中空纤维膜简介

1、 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 中空纤维膜简介中空纤维膜简介 苏净研究院中空纤维膜项目组苏净研究院中空纤维膜项目组 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 目录目录 一、膜分离技术概述 二、中空纤维膜纺丝工艺 三、超滤膜组件 四、mbr膜组件 五、发展前景及展望 2 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 一、膜分离技术概述一、膜分离技术概述 膜膜(membrane)是什么？是什么？ 所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种 流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体

2、相分隔 为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生 传质作用。 3 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 1.1 膜分离技术发展简史膜分离技术发展简史 1748年，耐克特（a. nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀 胱内，开创了膜渗透的研究。 1861年，施密特（a. schmidt）首先提出了超过滤的概念。按现代 观点看，这种过滤应称为微孔过滤。 1961年，米切利斯（a. s. michealis）等人制成了可截留不同分子量 的膜，这种膜是真正的超过滤膜。 50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。 自上世纪60年代

3、中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出 现的分离膜是超过滤膜（简称uf膜）、微孔过滤膜（简称mf膜）和反渗 透膜（简称ro膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。 4 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 1.2 膜的分类膜的分类 5 1. 按膜的材料分类按膜的材料分类 类类 别别膜材料膜材料举举 例例 纤维素酯类纤维素酯类纤维素衍生物类纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 非纤维素酯非纤维素酯 类类 聚砜类聚砜类聚砜，聚砜，聚醚砜聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚酰聚酰(

4、亚亚)胺类胺类聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 聚酯、烯烃类聚酯、烯烃类涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 含氟含氟(硅硅)类类 聚四氟乙烯，聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷 等等 其他其他壳聚糖，聚电解质等壳聚糖，聚电解质等 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 2. 按膜的分离原理及适用范围分类按膜的分离原理及适用范围分类 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微虑膜、 超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。

5、 6 膜过程膜过程推动力推动力传递机理传递机理透过物透过物截留物截留物膜类型膜类型 微滤微滤压力差压力差颗粒大小形状颗粒大小形状水、溶剂溶解物水、溶剂溶解物悬浮物颗粒悬浮物颗粒纤维多孔膜纤维多孔膜 超滤超滤压力差压力差分子特性大小形状分子特性大小形状水、溶剂小分子水、溶剂小分子 胶体和超过胶体和超过 截留分子量截留分子量 的分子的分子 非对称性膜非对称性膜 纳滤纳滤压力差压力差离子大小及电荷离子大小及电荷 水、一价离子、水、一价离子、 多价离子多价离子 有机物有机物复合膜复合膜 反渗透反渗透压力差压力差溶剂的扩散传递溶剂的扩散传递水、溶剂水、溶剂溶质、盐溶质、盐 非对称性膜复非对称性膜复 合膜

6、合膜 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 7 nf 纳滤 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 3. 按膜的形态分类按膜的形态分类 膜组件的结构及型 式取决于膜的形状,工业 上应用的膜组件主要有中 空纤维式、管式、螺旋卷 式、板框式等四种型式。 管式和中空纤维式组件也 可以分为内压式和外压式 两种。 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 四种膜组件的综合性比较 9 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 二、中空纤维膜纺

7、丝工艺二、中空纤维膜纺丝工艺 相转化相转化是指将均质的制 膜液通过溶剂的挥发或向溶 液加入非溶剂或加热制膜液， 使液相转变为固相的过程。 相转化制膜工艺中最重要的 方法是ls型制膜法。 10 聚合物溶剂添加剂 均质制膜液 流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维 蒸出部分溶剂 凝固液浸渍 水洗 后处理 非对称膜 ls法制备 工艺流程框图 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 2.1中空纤维膜的结构中空纤维膜的结构 双皮层结构双皮层结构 11 表面膜孔结构表面膜孔结构 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd.

8、 pvdf超滤膜公称孔 径为0.1m，过滤精度高， 对菌类和病原体的去除率 99.9%，使其获得优良的 产水品质。 12 0.00.10.20.3 pvdf超滤膜孔径分布超滤膜孔径分布 孔径孔径um pes超滤膜孔径 分布窄，孔径分布在 0.0090.011m之间， 对于100,000 dalton的 过滤精度达到99.99% 以上，因此，它具有 优异的过滤精度。0.010.03 pes超滤膜孔径分布超滤膜孔径分布 孔径孔径um 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 2.2纺丝影响因素纺丝影响因素 1.制膜液的均匀性：制膜液的均匀性：排料均匀 铸膜液

9、温度 2.温度控制温度控制 纺丝室的温度 3.干程高度：干程高度：是一个传热的过程，空气中的微量水 蒸 气在膜表面发生延迟相分离，形成比较致密的皮层。 4.凝固浴温度：凝固浴温度：溶剂与凝固液的双向扩散作用，瞬时相 分离发生，形成指状孔。当超过一定温度时，由于温度 过高，则反而在中空纤维膜的表面形成致密的皮层，从 而导致中空纤维膜的水通量急剧下降。 13 1015 6020 颜色 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 机械调节 圆度 、毛刺 喷丝板的调节：喷丝板的调节： 及时调圆 纺丝微调 保证壁厚 14 江苏苏净集团有限公司 jiangsu suj

