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7 MBR用膜介绍
高分子有机膜材料
材质:聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
优点:成本相对较低,造价便宜,膜的制造工艺较为成熟,膜孔径和形式也较为多样,应用广泛。
不足:运行过程易污染、强度低、使用寿命短。
无机膜
材质:金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等。
优点(陶瓷膜为例):耐酸、抗压、抗温,其通量高、能耗相对较低。
不足:造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。
04 MBR用膜介绍
目前MBR膜组件中使用量较大的只有聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(PE)和聚丙稀(PP)。其中聚偏二氟乙烯(PVDF)由于其优良的物理和化学性能(强度和耐腐蚀性)在国内和国外用量均最大。
MBR工艺中用膜一般为微滤膜( MF )和超滤膜( UF ),大都采用0.1 ~0.4 μ m 膜孔径。
微滤常用的聚合物材料有:聚碳酸酯、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等。
超滤常用聚合物材料有:聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈( PAN )、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醚醚酮、聚亚酰胺、聚醚酰胺等。
PVDF(聚偏氟乙烯)材质中空纤维膜,PVDF是一种氟化聚合物,具有300万~400万的分子量,有很强的物理强度和化学稳定性。
膜横断面放大照片
膜表面放大照片
陶瓷膜主要是A12O3,ZrO2,TiO2和SiO2等无机材料制备的多孔膜,其孔径为0.1-50μm。
具有化学稳定性好,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度大,可反向冲洗、抗微生物能力强、耐高温、孔径分布窄、分离效率高等特点。
陶瓷膜与同类的有机高分子膜相比具有许多优点:它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨,对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力,其主要缺点就是价格昂贵目,制造过程复杂。
05 MBR膜组件
中空纤维
中空纤维具有高压下不变形的强度,勿需支撑材料。把大量(多达几十万根)中空纤维膜装入圆筒型耐压容器内。纤维束的开口端用环氧树脂铸成管板。外径一般为 40~ 250μm ,内径为 25 ~ 42μm 。在 MBR 中,常把组件直接放入反应器中,不需耐压容器,构成浸没式膜-生物反应器,一般为外压式膜组件。
优点:装填密度高,一般可达16000-30000 m2/m3 ;造价相对较低;寿命较长;可以采用物化性能稳定,透水率低的尼龙中空纤维膜;膜耐压性能好,不需要支撑材料。
缺点:对堵塞敏感,污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响,压力降较大;再生清洗困难;原料的前处理成本高。
框板式
板框式是MBR 工艺最早应用的一种膜组件形式,外形类似于普通的板框式压滤机。
优点:制造组装简单,操作方便,易于维护、清洗、更换。
缺点:密封较复杂,压力损失大,装填密度小。
管状膜
由膜和膜的支撑体构成,有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型,即进水从管内流入,渗透液从管外流出。膜直径在 6~24mm 之间。管状膜被放在一个多孔的不锈钢、陶瓷或塑料管内,每个膜器中膜管数目一般为4-18根。管状膜目前主要有烧结聚乙烯微孔滤膜、陶瓷膜、多孔石墨管等,价格较高,但耐污染且易清洗。尤其对高温介质适用。
优点:料液可以控制湍流流动,不易堵塞,易清洗,压力损失小。
缺点:装填密度小,一般低于300m2/m3 。
螺旋卷式膜组件
主要部件为多孔支撑材料,两侧是膜,三边密封,开放边与一根多孔的中心产品水收集管密封连接,在膜袋外部的原水侧垫一层网眼型间隔材料,把膜袋-隔网依次迭合,绕中心集水管紧密地卷起来,形成一个膜卷,装进圆柱形压力容器内,就制成了一个螺旋卷式膜组件。
优点:膜的装填密度高;膜支撑结构简单;浓差极化小;容易调整膜面流态。
缺点:中心管处易泄漏;膜与支撑材料的粘结处膜易破裂而泄漏;膜的安装和更换困难。
06 三种常见的MBR膜组件
中空纤维帘状浸入式膜组件
具有膜面积大,易于安装,清洗方便等特点。
中空纤维柱状浸入式膜组件
具有膜面积大,占地面积小等特点。
平板型帘状浸入式膜组件
具有膜通量大,易于组装,清洗方便等特点。
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