯(PVDF)复合中空纤维膜.应用牛血清白蛋白截留实验、扫描电子显微镜、热重分析、X 射线衍射分别对复合膜的分离性能、微观结构、热稳定性和晶相组成进行了分析.结果表明复合膜的性能与纯PVDF 膜的相比有显著的改善,其中对牛血清白蛋白的截留率从3127%提高到86167%,单根纤维的断裂应力从3135MPa 提高到4170MPa,提高了4013%.氮气吸附实验测定的孔径分布进一步表明复合膜的孔径分布变窄,孔径变小.
关键词 二氧化钛,聚偏氟乙烯,复合中空纤维膜,制备,表征
聚偏氟乙烯(P VDF)是一种性能优良的高分子材料,具有良好的化学稳定性,因此,P VDF 膜的研制受到国内外研究机构的关注.目前PVDF 膜已经成功
地用于膜蒸馏、气体净化、有机溶剂精制等非水体系[1]
,但当其用于水相体系时,聚偏氟乙烯材料的强疏水性会导致两个问题,一是分离过程需要较大的驱动力;二是容易受到蛋白质的污染而使膜通量快速下降.为了降低膜污染,延长寿命和提高通量,使其适于在水处理、生化制药、食品饮料等领域的使用,PVDF 膜的亲水化已成为其改性的主要内容[2]
.PVDF 膜亲水化改性研究较常用的方法有表面改性[3]
、共混改性[4]
和化学改性[5]
等.特别是20世纪90年代以来,比利时的VITO 研究中心开发出/Organo -mineral 0技术,该技术将陶瓷粉体引入到聚合物体系中,采用相转化工艺制得复合膜,使陶瓷材料的耐热、化学稳定性与聚合物的柔韧性和低成本相结合,而使所得膜的孔性能、耐污染性能得到显著的提高
[6,7].但目前,国内外采用/Organo -mineral 0技术进行
改性研究的体系主要集中在聚砜[6~8]
、聚乙烯醇[9]
体
系,对PVDF 体系的研究还鲜见报道.
本文报道在PVDF 制膜液中添加亲水性二氧化钛粒子制备TiO 2P PVDF 复合中空纤维膜的方法,并对所制膜的微观结构、物相组成以及加入二氧化钛粒子对膜的性能影响做初步的探讨.
1 实验部分
111 试剂
聚偏氟乙烯,上海三爱富新材料股份有限公
司.N ,N -二甲基甲酰胺,上海联试化工试剂有限公司.聚乙二醇,分子量6000,日本进口分装.纳米二氧化钛,浙江舟山明日纳米材料有限公司,平均粒径27nm,锐钛矿.牛血清白蛋白,分子量67000,中国医药集团上海化学试剂公司.112 分析测试
采用紫外-可见分光光度计(美国VARI AN 公司,型号C ARY 100)对TiO 2P PVDF 复合中空纤维膜和纯PVDF 膜进行牛血清白蛋白截留率的测定;用扫描电子显微镜(日本电子公司,型号JSM -6300)对复合膜的微观结构进行表征;用日本岛津公司型号为Shimadzu TGA -50的热重分析仪研究膜的热稳定性(空气气氛,升温速率5K P min);在日本岛津公司生产型号为AGS -10KND 的材料试验机测定样品(长度为30m m,加载速度为215mm P min)的拉伸强度,以此考察膜的机械性能;用X 射线衍射仪(德国Bruker 公司,型号Bruker D 8)对复合膜的晶相进行分析,实验条件为Cu 靶,K A 线,管压40kV,管流40Ma,扫描范围15~65b ;用等温氮气吸附仪(美国C oulter 公司,型号SA3100)对膜的孔径及其分布进行分析,利用泡压法测定膜的最大孔径.
113 中空纤维膜的制备
将20克TiO 2添加到1500mL 二甲基甲酰胺(D MF)中,加入适量的聚乙二醇和添加剂,经超声波分散,加入350克PVDF 溶解后,得到铸膜液,静置脱泡后,采用自制的干-湿法纺丝装置利用压
第5期
2004年10月
高 分 子 学 报
AC TA POLYMERIC A SINIC A
No.5Oct.,2004
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力使其从喷丝头挤出,从喷丝头挤出的铸膜液进入凝胶槽内,沉淀胶凝,经淋洗,再用水浸泡一定时间,经过适当后处理晾干待用.将所制得的复合中空纤维膜记为样品A,采用相同的纺丝和后处理条件制备纯PVDF 中空纤维膜,记为样品B.将所得的中空纤维制成膜组件,进行膜性能测试.
2 结果与讨论
211 添加无机粒子对膜性能的影响
表1为TiO 2P PVDF 复合膜和纯PVDF 膜的性能指标.可以看出,在中空纤维铸膜液体系中引入TiO 2粒子得到的复合膜,其分离性能和力学性能有显著的提高.复合膜和纯PVDF 膜相比,对牛血清白蛋白的截留率从3127%提高到86167%,水
通量从910Lm -2h -1提高到3212Lm -2h -1
,孔隙率则有较大幅度的下降;力学试验结果表明单根纤维的断裂应力从3135MPa 提高到4170MPa,提高了4013%.这可能是因为采用干湿法纺丝工艺制备中空纤维膜时,微孔的形成是由于铸膜液中的溶剂和凝胶浴中的水进行交换时产生的应力引起,而TiO 2粒子的加入会有助于应力的消除,从而避免了大孔和缺陷的产生,因而表现为最大孔径减小,孔隙率下降,进而使复合膜对BSA 的截留率提高,改善了中空纤维的断裂引力;同时将TiO 2粒子的引入到PVDF 体系中,由于TiO 2粒子表面富含羟基,会改变中空纤维膜的亲水性能,因而表现为力学性能和水通量的显著改善.
