实验室膜分离设备操作说明书—杭州科膜

1、实验室膜分离装置操作说明书杭州科膜水处理工程有限公司、八 、，刖言感谢您选用杭州科膜水处理工程有限公司的实验室机型产品。本手册适用于多功能卷式膜小试设备的安装和使用者，帮助使用人员对该装置进行正确 的安装、使用和维护。本手册所涉及到的各项操作严格针对于科膜公司所提供的多功能卷式 膜小试设备，并不适用于非本公司生产的配件和其他由用户自己提供的设备。多功能卷式膜小试设备的主要组成部分包括高压柱塞泵、膜管、膜元件、料罐及其控制 系统。特定型号和序列号的部件的使用请参考附录一一技术参数表。尽管本手册已经充分考虑到了本系统各种可能发生的问题， 但还是有可能发生一些并不为本手册所涵盖的情况， 如 果这样的

2、情况又确实发生了，建议设备的使用者在尝试使用非本手册所提供的解决办法之 前，先同科膜公司的技术服务部门联系。本手册所包含的信息是基于我们可靠的经验和科学的技术数据。但设备的使用是由操作者按他们自己的方式进行的，由于使用条件不在科膜公司的控制范围内，所以我们并不能对 不恰当地应用这些信息所获得的结果或所带来的破坏性负任何责任。值得注意的是，这并不 是允许您按自己的方式任意操作设备，也不是在建议您违反本公司所制定的操作规范I、膜基础知识介绍错流过滤原理透过液过膜过滤精度等级透过液II、安全防范措施由科膜公司提供的多功能卷式膜小试设备，其设计和配套都是极严密的。按照本手册的 使用和维护说明，并在安全

3、而无故障的情况下操作，完全能按您所需达到生产要求。由于全 套设备具有复杂的电气控制系统， 加上系统所固有的一些特性， 都得引起操作和服务人员的 警惕。下面是一些注意事项：一、膜的保存按照本手册说明，在未进行完全的冲洗过程之前请不要直接进行生产以免污染料液。大 多数情况下，建议用去离子水冲洗系统 15-60 分钟后，再进入生产运行。在生产过程中的 消毒和保存请参看 附录膜消毒、膜保存 。二、电源控制面板对于电气控制系统，除了科膜公司的技术服务人员以外，请勿自行打开系统主机箱。三、系统管道设备的所有管道都用能耐受待处理料液腐蚀的材料制成。设备外围管道也应该由相似并具有相当强度的材料构成。四、高压操

4、作多功能卷式膜小试设备所设计管路最大操作压力为 60bar ，此为设备的极限操作与测试压力，通常实验时无需达到这样的压力。注意调节阀门时应缓慢，不能瞬时关闭阀门。五、CIP 膜清洗操作CIP 系统是将具有危险性的化学清洗剂，在一定的压力下以较高的流速通过膜芯表面达 到清洗膜芯的目的。这些化学清洗剂的使用必须针对每一种化学清洗剂的安全使用指南进 行。清洗之后，膜系统要按照清洗指南用去离子水进行冲洗。 CIP 系统需用夹套换热器来控 制清洗溶液的温度。清洗液温度不得超过膜所能耐受的最高温度。六、系统要求不得让金属或砂石等硬质颗粒杂质进入系统，需使用筛网进行截留不能让泵空转，以免空气进入泵，破坏核心

5、部件。开机前须检查系统设备管道连接正确、压力调节阀处于全开状态。m、装设仪器和控制建议多功能卷式膜小试设备操作员在操作前先熟悉设备单元的控制及其装设， 请参考附 录一一系统原理图。多功能卷式膜小试设备中最重要的控制部件描述如下：一、电源开关 安装在主机箱的面板上，通过它控制主机的电源。二、变频器控制旋钮 安装在主机箱的面板上的变频器控制旋钮，通过它控制泵启动和停止。三、压力表 液体填充的压力表用于测定系统中以下工艺监测点的压力（以 Mpa 计）： 压力表量程 0 6Mpa ：测量膜进口处压力，与出口处压力相关；压力表量程 06Mpa ：测量膜出口处浓缩液压力， 这个压力由调压阀 （浓缩液控制阀

