MBR膜材质分析报告.doc

mbr膜材质分析报告 mbr又称膜生物反应器（membrane bio-reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等，膜的材质主要分为有机和无机两种。有机膜也称高分子分离膜，是由聚合物或高分子复合材料制得的，通常包括醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、含氟聚合物等。有机膜成本相对较低，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，但运行过程易污染、强度低、使用寿命短。无机膜是指以金属、金属氧化物、陶瓷、沸石、多孔玻璃等无机材料制成，采用材料包括al2o3、zro2、tio2、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等。目前在mbr中使用的无机膜多为陶瓷膜，其优点是：可以在ph=014、压力p10mpa、温度350的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力；缺点是：造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。材质特点：根据相似相溶原理，未经改性处理的有机膜易受到有机料液和化学试剂的吸附、侵蚀甚至溶解，影响膜的抗污能力、分离效果、适用范围和使用寿命。随着制备技术的改进，多数有机膜表现出较优异的材料特性。如三醋酸纤维素膜具有高度疏水性，ph值耐受范围48，耐温极限180，可耐受多数醇类和油类；再生纤维素膜的ph耐受范围为113，耐受极限温度180，耐受多数有机溶剂，特别适于微粒过滤；聚四氟乙烯具有永久疏水性，ph耐受范围范围达114，耐温极限230，耐所有有机溶剂。与有机膜相比，无机膜的材质特点及优良性能体现为：化学稳定性好；温度适用范围广；耐污染能力强；机械强度高，更适于高黏度、高固含量含硬性颗粒的复杂流体物料的分离，对物料的预处理要求低；分离效率高，可显著提高对特征污染物或特定分子质量溶质的去除率；易于再生，使用寿命为有机膜的35倍以上。在操作条件方面，两类膜有所区别并由此对膜清洗效果产生不同程度的影响。无机膜的高机械强度使其可采用较高的跨膜压差（tmp）进行膜清洗，有研究表明，一定范围内tmp升高会使膜通量增加，但过高的tmp会使膜面污染层受压缩而变得致密，继而造成渗透通量下降。有机膜清洗应在较低的操作压力（0.1mpa左右）进行，以免引起膜丝断裂等膜结构损坏。有机膜以其取材广泛、单位膜面积制造成本稍低，膜组件装填密度大等优势，已经获得了非常广泛的应用，目前约占膜市场的85%左右。由于材料关系无机陶瓷膜的缺点是膜元件和装置的造价较高，陶瓷材料脆性大，运行能耗相对较高。但陶瓷膜同时具有耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、抗微生物能力强、渗透量大、恢复性能好、孔径分布窄和使用寿命长等技术特点。尽管有机膜的制造成本比无机膜低，但无机膜在一些特定的应用场合仍有较大的竞争优势。在膜材料的制备方面，主要有湿法纺丝和热法两种模式的制备方法，湿法纺丝技术比较成熟，约占mbr市场容量的60%以上。热法即热致相分离法,简称tips；湿法即溶剂致相分离法,简称nips。制膜是一个复杂的热力学、动力学过程。这两种方法主要的区别在于成孔的原理不同,热法是通过后处理烧灼成孔,而湿法是铸膜液中的溶剂向两相间扩散,最后溶于溶液中成孔。目前已出现了在湿法纺丝制备的基础上增加支撑管的方法（以美国ge和日本三菱公司为主要代表企业）。现在主流的制膜材料有pvdf（聚偏氟乙烯、pes（聚醚砜）、pp等。pvdf、pp、pes/ps、pe、pvc等不同材质mbr膜市场份额，可参见2014-2018年全球及中国mbr膜行业市场深度调研与前景趋势预测咨询报告。2000年开始，mbr开始应用于国内的实际工程项目，历经十几年年的发展，应用于mbr的超滤膜材料也由聚丙烯膜（pp）向聚乙烯膜（pe），再向聚偏氟乙烯膜（pvdf）完成了三次膜材料上的突破，降低了mbr的投资成本及运行费用。目前在国际及国内，应用mbr的超滤膜材料基本上都是以pvdf为主。目前三种制备pvdf膜材料的方法都存在一定的优缺点，而且每一种方法的缺点对于mbr工程应用都是致命伤，下表为对于三种方法的综合比较。湿法纺丝热致项带支撑管优点通量大强度高、通量大湿法纺丝基础上强度增加缺点强度低亲水性差曝气量大、气水比高对于mbr的影响易断，寿命短耐污染性能不如湿法纺丝曝气量大