10、ing group co.,ltd. 2.3后处理后处理 15 水处理：水处理：继续充分进行扩散交换，防止溶剂再次 反溶解，导致出现连贯的大指状孔。 甘油处理：甘油处理：进行保湿作用，从低浓度到高浓度充 分交换，减少膜中水分，降低液体的表面张力。 膜的收缩膜的收缩：发生在湿态保存时的失水，收缩变形 使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时 还会造成膜的破裂。 当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地 向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 三、超滤膜组件三、超滤膜组件 16 晾丝晾丝装丝装丝切头抹胶切头抹

11、胶安装甩油安装甩油安装浇铸安装浇铸 一次加胶一次加胶二次加胶二次加胶脱模放置脱模放置组件切头组件切头 检漏补漏检漏补漏 及测试及测试 灌保护液灌保护液 超滤膜组件工艺流程图超滤膜组件工艺流程图 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 3.1工艺操作注意要点工艺操作注意要点 1. 装丝的时候注意防止擦损膜丝装丝的时候注意防止擦损膜丝 2. 切头注意余量，抹胶控制胶量并完全堵死切头注意余量，抹胶控制胶量并完全堵死 3. 安装注意零部件的紧固安装注意零部件的紧固 4. 在不同的环境条件，控制甩油程度在不同的环境条件，控制甩油程度 5. 加胶分两步骤，离心去除

12、气泡；减少发热量加胶分两步骤，离心去除气泡；减少发热量 6. 浇铸之前模具需要抹黄油，之后继续放置浇铸之前模具需要抹黄油，之后继续放置3d固化固化 17 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 3.2气压检漏气压检漏 1、侧口封堵，组件灌满水、侧口封堵，组件灌满水 2、底部通气压，恒定、底部通气压，恒定0.1mpa 3、气压稳定运行、气压稳定运行1-3min 4、上端加水，适当调节压力，、上端加水，适当调节压力， 观察气泡情况，使用铅笔标记观察气泡情况，使用铅笔标记 漏点漏点 18 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.

13、,ltd. 3.3超滤组件结构超滤组件结构 超滤膜组件的结构及型式多样化超滤膜组件的结构及型式多样化, , 膜组件主要可以分膜组件主要可以分 为内压式和外压式两种。为内压式和外压式两种。 19 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 20 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 3.4超滤膜组件的清洗超滤膜组件的清洗 21 浓差极化浓差极化：水过滤在浓度梯度下，溶：水过滤在浓度梯度下，溶 质与水以相反方向向本体溶液扩散，质与水以相反方向向本体溶液扩散， 在达到平衡状态时，膜表面形成一溶在达到平衡状态时，膜表面形

14、成一溶 质浓度分布边界层，它对水的透过起质浓度分布边界层，它对水的透过起 着阻碍作用。着阻碍作用。 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 3.4超滤组件应用超滤组件应用 1. 饮用水：家用净水器就是活性炭吸附技术与饮用水：家用净水器就是活性炭吸附技术与uf技术技术 杂化的成功范例。杂化的成功范例。 2. ro装置的前处理：海水淡化、高纯水处理等，对装置的前处理：海水淡化、高纯水处理等，对ro 膜的保护安全运行，而且也提高了产品水的质量。膜的保护安全运行，而且也提高了产品水的质量。 3. 食品方面的浓缩、提纯以及回收等。食品方面的浓缩、提纯以及回收等。

15、 4. 医药废水以及生物制品的精致和提纯。医药废水以及生物制品的精致和提纯。 5. 环境工程的应用：石油化工废水、印染纺织废水、环境工程的应用：石油化工废水、印染纺织废水、 金属及电子加工废水、生活污水等。金属及电子加工废水、生活污水等。 22 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 四、四、mbr膜组件膜组件 23 配胶配胶 晾丝晾丝固定撒粉固定撒粉切头抹胶切头抹胶 整理膜丝整理膜丝 二次配胶二次配胶另端浇铸另端浇铸切头粘壳切头粘壳分装保存分装保存 mbr膜组件工艺流程图膜组件工艺流程图 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group

16、 co.,ltd. 4.1 mbr的优点的优点 1. 出水水质优良。出水水质优良。 2. 活性污泥浓度高。活性污泥浓度高。 3. 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截有利于增殖缓慢的硝化细菌的截 留生长留生长, 氨氮去除率高。氨氮去除率高。 4. 克服了常规活性污泥中容易发生克服了常规活性污泥中容易发生 污泥膨胀的弊端。污泥膨胀的弊端。 5. 设备紧凑，省去二沉池设备紧凑，省去二沉池, 节省占地。节省占地。 6. 系统采用系统采用plc控制，实现全自动化。控制，实现全自动化。 24 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 4.2 膜生物反应器膜生物反应器 mb

17、r又称又称膜生物反应器（膜生物反应器（ membrane bio-reactor ） 膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相 结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性 污泥法中的二沉池，有效的达到了泥水分离的目的。污泥法中的二沉池，有效的达到了泥水分离的目的。 充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌，充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌， 完全保留在生物反应器内，有效去除氨氮，避免污泥完全保留在生物反应器内，有效去除氨氮，避免污泥 的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子

18、有机物，的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有机物， 延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分 解。应用解。应用mbr技术后，主要污染物的去除率可达：技术后，主要污染物的去除率可达： cod93%、ss=100%。产水悬浮物和浊度几近于零，处产水悬浮物和浊度几近于零，处 理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水 资源化。资源化。 25 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. mbr膜组件的应用膜组件的应用 26 江苏苏净集团有限公司 jiangsu sujing group co.,ltd. 4.3 mbr组件的清洗组件的清