T able 1 Performances of TiO 2P PVDF composi te membrane (A)and (B)pure PVDF me mbrane Sample Max pore si ze (L m)Porosity (%)Pure water flux *(Lm -2h -1)BSA rejec -tion rati o (%)Breaking
s tress (MPa)A
01334917321286167%4170B
0164
6312
910
3127%
3135
*
The data were tested at press difference of 011MPa
212 TiO 2P PVDF 复合膜的微观结构
从图1所示的TiO 2P PVDF 中空纤维复合膜的扫描电镜照片可以看出,采用干湿法纺丝工艺所制备复合膜同时具有指状孔结构和网络状结构,在纤维的内侧为一层致密的皮层结构,厚度约几个微米,在皮层的下面和纤维的外侧分别有厚度为50L m 和150L m 的指状孔,在两层指状孔中间为网络状结构,这种网络状、指状孔和致密的皮层构成非对称结构,皮层为膜的功能层,起分离作用,而网络状、指状孔结构为皮层提供一定的机械强度,起支撑作用(图1b).图1(c)和图1(d)为复合膜内外表面的SEM 照片,从这两张照片可明显看出,采用该工艺制备的复合膜具有非对称膜的特征,外表面有明显的微孔,内表面则相对致密.二氧化钛粒子除了镶嵌在PVDF 球晶表面外,还有一部分为PVDF 粒子所包裹.图1(e)为复合膜网络状结构的内部照片,可见纳米TiO 2粒子在高聚物PVDF 基体中有两种存在状态.一种是以良好的分散状态存在于网络状结构中间,如图1(
e)
Fi g.1 SEM photographs of TiO 2P P VD F composi te hollow fiber membrane
a)Ti O 2P PVDF composite hollow fiber me mbrane;b )Cross -s ec tion of TiO 2P P VD F composi te membrane;c)Outer surface of TiO 2P PVD F composite membrane;d)Inner surface of Ti O 2P PVDF composite membrane;e)Inner s truc ture of TiO 2P PVDF composite membrane
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高 分 子 学 报2004年
中白色的球状粒子,这些粒子的一部分露在网络状聚合物的外部,由于TiO 2粒子的亲水性特征,这部分粒子对改善膜的表面性质起主要作用;另一种是存在于网络状结构内部,这部分粒子周围包裹了一层PVDF 高聚物,这部分粒子对改善膜的机械性能和热稳定性起主要作用.213 TiO 2P PVDF 复合膜的晶相结构
图2为TiO 2P PVDF 复合膜、纯PVDF 膜、TiO 2
粉的XRD 谱.纯PVDF 膜的样品在2H 为1813b 、2010b 、2615b 的衍射峰分别对应于PVDF 的A 晶(020)、(110)、(021)的晶面衍射,而复合膜的样品除了A 晶的衍射特征峰外,还明显有锐钛矿TiO 2的衍射特征峰
.
Fi g.2 XRD patterns of TiO 2P PVDF composi te me mbrane,pure PVDF membrane and Ti O 2powder
214 TiO 2P PVDF 复合膜的热稳定性
图3为纯P VDF 中空纤维膜和TiO 2P PVDF 复合中空纤维膜的热重曲线.可以看出,在230e 前两种膜的重量无明显变化.纯PVDF 膜的起始失重温度在234e 左右,而复合膜的起始失重温度在达到291e 左右.说明复合膜和纯PVDF 膜相
比,热稳定性有所提高.
215 TiO 2P PVDF 复合膜的孔径分布
图4为采用氮气吸附法测定的纯PVDF 中空
纤维膜和TiO 2P PVDF 复合中空纤维膜的孔径分布.可见,复合膜与纯PVDF 膜的孔径分布相比有较大的差异,复合膜的最可几孔径为3616nm,明显小于纯PVDF 膜的10814nm,而且复合膜的孔径分布呈单峰.复合膜的平均孔径小于纯PVDF
膜,因此二氧化钛粒子的引入,可以使膜孔径分布变窄,孔径减小.因而使复合膜对牛血清白蛋白的截留率比纯PVDF 膜的有显著提高
.
Fi g.3 TG curve of pure PVDF me mbrane and TiO 2P P VDF composite
membrane
Fi g.4 Pore si ze dis tribution of pure PVDF membrane and Ti O 2P PVDF composite me mbrane
采用相转化工艺制备的TiO 2P PVDF 复合中空纤维膜的孔性能、机械性能与纯PVDF 膜的相比有显著的改善.最大孔径从0164L m 减小到0133L m,对牛血清白蛋白的截留率从3127%提高到86167%,单根纤维的断裂应力从3135MPa 提高到4170MPa,提高了4013%.复合膜的孔径分布窄、分离效率高.此外亲水性氧化钛粒子的引入,对于改善膜表面的抗污染性能,拓宽PVDF 膜在水处理等领域的应用将会有诱人的前景.
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5期
李健生等:T iO 2P PVDF 复合中空纤维膜的制备和表征
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REFERENCES
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8Zhan g Yuqi ng(张裕卿),Di ng Jian(丁健).Chemical En gin eerin g(化学工程),2000,28(5):42~44
9Jian g Yunp eng(姜云鹏),Wang R on gshu(王榕树).Indu strial W ater Treatmen t(工业水处理),2002,22(5):12~14
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF TiO2P PV DF
COMPOS ITE HOLLOW FIBER MEMBRANE
LI Jiansheng,LIANG Yi,WANG Huiya,SUN Xiuyun,WANG Lianjun
(Sc hool o f Chemica l Eng in ee rin g,Na n jin g U ni versit y o f Scien ce a n d Tec hnolog y,Na n jing210094)
Abstract The preparation of titania(TiO2)P polyvinylidene fluoride(PVDF)composite hollow fiber membrane by phase transition process was introduced.The separation property,microstructure,thermal stability and crystalline phase of composite membranes were characterized by rejection experiment,scanning electron microscopy(SE M), thermogravimetric analysis(TGA)and X-ray diffraction(XRD),respectively.The results show that bovine serum albumin(BSA)rejection ratio and breaking stress of the composite me mbrane are86167%and4170MPa,which are improved greatly compared to those3127%and3.35MPa of the pure PVDF me mbranes.Moreover the pore size and its distribution of the composite membrane characterized by nitrogen isothermal absorption measurement are smaller and narro wer than those of the pure PVDF membranes..