6、） 直接控制。四、调压阀在流量计的出口处的阀， 通过限制浓缩液流量来调节系统的操作压和渗透液流量。 关小 此阀的开度将提高整个膜组件的压力，降低浓缩液流量。五、安全泄压阀 泄压阀为自动检测开关阀。当泵出口压力超高时，该阀自动开启进行泄压以降低系统压力，当系统压力恢复正常时，该阀即自动关闭。正常该阀处于关闭状态。IV、安装指南多功能卷式膜小试设备易于安装，请参考附录 系统原理图、设备结构图。下面是电 源、管道、膜芯安装的一些必要步骤：一、电源连接为保证所有管道、电气系统和设备都按所设计的方式工作，设备单元在工厂里就已经接 好电源线并经过测试了。 由于高电压具有很大的危险性， 因此安装的全部工作都

7、必须由合格 的电工来完成。主电源 应当由用户自己提供 220V 的电源接入电气柜中。二、冷却水管路的连接为了控制料液的温度，必需往夹套桶冷却进出口通入冷却水进出管路 。三、卷式膜芯的安装1、先把膜管两头上的卡箍的螺丝松开，并拿出端封；2、把膜芯连接件（较短的一端）装入膜管端盖，需用液体润滑 O 型密封圈， 注意：装 膜芯连接件时需旋转装入，以避免密封圈被挤出，影响密封效果；3、将已装好 1812 卷式膜芯放入膜管中，装上一端的端封，然后再装上卡箍， 注意：锁 螺钉时，需一边拧几下，以保证部件的压紧力均衡；4、将另一端的膜管端封与膜管连接上；5、连接好泵进料口和料桶之间连接。四、设备水冲洗在安装

8、 1812 卷式膜芯之前， 在料罐中加入去离子水， 开启泵对系统进行冲洗， 冲净后， 排尽水；装入 1812 卷式膜芯，再装入去离子水冲洗 15-60 分钟，冲净后，再次排尽水。V、运行指南设备水冲洗 ），第一次开机或停机保护较长的时间，应先用去离子水清洗（方法参照：并检测标准条件下的水通量（方法参照：附录C）。以下为料液运行的一般操作方法:走料：一、检测各连接处（管路活接及压力表接头）是否紧固，确保不发生泄漏；二、检查料罐排污阀是否关闭；三、打开设备总电源 ,往料罐中加入料液，启动泵，并记录启动时间，为了保证卷式膜芯的 效率最佳，一般我们在运行时，保证流量计的流量范围在 5-7LPM 即可，

9、进膜压力表 的压力区间为 0-40bar, 通过调节泵的频率和阀的开度来达到对流量和压力的调整；四、通过调节变频器将系统管路内的空气排净后，使系统达到要求的进膜流量和进膜压力， 后按要求每隔一定的时间测量透过液流量，并记录检测点的温度及进出膜压力； （检测与记录数据是为今后判别与借鉴用）五、当观察到系统温度接近料液要求温度时，需打开冷却进出管路对设备进行冷却；六、当达到过滤目的后， 全开调压阀，后关闭泵，将剩余的浓缩液 （包括管路中） 装入桶中。 冲洗：七、 往料罐中加入一定量的去离子水，全开调压阀， 开启泵；对膜芯进行冲洗。 人为判断冲洗干净后（颜色、气味、浓度等），关闭泵，排尽水。清洗：八

10、、 往料罐中加入一定量的去离子水，全开调压阀，开启泵，调节膜出口压力至标准水通量检测压力（以第一次使用时测试的数据为基准） ，后测量水通量，记录进出膜压力与系统运行温度，判断是否需再次进行清洗； 九、 按清洗剂的配置要求进行配置，逐渐将清洗剂倒入 CIP 罐中，系统进入清洗剂的循环清洗阶段（方法参照： 附录 C）清洗最高温度应v 45 C,操作人员应随时观察系统运行温度，以防清洗温度过高。 初始标准化的水通量为初次使用膜芯时，将膜芯冲洗干净后需按标准条件下检测与记录 的水通量。（方法参照： 附录 C）系统排气方式： 系统刚开机时与发现系统进气泡后，必须将气体排出。刚开机时，全开回流管路，低频率

11、（15-20HZ ）下运行泵，人为判断无气体后即可正常走料。若运行过程中发现有气体进行系统，则也需按上述方式进行排气。切、定期维修多功能卷式膜小试设备的专用单元需要按如下方式定期维修。 在膜过滤过程中会遇到的偶然变动， 如通量和截留率的意外下降， 不一定表明膜或泵有 问题，需要记录相关的信息和提供可能的系统分析。 附录里的系统操作记录表可能对您诊断 此类问题有所帮助，除此之外附录里也包括了疑难问题解答指导。除了影响膜系统的一般原因外，有一些原因 .是由坏的零部件和不适当的控制设置引起 的。一些普通的问题和纠正方法列于 附录 A 。每一套设备单元要每天都记录好数据并保存在文档里。 在解决膜操作问

