中空纤维超滤膜功能介绍以及完整性检测
中空纤维超滤膜功能介绍以及完整性检测
1.膜分类
滤膜法液体分离技术从分离精度上划分，一般可分为四类:微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)，它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。
微滤能截留0.1-1微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。
超滤能截留0.002-0.1微米之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子
物质和溶解性固体(无机盐)等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在1000-500000之间。超滤膜的运行压力一般1-7bar。
纳滤能截留纳米级(0.001微米)的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800MW左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子，纳滤一般用于去除地表水中的有机物和色素、地下水中的硬度及镭，且部分去除溶解盐，在食品和医药生产中有用物质的提取、浓缩。纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。
反渗透是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大
于100的有机物，同时允许水分子通过。反渗透膜广泛应用于海水及苦咸水淡化、锅炉补给水、工业纯水及电子级高纯水制备、饮用纯净水生产、废水处理和特种分离等过程。反渗透膜的运行压力一般介于苦咸水的12bar到海水的70bar。
2.超滤膜的种类及应用特点
超滤膜按结构来分主要用四种:板式膜，卷式膜，管式膜，中空纤维膜。
板式膜: 它是最早出现的膜，但因为难以保证膜表面适当的流速及复杂的密封问题，这类膜的应用非常有限。前处理要求不严格;
卷式膜: 以板式膜为起点发展起来的，因为卷式膜的格网带来死点及无法反洗，通常不适用于工业原水处理。它们适用于高温、高压物料分离等，前处理要求也不严格。
管式膜: 因为它的能耗较大，从经济上来说不适用于普通水处理，一般适用于高固体含量或高含油浓度的流体，在四种膜中，它的前处理要求最不严格。
中空纤维膜: 因为它压力低，通道无死点，通量高，能进行反洗，所以除特殊水体(如高含油、高固体含量等)外，都是很好的选择，对四种膜而言，在水处理中应用最为广泛。
3.超滤术语
3.1不对称膜:一种人工合成聚合中空纤维，由一层很紧，很薄内膜及自我支撑
的海绵状外层结构构成。这层内膜起着半透水超滤膜的作用。
3.2平均透膜压差:产水侧和原水进出口压力平均值的差异，平均透膜压差,(P 进，P 出)/2,P 产水
3.3反洗:从中空纤维外侧把透过液质量的水输向内侧。因为水被从反方向透过纤维,从而松解并冲走了膜表面的污物。注意:在此过程中纤维膜内侧无压力。 3.4胶质污染:在中空纤维内侧膜表面形成微粒沉淀层。
3.5浓缩或排放液:原水中不能透过膜的那部分，它包含了比原水浓度高的颗粒，胶体，细菌和热原体等杂质。
3.6浓差极化:引起被排斥的悬浮物在膜表面聚集的现象。纤维内的高剪力(高流速)能降低极化。
3.7错流过滤:浓水沿平行于有效膜面方向流动，有助于冲刷掉膜表面的污染物碎片。
3.8压力差:纤维膜管进出口压力差。压力差PD,P 进 - P 出 3.9下向流:超滤膜组件的循环流向按照自组件顶部向底部的方向流动。 3.10原水:进入超滤系统的水，然后分为产水及浓缩液。
3.11通量 (透水率):产水透过膜的流率，通常表达为每天每平方英尺膜面积产多少加仑的水(gfd)， gfd = lmh x 0.59。
3.12正流:排放液的循环流动方向，对垂直安装的膜管常指向上运动。 3.13
凝胶层:在运行的超滤膜有效内侧表面形成的一层高浓度或固体沉淀物层，通常为高分子物质。往往是凝胶层的渗透性而不是过滤膜的渗透性决定了超滤水通量(这会导致与实际滤膜的截留分子量相比更紧密的过滤效果)。 3.14截流分子量:膜的一种特性，描述对一种已知进料体系中溶质的公称截留率，即被截留污染物的最小尺寸。
3.15公称截留:在一已知溶质的单一溶液体系中，对溶质截留率达到最大(通常为90%)时对应的膜孔径大小。
3.16透过液:产水透过滤膜的那部分水，基本上无胶体，颗粒和微生物。 3.17回收率:产水占总原水的百分比。%回收率,产水/原水×100 3.18滞留物:也称为浓缩物。进水中无法通过滤膜的部分，包括有浓度高于其进水中含量的被截留固体物。