Key words Titania,Polyvinylidene fluoride,Composite membrane,Preparation,Characterization
简述中空纤维膜技术特点及应用解析
简述中空纤维膜技术特点及应用解析 膜分离技术是一种广泛应用于溶液分离、浓缩和提纯的分离技术。它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而较大分子溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。 中空纤维膜是分离膜的一种重要形式。在单位体积膜组件中，中空纤维膜的有效膜面积最大，过滤分离效率高，容易清洗，结构简单，操作方便，在生产过程不产生二次污染，因而应用广泛。中空纤维膜是膜过滤的最主要形式之一，膜呈毛细管状，微孔位于管壁上，溶液就是以其组份能否通过这些微孔来达到分离的目的。 中空纤维膜组件，是由壳体、封头、端盖、中心管(内压式无)、布水装置(内压式无)及中空纤维膜组成，有原液口、过滤液出口及浓缩液出口与系统连接。其特点是：
一、所有中空纤维膜都直接用聚氨脂胶封装在膜管内，不仅具有高的装填密度，极高的比表面积，而且结构简单，能有效减少细菌污染的可能性，简化清洗操作; 二、检漏修补方便，截留率稳定，使用寿命长。根据组件结构的不同，又可分为内压式和外压式两种。 聚丙烯、改性聚砜超微过滤膜(MF、UF)是应用最广泛的膜分离产品之一, 可用来去除水中的胶体、微粒、细菌、病毒、热源及大分子有机物 ,使水得到净化，对深度降浊、澄清、除菌和有机大分子物质的分离、浓缩、分级、提纯等具有非常卓越的效果。聚丙烯超滤、微滤膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理方面有着广泛的应用前景。
中空纤维超滤膜装置 说明书
中空纤维超滤膜装置 使用说明书 济宁市鲁源水处理有限公司
一、超滤工作原理 超滤膜工作原理 超滤是一种膜分离技术，是以膜两侧压力差为驱动力，机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程。超滤的过滤孔径在?μm，截留分子量在30000?100000 道尔顿。过滤时小分子溶质和溶剂可以透过膜的微孔，而大分子溶质不能透过，被截留在膜的一边，从而实现物质的分离。 二、超滤的特点及主要技术指标 1、超滤的特点 ⑴膜的化学材料 UFIA（B）系列超滤膜组件的膜材质为亲水性聚醚砜，这种材质化学稳定性优异，强度高，亲水性好，耐污染性强，耐酸碱性范围PH2?13。 ⑵膜微孔结构和孔径UFIA（B）系列超滤膜的中空断面为海绵状多孔结构，内表面为致密的分离层，外表面为支撑层。这种结构使得超滤
产水水质更优。膜的截留分子量为50000 道尔顿。 中空纤维超滤膜电镜照片 ⑶超滤膜组件结构 中空纤维超滤膜组件有内压式和外压式两种操作方式，外压式的进水流道是膜丝之间，内压式的进水流道是中空纤维内腔，UFIA（B）系列膜组件为内压式超滤膜。 2、膜天超滤的主要技术指标 ⑴、材质：聚醚砜 ⑵、工作压力：≤ａ ⑶、工作温度：≤45℃ ⑷、pH 范围：2～13 ⑸、操作模式：内压式 ⑹、最大进水压力：≤ MPａ ⑺、最大跨膜压差：≤ MPａ ⑻、最大反洗压力：≤ MPａ
⑼、反洗水通量：100~150L/m2h ⑽、化学清洗试剂：柠檬酸，氢氧化钠，次氯酸钠 3、超滤进水水质要求 为防止不良水质进入超滤膜组件而对膜组件产生严重污堵，对进入超滤膜组件的水应满足以下要求： ⑴、浊度：≤10NTU ⑵、颗粒物直径：＜ ⑶、铁离子：＜L ⑷、CODcr：＜20mg/L ⑸、pH 范围：2?13 ⑹、有机溶剂：不得含有醇、酮、苯等有机溶剂 ⑺、瞬时余氯耐受量：300ppm 注： ①当水中含油、有机物、氧化性物质（余氯、O3、H2O2 等）、表面活性剂、消泡剂时，请与我公司技术支持部联系，在技术工程师指导下使用。 ②当系统预处理中采用絮凝工艺，要进行杯试并严格控制絮凝剂量，絮凝剂量过多或过少都将对膜产生污染影响膜的透水通量。 ③进水有藻类、微生物时，要加入15?50mg/l 杀菌剂，防止藻类或微生物滋生和污染膜。 三、一般超滤系统的设计 1 超滤系统配置
膜过滤技术及其应用范围介绍
膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。
一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。
中空纤维膜
中空纤维膜是—类高分子分离膜，具有不对称结构和对称结构。中空纤维膜的外径一般为0.5-1.0mm，内径一般为0.2mm-0.7mm[8]，多功能层（即外压型）一般为外表面（即外压型），布满微孔表面的平均孔隙为3~l00mn。它有纤维状的外形，具有自支撑作用。它的致密层既位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)，也可位于纤维的外表面（如反渗透膜）。气体分离膜的致密层可以在内表面，也可以在外表面。中空纤维膜是特殊纤维的组成部分，并且中空纤维膜在这三十年中发展极快，它用的范围越来越广泛，已经受到全世界的关注。中空纤维膜常用的高聚物原料：聚砜(PSF)、硝化纤维类(NC)、聚四氟乙烯(PTFE)、再生纤维素(RC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、醋酸纤维素(CA)、聚丙烯腈(PAN)、三醋酸纤维素、芳香聚酰胺、聚苯并咪唑（PBI）、聚氯乙烯(PVC)、聚醚、聚酯、聚烯烃、聚碳酸酯、磺化聚砜(SPSF)、聚醚砜(PES)等。 中空纤维膜是—类高分子分离膜，具有不对称结构和对称结构。中空纤维膜的外径一般为0.5-1.0mm，内径一般为0.2mm-0.7mm[8]，多功能层（即外压型）一般为外表面（即外压型），布满微孔表面的平均孔隙为3~l00mn。它有纤维状的外形，具有自支撑作用。它的致密层既位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)，也可位于纤维的外表面（如反渗透膜）。气体分离膜的致密层可以在内表面，也可以在外表面。中空纤维膜是特殊纤维的组成部分，并且中空纤维膜在这三十年中发展极快，它用的范围越来越广泛，已经受到全世界的关注。中空纤维膜常用的高聚物原料：聚砜(PSF)、硝化纤维类(NC)、聚四氟乙烯(PTFE)、再生纤维素(RC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、醋酸纤维素(CA)、聚丙烯腈(PAN)、三醋酸纤维素、芳香聚酰胺、聚苯并咪唑（PBI）、聚氯乙烯(PVC)、聚醚、聚酯、聚烯烃、聚碳酸酯、磺化聚砜(SPSF)、聚醚砜(PES)等。
膜分离技术的介绍及应用讲解
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