12、题时就需要用到 这些数据记录，它们同样也是作为索赔的依据。一、泵多功能卷式膜小试设备配备了一台高压柱塞泵，泵的设计合理、维护简单，请参照泵的 使用手册，按照泵生产商的要求进行。二、膜管为了保证膜管能在所需要的压力下良好工作则必需进行维护保养。 尽管这些膜管不需要 定期维修，但如果膜管组件或膜因某种原因而被移动的话，则建议对膜管组件、膜芯连接密 封圈、膜管端盖密封圈进行严密地检查，必要时更换。三、膜芯如果对料液有较好的预处理， 并按规范对膜进行清洗和维护， 膜元件应该能使用 1 年以 上。但膜的渗透流量和截留特性都会随时间因结垢或生物堵塞的形成而降低。 如果在所设计 的进膜操作压力下性能 （渗透

13、流量、 截留率、膜两端压力降中的任何一项） 降低了一定程度， 而且渗透流量的降低又不是由进料的条件或阀设置的改变而导致的话， 膜就需要清洗了。 此 时不对膜进行清洗将使得设备正常渗透流量的恢复变得很困难，并可能使膜彻底丧失作用请参考附录 选用合适的清洗过程和化学清洗剂。 （方法参考：附录 E）四、备件以下为系统建议配备的常备件：膜芯连接密封圈膜管端盖密封圈机械充油压力表易耗部件清单膜系统包含一些易损部件清单 ,详见附件VD、疑难解答在膜过滤过程中会遇到的偶然变动， 如膜通量和截留率的意外下降，不一定表明膜芯或泵有问题，需要记录相关的信息和提供可能的系统分析。可能对您诊断此类问题有所帮助。 除此

14、之外附录里也包括了疑难问题解答指导。除了影响膜系统的一般原因外，有一些原因是由于零部件损坏和不适当的控制设置引起 的。一些普通的问题和纠正方法列于附录 A。每一套设备单元要每天都记录好数据并保存在文档里。在解决膜操作问题时就需要用到这些数据记录，它们同样也是作为索赔的依据。忸、有限的责任有关系统及其所装配组件的责任和保证是由您是否按照本使用手册里的规定进行安装和操作来决定的。全部关于责任的资料在附录里面。编号故障现象可能原因排除方法泵不启动1）电源置于OFF1）检查是否开关置ON位A位2）检查并更换保险丝2）保险丝烧毁3）检查泵（参见泵使用说明书）3）泵损坏泵出水压力1）进料中断或不1）检查进

15、料是否正常O不足稳2）检查泵（参见泵使用说明书）22）泵损坏3）调整电源接线或通过变频更改（参见变3）泵的转向反了频使用说明书）Q压力表指示1）供料不足1）停止过料3波动较大A压力增大时1 ）进料不足1）检查进料管是否渗漏或阻塞4噪声极大膜通量下降1）膜表面污染1）清洗膜52）进料液浓度升2）降低进料液浓度或达到料液的浓缩浓高度换下一批料液截留率下降1）膜表面污染1）清洗膜62 ）进料液浓度升高2）降低进料液浓度或达到料液的浓缩浓度换下一批料液7膜不可恢复膜芯被不可恢复性1）更换新膜芯性诵量下降或隹戈留率卜降污染技术参数数值单位备注设备型号WTM 1812G台膜外管数量1支膜外管规格1812m

16、m设备规格580（长）X280（宽）X580（高）mm（基本数据）设备净重75Kg（基本数据）设备运行重量80Kg（基本数据）配备电源220V 50Hz 总功率 >1.5KW高压泵电机功率1.5Kw允许最大操作温度范围10-55C允许最大操作PH范围2-12允许最大安全压力40Bar膜进口压力设备进出物料管口方向具体参见设备总图水通量测定(用 WFR125表示，即在温度为25 C、操作压力为O.IMPa，单位膜面积每小 时流过膜管的体积升数。):TMP=(P 1+P2)/2 P3WFR125=Q XK/(TMP XS)其中：TMP为操作压力，单位：barPl 为物料进口压力，P2 为物料

