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    • 高分子分離膜在水處理技術(shù)中的應用

    • 來(lái)源：公司官網(wǎng) 發(fā)布日期：2014-09-10 14:58:02 瀏覽次數：2075
    •    以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型、高效流體分離單元操作技術(shù)，三十年來(lái)取得了令人矚目的飛速發(fā)展，已廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域。本報告將介紹幾種主要的液體分離膜的應用現狀、最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢。
      1. 反滲透膜的應用現狀
      　　在各種膜分離技術(shù)中，反滲透技術(shù)是近年來(lái)國內應用最成功、發(fā)展最快、普及最廣的一種，估計自1995年以來(lái)，反滲透膜的使用量每年平均遞增20%，根據保守的統計，1999年工業(yè)反滲透膜元件的市場(chǎng)供應量為8英寸膜一萬(wàn)六千支，4英寸膜二萬(wàn)六千支。2000年的市場(chǎng)更為強勁，據國內近300家水處理工程公司的不完全統計，今年一季度，國內合同簽約的反滲透工程日產(chǎn)水量已達到12萬(wàn)噸。預計全年膜用量會(huì )比去年有較大幅度的提高。估計反滲透技術(shù)的應用已帶動(dòng)水處理行業(yè)全年十億人民幣以上的產(chǎn)值。
      　　國內反滲透膜工業(yè)應用的最大領(lǐng)域仍為大型鍋爐補給水，各種工業(yè)純水、飲用水的市場(chǎng)規模次之，電子、半導體、制藥、醫療、食品、飲料、酒類(lèi)、化工、環(huán)保、冶金、紡織等行業(yè)的膜應用也都形成了一定規模。今后有潛力的應用領(lǐng)域有發(fā)電廠(chǎng)冷卻循環(huán)水的排污水處理、大型海水淡化、苦咸水淡化、大型市政及工業(yè)廢水處理等。 　
      2. 反滲透膜最新進(jìn)展及發(fā)展趨勢
      2.1 超低壓膜
      　　由于節省電能消耗和降低相關(guān)機械部件的壓力等級引起材料費下降等優(yōu)點(diǎn)，自1996年以來(lái)超低壓膜的應用比重日益增大，這在以使用4英寸膜為主的小型裝置中應用最為突出，以目前國內最大反滲透膜供應商美國海德能公司為例，近兩年售出的4英寸膜的80%為超低壓膜，大型裝置中應用超低壓膜也呈大幅上升趨勢，目前國內使用超低壓膜的最大裝置的產(chǎn)水量為650噸/小時(shí)。
      2.2 低污染膜
      　　膜污染是反滲透應用中的最大危害，它不僅縮短膜使用壽命、增加運行費用，還直接影響膜系統的高效、連續運行。目前已有幾種抗污染性能強、使用壽命長(cháng)、清洗頻度低且易清洗的低污染膜問(wèn)世。海德能公司的LFC1膜由于具有膜表面呈電中性且親水性好等特點(diǎn)，成為低污染家族中的佼佼者，也是唯一在國內大型反滲透裝置中得到應用的低污染膜。目前已在國內幾家大型電廠(chǎng)、汽車(chē)廠(chǎng)、電子材料廠(chǎng)、茶葉濃縮廠(chǎng)中成功運行。
      2.3 帶正電荷的反滲透膜
      　　現在廣泛應用的低壓、超低壓復合膜的材質(zhì)均為芳香族聚酰胺，其膜表面均帶有負電荷，現已有膜廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)出表面帶正電荷的低壓復合膜，這種膜現主要應用于制備高電阻率的高純水系統中，在日本，日東電工公司生產(chǎn)的正電荷膜ES10C已在半導體行業(yè)的三級反滲透系統中實(shí)現10～15兆歐電阻率的高純水，在韓國的現代電子公司的三個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)的合計最終產(chǎn)水800噸/小時(shí)的三級反滲透系統的產(chǎn)水電阻率為8～9兆歐。在國內上海某半導體廠(chǎng)的170噸/小時(shí)的三級反滲透系統也達到上述指標。另外在國內一些制藥廠(chǎng)的5～20噸/小時(shí)規模的兩級反滲透系統中也實(shí)現了反滲透產(chǎn)水電阻率為1～4兆歐。2000年國內制藥行業(yè)將投產(chǎn)20套這樣的反滲透系統。
      2.4 耐高溫、食品級、衛生級反滲透膜
      　　普通的水處理用反滲透膜的使用溫度均為0～45℃，但在需要耐90℃高溫殺菌的特殊場(chǎng)合，可使用耐高溫、耐化學(xué)藥品的反滲透膜。此外，各種有特殊膜元件結構的食品級或衛生級的反滲透膜也開(kāi)始在國內得到應用。 　
      3. 海水淡化膜應用現狀及最新進(jìn)展