中空纤维超滤膜分离
中空纤维超滤膜分离 实验指导书 膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜分离法可用于液相和气相。对于液相分离可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。膜分离包括反渗透、超过滤、电渗析、微孔过滤等。膜分离过程具有无相态变化、设备简单、分离效率高、占地面积小、操作方便、能耗少、适应性强等优点。目前，在海水淡化、食品加工工业的浓缩分离、工业超纯水制备、工业废水处理等领域的应用越来越多。超过滤是膜分离技术的一个重要分支，通过实验掌握这项技术具有重要的意义。 （一）实验目的 1. 了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程； 2. 了解膜分离技术的特点； 3. 培养学生的实验操作技能。 （二）超滤膜分离的基本原理 通常，以压力差位推动力的液相膜分离方法有反渗透、纳滤、超滤和微滤等方法。对于超滤而言，一种被广泛用来形象地分析超滤膜分离机理的说法是“筛分”理论。该理论认为，膜表面具有无数微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。最简单的超滤器的工作原理如下：在一定的压力作用下，当含有高分子和低分子溶质的混合溶液通过被支撑的超滤膜表面时，溶剂（如水）和低分子溶质（如无机盐类）将透过超滤膜，作为透过物被搜集起来；高分子溶质（如有机胶体）则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。应当指出的是，若超滤完全用“筛分”的概念来解释，则会非常含糊。在有些情况下，似乎孔径大小是物料分离的唯一支配因素；但对有些情况，超滤膜材料表面的化学特性却起到了决定性的
中空纤维超滤膜组件设计要点,CA
MOTIAN Hollow Fiber UF Membrane Module and Device 中空纤维超滤膜组件及装置 山东招远膜天集团有限公司 SHANDONG ZHAOYUAN MOTIAN GROUP CO.，LTD
公司地址：山东省招远市温泉路132号 TEL：+86-535-8118510 +86-535-8118511 FAX：+86-535-8112404 https://www.360docs.net/doc/ca11418971.html, E-mail:motian@https://www.360docs.net/doc/ca11418971.html, 超滤膜技术是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力，实现机械分离的膜分离过程，它广泛应用于物质的分离、浓缩和提纯。 中空纤维超滤膜是以高分子材料采用特殊工艺制成的不对称半透膜。它呈中空毛细管状（或中空纤维状），管壁密布微孔，在压力的作用下，原液在膜内或膜外流动，其中的溶剂或小分子可以透过膜，经过收集而成为超滤液，而其中的大分子物质（蛋白质、各类酶、核酸、多糖等）以及胶体粒子（乳胶、微粒子）、细菌等被截留在膜外，被循环流动的原液带走而成为浓缩液，从而达到物质的分离、浓缩和提纯的目的。 采用超滤膜来实现物质的分离、浓缩和提纯具有以下显著特点： a、超滤过程无相态转化，常温操作，节约能源，对分离物不产生任何污染。对热敏性物质（如生物制品、菌体、蛋白质等）的分离尤为适宜。 b、超滤膜耐化学药品侵蚀，PH适应范围广。 c、超滤分离过程简单、操作运转简便、维护费用少、清洗简单。 d、中空纤维超滤膜装填密度大、有效膜面积最大，超滤分离过程简单。 膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离心分离、溶媒抽提、吸附、再生、絮凝、共聚、沉淀、蒸发等多种传统的分离与过滤方法。 专家预言，在本世纪，膜技术以及膜技术与其它技术的集成技术将在很大程度上取代目前采用的传统分离技术，达到节能降耗、提高产品质量的目的，极大地推动人类科学技术的进步，促进社会发展。膜技术的应用将广泛涉及到化学工业、石油与石油化工、生物化工、环境工程、冶金、食品、电子、医药、医疗等诸多行业。选用膜分离技术是您的低
膜分离技术及其应用_童汉清
膜分离技术及其应用 童汉清 海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘 要 针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词 膜分离技术 反渗透膜 超滤膜 微滤膜 0 前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1 反渗透膜及其应用 1.1 反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2 膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3 反渗透膜的应用 1.3.1 海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2 果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年
PVDF中空纤维超滤膜介绍
PVDF中空纤维超滤膜介绍 1、超滤膜的优势： 在我国，由于水源污染以及二次污染相当严重，用普通的过滤介质难以实现生活饮用水深度净化效果。超滤膜净化技术采用高精度纯物理的过滤原理，过滤精度为0.1～0.001微米，不添加任何化学物质，依靠超滤膜表面密布的微孔进行筛分，从而截留有害物质，从而实现过滤净化、纯化的效果。截留水中的铁锈、微粒、细菌、胶体及部分有机物等，保持产水pH值不变，同时保留水中人体所需微量矿物质和微量溶解氧。如果再和活性炭组合使用，除去水中异味和有机物，则将是一组完美的结合产品。同时，超滤膜过滤只需依靠自来水本身压力即可实现，不需要用电、加压，具有低压无相变，能耗低，废水排放少的特点，安全节能。另外，超滤膜过滤由于不需要用电加压，设备安装简单易行，产水通量大，无需储水桶等配套设备。最后，超滤膜过滤具备冲洗排污的功能，通过正反冲洗超滤膜膜丝，可将截留的污染物冲洗排出，延长超滤膜丝的使用寿命。超滤膜是家用水处理器的最佳选择。随着制膜技术的发展和生产规模化，使超滤膜性能更加稳定，目前是净化生活饮用水的主流技术，同时在饮料、生物、食品、医药等领域应用广泛。 2、超滤膜工作原理：超滤膜是由起分离作用的一层极薄表皮层或较厚的起支撑作用的海绵状或指状多孔层组成，孔隙大小在0.1～0.001μm的选择性透过膜。超滤膜过滤技术是指利用具有选择透过能力的超滤薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为透过液，而较大分子溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。