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膜材料构造及合理的运行工艺是大规模应用的必须条件
中国水网 朱丽娜 / 时间:2013-07-08 07:17:34
  据中国水网2013年7月5日讯 膜技术作为水处理行业的新兴技术,在近几十年来得到了长足的发展。在“2013(第七届)环境技术论坛”上,天津膜天膜科技股份有限企业工程师王海涛分析,膜技术的快速发展一方面取决于新萄京3522娱乐手机版技术的自身优势,即有浓缩和分离的双效性及操作简单、无污染的特点,另一方面取决于新萄京3522娱乐手机版技术的支撑材料的优势。
  在谈到膜材料的分类时,王海涛先容,膜材料分为有机高分子材料和无机材料,其中以前者占主流,主要包括醋酸纤维素(CA)、聚醚砜(PES)、聚丙烯晴(PAN)、聚乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。同时,他提到,PVDF具有耐热性、化学稳定性、耐辐射性和良好的物理机械性能,同时具有高抗污染性、耐酸碱、抗氧化、单位膜面积水通量大、低压运行等优点,目前已成为一类类性能优异的分离膜而被广泛应用。
  膜产品性能取决于哪些方面呢?
  膜材料、制膜工艺及膜组件结构
  膜材料的不同以及制膜工艺的不同将直接影响膜丝的产品性能,同时,膜组件的结构也在一定程度上决定了膜产品的性能,而膜产品的性能同时也决定了其适合应用的领域,王海涛认为,以中空纤维膜为例,由于其能够自支撑,且膜丝在膜组件中的填充密度高,可进行反洗、气洗等工艺操作,被广泛应用于水处理行业。其中,超滤、微滤中空纤维膜组件由于其过滤精度的不同,被广泛应用于市政污水、供水、石油化工废水处理及食品行业废水的浓缩、提纯和分离等。
  有哪些膜纺丝工艺呢?
  溶液纺丝法(NIPS)、熔融纺丝法(TIPS)和复合纺丝法
  王海涛先容了三种膜纺丝工艺,首先是溶液纺丝法,即湿法纺丝,是目前比较主流的纺丝工艺,常见的PVDF、PES、PVC均采用该工艺制成,代表的厂商有陶氏、西门子、诺瑞特、莹格、天津膜天膜和立升。该法制成的膜具有疏松的支撑层和致密的过滤层,从而膜阻力小、通量大,且因表面孔径小,抗污染性能较好;其缺点是纵向拉伸强度和径向抗压力较差,在工程环境恶劣状况下容易出现断线的情况,较适合用于浸没式膜过滤;
  其次是熔融纺丝法,即热致相转化膜方法,主要成膜材料是PVDF,主要代表的制膜厂商是旭化成。其优点是膜强度较高,同时也存在膜阻力较大、表面孔径较大、抗污染性能稍差的缺点,较为适用于压力式膜过滤;
  第三是复合纺丝法,它是一种异质涂覆的方法,以涤纶织物等材料为增强体进行的表面涂覆,涂覆材料是PVDF,代表常模有三菱、GE以及碧水源。由于支撑层存在,该法制膜的强度高,但也存在内外层剥离的风险,较适用于MBR工艺。
  如何实现膜工艺的优化组合?
  同质增强型中空纤维膜
  怎么样才能结合溶液纺丝法优异的分离性能和抗污染性能以及热致相分离法优异的力学性能呢?王海涛表示,目前膜天膜已研发成功了结合这两种膜产品特点的同质增强型中空纤维膜。其具有采用熔融法纺制的多孔的支撑层,层赋予产品优异的力学性能;具有湿法纺制的分离层,赋予产品良好的截留精度与抗污染能力,孔径达0.03~0.05微米;同时,支撑层与分离层之间具有很好的界面结合层,可有效避免皮芯分离的问题。
  膜厂商如何优化膜产品在工程中的应用?
  改进、优化膜产品结构、工艺
  王海涛认为,膜生产厂商不仅从膜产品本身对膜进行改进,同时,也通过优化膜产品的结构,从而使膜向大通量、低能耗、耐污染方向发展。决定膜产品结构特性的因素主要包括组件的长度与直径、进出水方式、膜丝在组件内的填充方式和密度以及膜组件内部的布水结构等。
  膜厂商开发各种膜组件并将其应用于不同领域,王海涛先容到,“每个膜产品不是以单一的形式应用于工程当中的,膜厂商会通过集成化的单元模式将膜产品应用到工程当中,集成化膜单元可以实现降低工程安装难度、提高膜填充密度、减少占地面积,同时,实现产能最高化,降低工程投资成本。”
  另外,王海涛指出,单纯的膜组件产品是不能在现有水处理工程中大规模应用的,其应该包含膜组件以及辅助系统和配套运行工艺,如:管路、泵、阀门、仪表、自动控制系统、机架等辅助系统。另外,合理的膜运行工艺也是实现大规模应用的必须条件。目前,主流新萄京3522娱乐手机版工艺包括连续膜过滤系统、浸没式膜过滤系统等。
  最后,王海涛还谈到,优化膜产品在水处理过程中的应用效果主要有以下三个方面:一是研发新型的膜材料和制膜工艺,根据不同的使用条件开发不同过滤精度的膜产品,高强度、大通量以及耐污染的膜丝是水处理过程的最终需求。二是优化膜组件结构,充分发挥膜丝的过滤性能,合理、高集成化的膜单元将有利于降低投资成本。三是根据使用条件的不同,配套适合的膜组件运行工艺,保证膜产品的高效、稳定运行,实现运营成本投入的最低化以及高标准的产品水质。
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