      　　國外已有多套日產(chǎn)水量為10萬(wàn)噸級以上的反滲透海水淡化裝置，目前正在運行的大型卷式膜海水淡化裝置的單機能力多為日產(chǎn)水量6000噸。國內目前已建成和正在建設的反滲透海水淡化裝置的規模為日產(chǎn)水量350～2500噸，國外單段反滲透海水淡化的水利用率最高45%，國內目前多為35%，另國內漁船上裝載的反滲透海水淡化機多用直徑2.5英寸的小型膜元件。目前國內有批量生產(chǎn)海水淡化裝置經(jīng)驗的公司不超過(guò)10家，正在河北建設的日產(chǎn)水量18000噸的“亞海水”脫鹽裝置是國內最大的使用海水淡化膜的反滲透裝置。今后國內海水淡化膜的應用將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期，不久的將來(lái)，我國也會(huì )建設日產(chǎn)水萬(wàn)噸級的海水淡化裝置，此外國內已開(kāi)始商業(yè)生產(chǎn)海水淡化反滲透膜元件。
      　　日本的三家膜公司已開(kāi)發(fā)出可耐9.0MPa以上壓力的海水淡化膜，使用此種膜，日本的水處理工程公司已在西班牙建造了水回收率高達60%的兩段反滲透海水淡化裝置。目前在日本福岡，已開(kāi)始建設日產(chǎn)水五萬(wàn)八千噸的高回收率反滲透海水淡化裝置。美國海德能公司已開(kāi)始在大型飲用水項目上，提供對硼離子有高脫除率的海水淡化膜。
      　4. 納濾膜及其應用
      　　納濾膜的研制與應用較反滲透膜大約晚二十年，但近十年來(lái)納濾膜的研究與開(kāi)發(fā)十分活躍，我國大約五年前開(kāi)始形成研究及應用熱潮。到目前為止，對納濾膜的機理、特征等的認識還遠遠不充分，學(xué)術(shù)界比較統一的解釋為：納濾膜介于反滲透和超濾膜之間，其膜表面分離皮層可能具有納米級微孔結構。相對于反滲透膜NaCl的脫除率均在95%以上，一般將NaCl脫除率為90%以下的膜均可稱(chēng)之為納濾膜，反滲透膜幾乎對所有溶質(zhì)都有很高的脫除率，而納濾膜只對特定的溶質(zhì)具有脫除率。納濾膜主要去除一個(gè)納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量一般為100～2000。與反滲透膜幾乎均為聚酰胺材質(zhì)不同，納濾膜的材質(zhì)范圍則較為廣泛，有些納濾膜的表面形成高聚物電解質(zhì)因而常常有較強的電荷性。如著(zhù)名的納濾膜NTR-7400系列，其材質(zhì)為磺化聚砜，膜表面帶有較強的負電性。
      　　在國外，納濾膜最大應用市場(chǎng)的飲用水領(lǐng)域，主要用于脫除三鹵甲烷中間體(THM)、異味、色度、農藥、合成洗滌劑、可溶有機物、Ca、Mg等硬度成分等等。目前國外城市飲用水已有日產(chǎn)水十萬(wàn)噸級的大型裝置。但國內目前還只有日產(chǎn)水數百?lài)嵓壍膶?shí)驗型裝置，相信今后在國內此領(lǐng)域會(huì )逐步有較大突破。目前在飲用水領(lǐng)域還主要使用與反滲透膜材質(zhì)相同的聚酰胺納濾膜。影響納濾膜在飲用水領(lǐng)域大量使用的限制因素中，有應用技術(shù)不足的因素，也有人們認識不足的因素。目前國內有些生產(chǎn)“優(yōu)質(zhì)飲用水”的系統是使用反滲透和超濾產(chǎn)品水的勾兌混合水。 納濾膜另一個(gè)很有前途的應用領(lǐng)域是環(huán)保和廢水處理。這方面國內做的還很不夠，一方面熟悉傳統廢水處理的企業(yè)不熟悉膜技術(shù)，另一方面，搞慣了膜法純水處理的企業(yè)不愿意下大氣力將膜分離技術(shù)開(kāi)發(fā)、應用到復雜的廢水處理領(lǐng)域。
      　　納濾膜應用開(kāi)發(fā)較為熱門(mén)的一個(gè)領(lǐng)域是各種醫藥、生化、食品、化工物料水溶液的分離、精制或濃縮過(guò)程。這方面已有不少成功的實(shí)例，可惜由于許多企業(yè)出于商業(yè)保密的原因，常常不容易及時(shí)推廣普及。 　
      5. 超濾膜及若干新進(jìn)展
      　　超濾是應用最為廣泛的膜技術(shù)之一，也是我國國產(chǎn)化率最高的膜品種。但因產(chǎn)品還程度不同地存在著(zhù)品種少、質(zhì)量不高的問(wèn)題，影響了大面積的推廣和普及。此外，國內生產(chǎn)廠(chǎng)過(guò)小、過(guò)多、千孔一面，簡(jiǎn)單仿制還較嚴重，缺乏產(chǎn)量大、有開(kāi)發(fā)生產(chǎn)實(shí)力的大企業(yè)。相信這一局面會(huì )在不久的將來(lái)會(huì )有所改觀(guān)。
      目前超濾的發(fā)展趨勢有以下幾點(diǎn)：
      　　5.1 組件大型化、高效化，6英寸以上高通量大組件、集束化、設備化的超濾器已經(jīng)出現。
      　　5.2 大膜孔徑、粗中空絲的超微濾膜化。例如美國海德能公司的Hydracap超濾膜組件，這種膜組件除單獨使用外，還越來(lái)越多地應用到反滲透的預處理過(guò)程中，構成所謂集成膜處理系統(IMS)。用超濾或超微濾膜代替傳統的砂濾、活性碳、微濾是今后的一個(gè)新趨勢。
      　　5.3 卷式超濾有新發(fā)展。如日本日東電工兩年前推出的RS系列卷式超濾膜，該膜截留分子量為75萬(wàn)，使用時(shí)為全過(guò)濾，不排濾水，清洗時(shí)可從產(chǎn)品水側加壓反洗。此膜在中東已用于海水淡化裝置的預處理，該超濾裝置處理量為每天十三噸。
      　　5.4 特殊性能化，在半導體超純水、醫藥注射用水用途，已有耐95℃高溫，或耐121℃蒸汽滅菌，可完全做到無(wú)菌、無(wú)熱源的超濾膜組件，例如日本日東電工的ST-V6超濾膜組件等。

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