与传统过滤的不同在于，超滤膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相变化和化学变化，适应性强。 3、超滤膜分类 超滤膜根据膜材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜主要是由高分子材料制成，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根据膜形状的不同，可分为平板膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维膜等。 无机膜中，陶瓷超滤膜在家用净水器中应用比较多。陶瓷膜寿命长，耐腐蚀，但出水有土味，影响口感。同时陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纤维超滤膜由于其填充密度大，有效膜面积大，纯水通量高，操作简单易清洗等优势，被广泛应用于家用净水行业。目前，市面上家用净水器用的膜基本上都是中空纤维膜，这证明了中空纤维膜的广泛应用前景，是大家公认的好滤材。 4、中空纤维超滤膜 中空纤维超滤膜的工作模式主要有外压式过滤和内压式过滤。外压式过滤是指原水从中空膜丝外侧经滤膜管壁过滤，形成透过液，从中空膜丝内侧流出。见下图。 1）外压式过滤形成的污垢层在中空纤维膜丝的外壁上，内压式过滤形成的污垢层在中空纤维膜丝的内壁上，在清洗膜丝污垢时，由于膜丝比较细，内孔小，滞留的污垢不易清洗。家用净水器通常以死端过滤模式（浓
中空纤维浸没式膜组件技术手册资料讲解
1. 说明 在使用膜组件之前，请您认真阅读本技术手册。 2.膜组件简介 近几年来，由于水资源的短缺以及严重的水污染问题，膜独特的分离技术脱颖而出。膜设备分离占地空间小，操作方便，能耗小，分离效率高且出水水质好，因而在许多领域得到广泛应用。 中空纤维超滤膜及微滤膜是以优质的聚偏氟乙烯（PVDF）为原材料，采用先进的技术及精密的生产设备，在严格的工艺条件下生产制造而成。膜组件主要有柱式和帘式两种形式不同规格的产品。 PVDF膜组件更因其独特的抗氧化性，易清洗的特点，在污水处理、中水回用、自来水净化方面可广泛应用。我们生产的膜组件强度高，水通量大，产水水质好，抗污染性强，产水量稳定，适用的水质范围宽。产品使用寿命长，性价比高。 3. 膜生物反应器（MBR） 膜生物反应器（MBR）是把膜分离技术与生物技术相结合的新型污水处理高新技术。也就是把膜处理工艺与传统的活性污泥法相结合，用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，利用膜的高效截留作用，进行固液分离，从而构成里膜生物反应器污水处理工艺。 这是一种新型高效的污水处理工艺。在污水处理领域已备受瞩目，被认为是21世纪世界上最有发展的高新技术之一。经MBR处理后的污水可以直接回用。出水水质良好且稳定，不仅能够完全去除悬浮物，并且可以去除几乎所有的细菌与病毒，产水浊度接近于零，对主要污染物的去除率很高，节流
减排，实现了污水资源化。因此，膜生物反应器在世界污水处理领域越来越得到广泛应用。 3.1 MBR的优势 1：高效的固液分离技术，使分离效果远好于普通的二次沉淀池，能够完全去除产水中的悬浮物，产水浊度接近于零，产水水质良好且稳定。产水可以直接回用。 2：由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一，大幅减小占地面积，并节省土建资源。 3：生物处理单元的污泥浓度高，泥龄厂，从而大大提高了难降解的有机物的降解效率。同时，由于活性污泥的吸附作用，使主要污染物（COD）的去除率可达90%以上。 4：由于膜的截留作用，硝化细菌被完全截留在生物反应器内，并且繁殖，增强了系统的硝化能力，提高了氮、磷等污染物的去处。 5：反应器在低有机负荷率情况下运行，剩余活性污泥量远低于传统工艺法的活性污泥量，无污泥膨胀，降低了对剩余污泥的处置费用。 6：系统实现自动控制（PLC），操作管理方便，噪音小。 3.2 MBR的应用领域 1：大型市政污水处理，达到中水回用标准。 2：生活小区，写字楼，学校等中小型污水处理，中水回用工程。 3：厂矿企业污水处理，中水回用工程等。 4：市政自来水领域。 4.膜组件
中空纤维超滤膜简介
中空纤维超滤膜是超滤膜的一种。它是超滤技术中最为成熟与先进的一种技术。中空纤维外径:0.5-2.0nm，内径:0.3-1.4nm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。原水在中空纤维外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式。超滤是动态过滤过程，被截留物质可随浓缩水排除，不致堵塞膜表面，可长期连续运行。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一。 超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以及从废水中提取有用物质，废水净化再利用领域的高新技术。特点是使用过程简单，不需加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。 下面陶氏净水器小编就给大家介绍一款超滤膜：合金PVC中空纤维超滤膜 过滤方式：内压式、外压式操作压力：≦0.3Mpa工作温度：5-45℃过滤精度：0.01微米截留分子量：6K-100KDalton孔径：0.7/1.4MM、1.0/1.8MM水通量：80-120L/H.㎡ 详细说明：PVC——聚氯乙烯PVC。产品特点：质量稳定，柔韧性好、不易断丝；过滤精度高，不易吸水、冲洗干净；耐强酸、耐强碱、寿命长。生产成本不高。PVC膜关键性能参数表项目PVC（聚氯乙烯） 密度（g/m3）1.15 抗张强度/mpa96 伸长率/%25—50 吸水率很低 耐强碱能力高 耐强酸能力高 PVC合金技术中空纤维超滤膜原材料来源广泛，是全球三大化工原料之一，质量性能异常稳定，膜丝的使用寿命、通量、强度和过滤精度等功能技术指标高于同类水平，拥有极高的性价比优势，在地表水、地下水、自来水、纯水前处理、轻度污染或达标排放的水源处理方面，是您最优的选择！
外压中空纤维膜分离设备及其使用方法的生产技术
本技术涉及膜分离技术。它设计了一种外压中空纤维膜分离装置，包括膜组件等常用零部件；膜组件内填充的膜在其上浇铸端处开孔，而在其下浇铸端处闭孔，且在下浇铸端上有多个导流孔；膜组件下端口一路与泵管接，另一路与空压机管接，其特征在于膜组件上端口经压力表后一路经控制阀与滤过液罐管接，另一路经控制阀与反洗液罐管接；膜组件的上侧口一路经压力表、控制阀与料液罐管接，另一路则经控制阀与排污管路管接；膜组件下侧口经控制阀也与排污管路管接。本技术装置可以节约水资源，提高膜的清洗效果和清洗效率，进而提高膜装置的生产效率。 权利要求书 1.一种外压中空纤维膜分离装置，包括膜组件(1)、控制阀、压力