3.19滞留物排放:滞留物中自超滤单元排放掉的或再循环的部分。此排放过程防止被截留固体物在膜过滤侧发生积累。
3.20 交错流:液体交错进入膜管内。水从上进液管进入膜管内，过一段时间后改成从下进入，这样交错变化以改进膜内流动条件
3.21上向流:超滤膜组件的循环流向按照自组件底部向顶部的方向流动。
4.中空纤维超滤膜图片
图一: 完整精超超滤柱子
图二将精超超滤柱上部打开
图三 (图二放大效果图)
图四超滤柱有机玻璃
图五超滤柱内部
图六中空纤维丝
图七中空纤维丝放大效果图
5.中空纤维超滤柱分类
一支超滤膜由成百到上千根细小的中空纤维丝组成，一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜，毛细管式超滤膜因内径较大，不
易被大颗粒物质堵塞。
按进水方式的不同，超滤膜又分为内压式和外压式两种:
1、内压式:
即原液先进入中空丝内部，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液，浓缩液则留在中空丝的内部，由另一端流出。
2、外压式:
中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液，而截留的物质则汇集在中空丝的外部。
6.中空纤维超滤膜性能参考表
过滤方式膜型号截留分子量纯水通量L/m2h 滤膜材质 PH值范围
PS-6 6000 50-60 聚砜 8,12 内 PS-10 10000 60-70 聚砜 8,12 压 PS-20 20000 80-90 聚砜 8,12 式 PS-50 50000 90-100 聚砜 8,12
PAN-60 60000 130-150 聚丙烯青 9,13
PAN-80 80000 140-160 聚丙烯青 9,13
外压式 PS-6 6000 35-45 聚砜 4,6
PS-10 10000 45-55 聚砜 4,6 使用条件:1.最大操作压力:0.2MPa 2.最高工作温度45?
3.使用PH范围2-13
7.清洗
7.1初用时的前期处理:
7.1.1.将超滤组件内的保护液放掉，储液箱内加入清洗水。开启浓液阀、超滤液阀及储液箱阀(即泵入口阀)然后启动泵。使清洗水逐渐充满超滤组件。调整浓液阀观察压力表数值，压力不得超过0.1MPa。清洗水通过超滤组件经液口排出，历时不得小于20分钟。
7.1.2 采用0.2-0.5%氢氧化钠溶液循环清洗30分钟。清洗时浓液口排液量应稍大于超滤液口的排液量，压力不得超过0.1MPa。
7.1.3采用蒸馏水清洗超滤组件，流量分配比同2。浓液与超滤液直接排放，历时40分钟左右，待超滤液口排出液体的PH值达到中性后，排尽超滤组件内液体，即可投入正常运行。
7.2当遇到下列情况时，请停止使用，实行清洗
7.2.1 进水压力增高，滤出液流量明显减少。用于生物、生化、食品发酵等每一操作单元完成。
7.2.2 清洗方法:
7.2.2.1等压清洗:等压清洗仍以原泵为动力，全开浓液阀，全闭超滤液阀，循环冲洗，最后开启排水阀门，将洗液排净
7.2.2.2反冲洗:一般适用于内压式超滤组件。其具体方法为:采用纯水或超滤水作为清洗液，以原泵为动力将清洗液由超滤液出口进入组件由浓液口排出，使用压力不得超过0.05Mpa
7.2.2.3 化学清洗: 清除膜表面残留物、细菌、胶体 A、以0.2—0.5%NaOH
溶液，浸泡2小时，然后循环清洗1小时。 B、以0.2—0.5%HCL溶液，浸泡2小时，然后循环清洗1小时 C、用纯水(或超纯水)清洗至排出液PH值为6—7。清洗液分别采用分析纯试剂的NaOH、HCL与纯水(超滤水)配制
8停机保养
8.1间断使用的保养:停止使用在三天以内者，可将超滤组件内加满蒸馏水，超滤水或锅炉冷凝水。有条件时可每天换水一次。三天以上请按长期停用保养执行。
8.2 长期停用的保养: 可配成0.3%—0.5%苯甲酸纳水溶液注满超滤组件，当环境温度抵于0?时，可视具体情况添加5%—10%甘油。
8.3 超滤组件严禁溶液冻结，不得脱水保存。避免撞击，不可长时间用有机溶剂浸泡，应避免日光照射 .
9超滤组件完整性检测工作程序超滤液(透过液)出口的检测方法。
9.1.将超滤组件下侧口及进液口关闭。 9.2.打开超滤液口封头盖，安装专用零件。 9.3.超滤组件上侧口进氮气，压力为0.15MPa。 9.4.超滤液口如有串状气泡，即为漏点，如没有说明超滤组件完整。 9.5.将串状气泡处用大头针固定，用吹风机将水分吹干后将胶配好，点入漏点处，24小时后即可使用。
10 超滤组件腔体内的检测方法
10.1.将超滤组件进液口及两个侧口关闭。 10.2.由超滤液口进氮气，压力为0.15MPa. 10.3.超滤组件腔体内如有串状气泡，表明纤维有断裂。如没有，说明纤维状态良好。