表、泵、空气压缩机、料液罐以及连接管路，所述的膜组件(1)内填充的外压中空纤维膜(11)在其上浇铸端(14)处开孔，而在其下浇铸端(14’) 处闭孔，且在下浇铸端(14’)上有多个导流孔(19)，所述的膜组件(1) 的下端口(18)经压力表(22)后一路经控制阀(4)与泵(25)管接，另一 路经控制阀(5)、压力表(23)与空气压缩机(26)管接，其特征在于所述 膜组件(1)的上端口(15)经压力表(20)后一路经控制阀(2)与滤过液 罐管接，另一路经控制阀(8)与反洗液罐管接；所述膜组件(1)的上侧口(16)一路经压力表(21)、控制阀(3)与料液罐(24)管接，另一路则经 控制阀(7)与排污管路管接；所述膜组件(1)的下侧口(17)经控制阀 (6)也与排污管路管接。 2.根据权利要求1所述的外压中空纤维膜分离装置，其特征在于所述膜 组件(10)的下浇铸端(14’)靠近下侧口(17)的内侧处安装有挡片 (10)，在所述上浇铸端(14)的上侧口(16)相应位置处安装有挡圈 (9)。 3.根据权利要求2所述的外压中空纤维膜分离装置，其特征是所述的 挡片(10)为弧形或半圆形。 4.根据权利要求3所述的外压中空纤维膜分离装置，其特征是所述的导 流孔(19)呈环形均匀分布，其内圈导流孔(19)的数目为3个或4个，且 任意相临两个导流孔(19)之间的距离差不超过30％。 5.根据权利要求1、2、3或4所述的外压中空纤维膜分离装置的使用方法，A：工作时，打开控制阀(2、3和4)，并调节控制阀(2、3)的开度， 使膜(11)的进出口工作压力分别为0.05--0.15MPa和0.03--0.10MPa， 关闭控制阀(5、6、7和8)；B：清洗时，关闭控制阀(2、3、4和6)，打
中空纤维膜的制备及性能测试
中空纤维膜的制备及性能测试 1.1 实验目的 1.了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程； 2.掌握制备中空纤维超滤膜的基本原理及实验操作技术； 3.掌握用于中空纤维膜结构调控的方法。 1.2 实验原理 中空纤维膜的制备方法有：湿法、干-湿法、熔融法和干法。本实验采用干-湿法，过程如下：首先将过滤后的由聚合物、溶剂和成孔剂组成的铸膜液用氮气将釜中料液压出，从环行喷丝头（常用喷丝头的断面结构如图1所示）的缝隙中挤出，同时将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中的细流扩散。膜的内侧和外侧同时发生凝胶化过程，首先形成皮层，随着双扩散的进一步进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，将膜中溶剂和成孔剂萃取出，最终得到中空纤维膜。 图1 喷丝头断面结构示意图 （a）插入管式；（b）插入柱式；（ｃ）异形喷丝板膜制备工艺参数对膜结构的影响很大。主要的工艺参数包括：铸膜液的流量、温度、挤出速率、芯液流速、卷绕速度、空气间隙、喷丝头规格等。 1.3 实验原料和设备 1. 原料： （1）NMP PVDF PEG6000 吐温-80 (2)实验步骤：将116gNMP加入三口烧瓶只中，等溶剂温度到达60°C时
加入PVDF36g，等PVDF全部溶解后，再加入PEG6000 38g，加热至 70°C，待其溶解后加入吐温-80 10g在70°C恒温加热搅拌9-10小时。 待其冷却后倒出待用。 2. 设备： 中空纤维膜纺丝机一台（图2所示），包括如下附件：计量泵（规格为1.2 ml/r），喷丝头，氮气钢瓶等。 1.4 实验过程 1. 准备工作：根据膜的结构要求确定膜制备工艺参数，包括聚合物浓度， 2. 膜制备过程：适当旋松搅拌轴压盖→在溶解釜加料口加入应加溶剂的3/4 →打开总电源→开动搅拌→溶解釜开始升温→加入聚合物→加入成孔剂→加入剩余1/4溶剂→在60℃搅拌溶解8~10小时→溶解完成后关闭搅拌→静置脱泡12~20小时→脱泡完成后旋紧搅拌轴压盖→通入0.3~0.5 MPa 氮气→打开过滤器阀门（泵座在纺丝前预热0.5小时以上）→开启计量泵（鹅颈管开口向上）→待挤出物料基本没气泡时关闭计量泵→安装喷丝头→开启芯液阀门→开启计量泵→用导丝钩将初生纤维压入凝固浴槽并自另一端引出→卷绕→切割。 图2 干-湿法制备中空纤维膜示意图: (I) 料液釜, (II) 芯液釜
中空纤维超滤膜应用指南
中空纤维超滤膜应用指南 一、超滤的基本概述 超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术。20多年来发展迅速，已成为膜分离领域中最为广泛应用的品种之一。其应用面非常广泛，小至家用净水器，大到现代工业生产，从普通民用到高新技术领域都有不同规模的应用，甚至于在环境保护方面也有极大的使用潜力，超滤是一种最有发展前途的膜法分离技术。 二、超滤膜组件的基本类型 目前，工业上常用的超滤膜器件主要有下列五种类型：板框式、园管式、螺旋卷式、中空纤维式、毛细管式，其主要特征列于下表。
各种基本类型膜均有不同的适用性，在工业上应用最为广泛的是中空纤维式，特别是在净化、分离的应用中。而在粘度较高的溶液净化、分离、浓缩过程中，则板框式或园管式有更大的适用性。 三、超滤膜的超滤特性 在膜分离技术范畴内，分离精度自反渗透至微滤过滤范围的连续谱图中可见，超滤介于纳滤与微滤之间。 膜过滤谱图 超滤的定义域为截留分子量500～500000左右，相应膜孔径大小的近似值为0.002μ～0.1μ。截留分子量与膜孔径两者尚无对应关系。简单的理解，超滤膜如同筛子，在一定压力（0.1～0.6MPa）下，允许溶剂和小于膜孔径的溶质透过，而阻止大于孔径的溶质通过，以完成溶液的净化、分离和浓缩。 超滤过程有如下特点：
（1）超滤过程无相际变化，可以在常温及低压下进行分离，因而能耗低，约为蒸发法与冷冻法的1/2～1/5； （2）设备体积小，结构简单，故投资费用低，易于实施； （3）超滤分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理； （4）溶液在分离、浓缩过程中不发生质的变化，因而适合于保味及热敏性溶液的处理； （5）适合于从稀溶液中分离微量贵重大分子物质的回收和低浓度大分子物质的回收； （6）能将不同分子量的物质分级分离； （7）超滤膜是由高分子聚合物制成均匀的连续体，在使用过程中无任何杂质的脱落，保证被处理溶液的纯净。 由以上分离特性可知，超滤的应用范围很广，但归根到底，主要应用于溶液的净化、分离和浓缩。 四、超滤技术的特性参数
中空纤维超滤膜采用预处理工艺的作用
中空纤维超滤膜采用预处理工艺的作用 2020.08.24
中空纤维超滤膜采用预处理工艺的作用 中空纤维超滤膜系统必须安装预处理系统，除非原水水质符合中空纤维超滤膜进水标准，而这种情况基本上是不存在的，那么中空纤维超滤膜系统采用预处理工艺的作用是什么呢?下面为大家详细说明： 1、防止中空纤维超滤膜表面污染，即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等。避免粘附到中空纤维超滤膜表面或污染中空纤维超滤膜元件的水流通道。 2、防止中空纤维超滤膜表面结垢。超滤装置运行过程中，由于水的浓度，一些不溶性盐沉积在中空纤维超滤膜表面，因此有必要防止这些不溶性盐的形成。 3、确保中空纤维超滤膜免受机械和化学损伤，使中空纤维超滤膜具有良好的性能和足够的使用时间。 4、中空纤维超滤膜的污染是一个十分棘手的问题。其出现导致超滤装置的去除率、透水性和中空纤维超滤膜通量大幅下降。同时，增加了各工段的操作压力，导致了操作和运营成本的上升，严重影响了中空纤维超滤膜的使用寿命和超滤技术的开发利用。
以上就是为大家讲解的中空纤维超滤膜系统采用预处理工艺的作用，希望对大家有所帮助。为了确保中空纤维超滤膜系统长期有效运行，预处理工艺的应用十分重要。 莱特莱德公司专注于净水领域、物料浓缩分离、废水资源化处理领域，是集研发设计、设备制造、工程施工、运营维护为一体的环保解决方案服务商。从研发设计、设备制造，到工程施工、运营维护，莱特莱德都秉承“科学创新，以人为本，客户至上”的经营服务理念。我们的目标是成为客户值得信赖的服务供应商，为用户提供不但买得起，还能用得起，更能用得好的环保解决方案! 我们相信，只有高品质的产品才能支撑我们的品牌。
中空纤维超滤膜的制备
中空纤维超滤膜的制备 一、实验概述 超滤膜的工业应用十分广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。超滤膜随着技术的进步，其筛选功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。例如聚砜中空纤维超滤膜，聚砜膜由于具有良好的渗透性、耐温性、耐溶剂性及良好的机械性能等优点，得到广泛的应用，小至家用净水器，大到现代工业生产，从普通民用到高新技术领域都有不同规模的应用，甚至于在环境保护方面也有极大的使用潜力，超滤是一种最有发展前途的膜法分离技术 二、实验目的 1.了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程； 2.掌握制备中空纤维超滤膜的基本原理及实验操作技术 3.掌握用于中空纤维膜结构调控的方法。 三、超滤膜的原理。 中空纤维膜的制备方法有：湿法、干-湿法、熔融法和干法。本实验采用干-湿法，过程如下：首先将过滤后的由聚合物、溶剂和成孔剂组成的铸膜液用氮气将釜中料液压出，从环行喷丝头（常用喷丝头的断面结构如图1所示）的缝隙中挤出，同时将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中的细流扩散。膜的内侧和外侧同时发生凝胶化过程，首先形成皮层，随着双扩散的进一步进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，将膜中溶剂和成孔剂萃取出，最终得到中空纤维膜。 超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被
中空纤维超滤膜的技术与过滤方式
中空纤维超滤膜的技术与过滤方式 2019.11.26
中空纤维超滤膜是超滤膜的一种。它是超滤技术中较为成熟与先进的一种技术。中空纤维外径：0.5-2.0nm，内径：0.3-1.4nm，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万。超滤膜是较早开发的高分子分离膜之一。超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以及从废水中提取有用物质，废水净化再利用领域的高新技术。特点是使用过程简单，不需加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。
中空纤维超滤膜是采用食品级树脂经过一定工序制成的 细长圆柱状膜丝，具有过滤精度高0.1~0.01微米，能将水中大于0.01微米的物质滤除，出来的水质可以直接饮用;中空纤维超滤膜只能将水中的化合态物质滤除如：泥沙、铁锈、胶状体、悬浮颗粒、热毒、细菌、大肠杆菌和重金属等，游离态物质却过滤不了如：钙离子、锌离子、铁离子等等;中空纤维超滤膜过滤出来的水质PH值基本没有改变，而且水中的矿物质还保留下来，所有比较适合家里有老人和小孩饮用。 中空纤维超滤膜按照水质过滤方式分有两种： 外压式超滤膜：外压式超滤膜采用食品级PP和PE树脂(制作方法同内压膜，区别在于膜丝直径的粗细;后面详细说明)。PP(聚丙稀)外压式超滤膜采用：高温挤丝~(烤箱烘烤~机床拉丝重复四次)~裁丝~灌胶~捡漏~酒精浸泡~冲水(将膜丝内部酒精冲洗掉)~浸泡消毒(偏于长期保存)等二十几个工序。PP(聚丙稀)外压式超滤膜属于典型物理超滤膜，具有物理性能稳定、精度高、膜丝韧度强等优点：PP(聚丙稀)外压式超滤膜属于超滤膜中小膜，它的外径：450-460μm，内径：350-360μm，管壁厚50μm，是属典型的热相拉伸膜。 PP(聚丙稀)外压式超滤膜工作原理是：
中空纤维超滤膜的制备与性能测试
第三章中空纤维超滤膜的制备与性能测试 1中空纤维膜的制备 1.1 实验目的 1.了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程； 2.掌握制备中空纤维超滤膜的基本原理及实验操作技术； 3.掌握用于中空纤维膜结构调控的方法。 1.2 实验原理 中空纤维膜的制备方法有：湿法、干-湿法、熔融法和干法。本实验采用干-湿法，过程如下：首先将过滤后的由聚合物、溶剂和成孔剂组成的铸膜液用氮气将釜中料液压出，从环行喷丝头（常用喷丝头的断面结构如图1所示）的缝隙中挤出，同时将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中的细流扩散。膜的内侧和外侧同时发生凝胶化过程，首先形成皮层，随着双扩散的进一步进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，将膜中溶剂和成孔剂萃取出，最终得到中空纤维膜。 图1 喷丝头断面结构示意图 （a）插入管式；（b）插入柱式；（ｃ）异形喷丝板膜制备工艺参数对膜结构的影响很大。主要的工艺参数包括：铸膜液的流量、温度、挤出速率、芯液流速、卷绕速度、空气间隙、喷丝头规格等。 1.3 实验原料和设备 1. 原料：
（1）工业级聚砜或聚醚砜；聚乙二醇（工业级，相对分子质量20000）；N,N-二甲基乙酰胺（工业级）；甘油（工业级）。 2. 设备： 中空纤维膜纺丝机一台（图2所示），包括如下附件：计量泵（规格为1.2 ml/r），喷丝头，氮气钢瓶等。 1.4 实验过程 1. 准备工作：根据膜的结构要求确定膜制备工艺参数，包括聚合物浓度， 2. 膜制备过程：适当旋松搅拌轴压盖→在溶解釜加料口加入应加溶剂的3/4 →打开总电源→开动搅拌→溶解釜开始升温→加入聚合物→加入成孔剂→加入剩余1/4溶剂→在60℃搅拌溶解8~10小时→溶解完成后关闭搅拌→静置脱泡12~20小时→脱泡完成后旋紧搅拌轴压盖→通入0.3~0.5 MPa 氮气→打开过滤器阀门（泵座在纺丝前预热0.5小时以上）→开启计量泵（鹅颈管开口向上）→待挤出物料基本没气泡时关闭计量泵→安装喷丝头→开启芯液阀门→开启计量泵→用导丝钩将初生纤维压入凝固浴槽并自另一端引出→卷绕→切割。 图2 干-湿法制备中空纤维膜示意图: (I) 料液釜, (II) 芯液釜
膜分离的发展及其工业应用
膜分离技术的发展及其工业应用 摘要:膜分离技术作为新型高科技分离技术之一,倍受众多工业的关注。综述了膜分离技术的发展,及今后的发展趋势,对其在石化行业、水处理、食品行业主要工业应用进行较为详细的阐述。 关键词:膜分离技术;膜发展;膜应用 分离技术的发展与人类的生产实践密切相关,伴随着生产力的发展,科学技术的进步,分离的方法也从简到繁,从低级到高级,工艺从一种方法到多种联用。已由过去简单的蒸馏分离技术发展到现在复杂的超临界萃取技术,膜分离技术等。 膜分离技术[1],顾名思义,是利用一张特殊制造的,有选择透过性能的薄膜,在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。实践证明,当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时,膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的,并且膜分离技术还可以和常规的分离方法结合起来使用,使分离技术投资更为经济。表1是几种主要的膜分离过程及其传递机理,推动力,透过物,膜类型的比较。 表1几种主要的膜分离过程 1发展史 膜分离在生物体内广泛存在,而人们对其的认识、利用、模拟,及至目前的人工合成的过程却是极其漫长而曲折的。膜分离技术发展大致可分为3个阶段: ——50年代,奠定基础的阶段,主要是对膜分离科学的基础理论研究和膜分离技术的初期工业开发; ——60年代～80年代,发展阶段,主要是使一些膜分离技术实现工业化生产,同时又开发研制了几种重要膜分离过程; ——90年代～至今,发展深化阶段,主要是不断提高已实现工业化的膜分离水平,扩大使用范一些难度较大的膜分离技术的开发得到突飞猛进的发展,并开拓了新的膜分离技术。
1.1膜分离技术的起源 200多年前,Abbe Nollet在1748年观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中,发现了渗透现象。但是,直到19世纪中叶Gra-ham发现了透析(Dialysis)现象,人们才开始对膜分离现象重视起来,并开始研究。最初,许多生理学家使用的膜主要是动物膜。1867年Moritz Taube制成了人类历史上第一张合成膜——亚铁氰化钠膜,并以近代的观点予以论述。随后,Preffer用这种膜在蔗糖和其他溶液进行试验,把渗透压和温度及溶液浓度联系起来。接下来Van′t Hoff以Preffer的结论为出发点,建立了完整的稀溶液理论。1911年Donnan研究了荷电体传递中的平衡现象。1920年,Gibbs从热力学角度提供了认识渗透压现象和它与其他热力学性能关系的理论。1925年世界上第一个滤膜公司(Sartorius)在德国Gottingen公司成立。1930年Treorell Meyer,Sievers等对膜电动势的研究,为电渗析和膜电极的发明打下了基础。1950年W.Juda等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜,电渗析过程得到迅速发展。 1.2膜分离技术的发展 60年代末期,加利福尼亚大学的Yuster、Loeb、Sourirajan等对膜材料进行了广泛的筛选工作,结果发现乙酸纤维素也具有特殊的半透性质。为了改进乙酸纤维素的透水性能,他们采用过氯酸镁水溶液为添加剂,经过反复试验,终于在1960年首次制成世界上具有历史意义的高性能非对称的乙酸纤维素反渗透膜,这使得Allied-Singned公司开创了RO工业应用的时代。随后,制膜技术不断机械化、自动化,膜的形式也从平板膜发展到管式膜及中空膜等。1971年Du Pont化学公司也推出三醋酸纤维素中空纤维透过器。微滤、反渗透、超滤、透析及气体分离等膜分离技术都在60～80年代相继得到迅速发展。 1.3发展趋势 近10多年来世界各国对膜分离技术的重视,极大地促进膜技术的发展,90年代Get Gmb H公司推出了渗透蒸发。中科院近来开发的某种新型渗透汽化膜及其工艺过程,将变革MTBE 的生产工艺,产生可观的经济效益。近几年开发的纳滤膜分离技术,其膜的孔径比反渗透膜稍大,截留粒子的直径为几个nm,分子量为200～500,允许通过单价离子,低分子量有机溶剂。我国对纳滤技术的开发和应用也相当广泛。 随着新型膜材料的开发和膜过程的改进,膜分离技术将不仅可以替代某些单元操作,而且可以与许多单元操作相结合,以取得更好的分离效果。例如将膜分离技术与催化反应结合起来形成膜反应器 1 膜分离技术概述 随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程,纳滤膜分离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。 1.1 微滤 微滤主要是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。在给定压力下[(50~100) kPa],溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为(0.1~20)Lm的对称微孔膜,只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留,从而使溶液或水得到净化。微滤技术是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术。主要用于悬浮物分离、制药行业的无菌过滤等。在微滤方面今后应着重研究开发廉价膜组件;耐高温抗溶剂的膜及组件;不污染,易清洗的长寿命膜。 1.2 超滤 超滤和微滤一样,也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程。同微滤过程相比超滤的分离技术,可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的分离,微量水的脱除及水中微量有机物的去除。渗透蒸发是利用溶液的吸附扩散原理,以膜两侧的蒸汽压差[(0~100)kPa])做为推动力,使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面,再扩散透过膜,最