17、循环压力，P3 为渗透侧出口压力。Q 为测定渗透侧的水流量，单位：l/hK为温度校正系数，温度校正系数见(表 1)S为膜过滤面积，单位：m2（表1 ）温度K温度K温度K温度K温度K101.77141.475181.276221.109260.97110.51.67914.51.44818.51.25422.51.0926.50.957111.648151.422191.232231.071270.94311.51.61815.51.39619.51.2123.51.05327.50.929121.588161.371201.189241.035280.91512.51.55816.51.347

18、20.51.16824.51.01728.50.902131.53171.323211.148251290.88913.51.50217.51.29921.51.13225.50.98529.50.877300.869膜污染的种类1 ）、吸附污染有机物在膜表面的吸附通常是影响膜性能的主要因素。随时间的延长，污染物在膜孔 内的吸附或累积会导致孔径减少和膜阻增大， 这类污染是难以恢复的， 主要污染物是溶解物、 乳化物等；2）、沉淀污染原水中氢氧化物或碳酸盐、硫酸盐等浓度超过了其溶解度，在膜上形成沉淀或结垢， 主要是胶体和微粒，有机物如脂肪、蛋白质、腐质酸、胶体、凝胶及多羟基芳香化合物等； 无机物如

19、钙盐、磷盐、铁盐、镁盐等；3）、生物污染微生物在膜 - 水界面上积累，从而影响系统性能的现象。膜的生物污染分两个阶段：粘 附和生长。 在溶液中没有投入杀菌剂或投量不足时， 粘附细胞会在进水营养物质的供养下成 长繁殖，形成生物膜，如细菌和藻类等。如何判断膜污染，以下是一些关键的参数：1 、最重要的是对照同等操作条件下（相同压力、 温度、循环流量）的膜通量 （LMH 或 LPM 等单位）的差距，通常旧膜的通量低于新膜通量的 85% ，即视为膜已经被污染； 2、膜污染通常会导致膜截留性能的变化，当然这种变化可以是升高或降低； 3、在同等的操作条件下，膜污染后膜组件前后的压力差有所增加，即过膜阻力变大

20、。配置化学清洗剂：根据所生产的料液判断污染物，针对污染物选择清洗配方（参看下表）， 按清洗配方配制清洗液到CIP罐（与料罐共用）内。化学清洗：按标准化测水通量的方法开机运行，按清洗方案的要求进行清洗清洗方法：物理清洗、化学清洗、生物清洗物理清洗：利用机械作用，比如注水正、反冲洗，气液混合冲洗法等， 物理清洗方法仅可能使膜的透水性得到一定程度恢复。化学清洗：使用化学清洗剂（酸、碱、氧化型、表面活性剂、络合剂等）；生物清洗：使用含酶清洗剂。清洗剂 种类、参数 与作用酸性清洗剂碱性清洗剂含酶清洗剂氧化清洗剂清洗条件将硝酸溶液PH 值调至3-4左 右，在 35-40 C 条件下循环30-45分钟。将次

21、氯酸钠将浓度调至100ppm ， 在25-30 C条件 下循环30-45分钟。1）、广泛用于1）、广泛用于油含酶清洗剂1 ）、因为通常有机钙镁离子等金性污染与其他常用于蛋高分子膜都对氧清洗作用属离子、可溶于有机物污染。清白、酶、有化性敏感，因此使酸性清洗剂的洗；机物、悬浮用这类清洗剂需污染源；2、同时因为碱杂质等的清要慎重对待；2）、同时因为酸 有使膜孔收缩、 提高膜强度的 作用，因此常用 于膜经过长时 间碱性清洗后 的收缩性清洗。3）、酸性清洗一 定不要超过膜 的耐受pH。性清洗剂可以 使膜孔放松，可 以使粘附的污 染源松动，可以 起到增大膜通 里和清洗污染 源的双重作用； 3、碱性清洗一

22、定不要超过膜 的耐受pH。洗，为膜元 件常用的清 洗剂，广泛 用于发酵、 医药、化工 等行业，根 据不同应用 场合，含酶 清洗剂有不 同的改良配 方。2）通常氧化性清 洗剂可以广泛用 于色素、糖分的混 合污染，并使顽固 的污染层脱落，通 常需要将氧化性 清洗剂和含酶或 碱性清洗剂共用， 以发挥最佳效果。附录F膜消毒为了防止在生产过程中由膜组件带入杂菌，可在料罐中配制0.5% W/W 亚硫酸氢钠溶液，开启泵，循环40-60分钟，然后用去离子水冲净。膜保存附录G设备长时间停机待用时，将膜芯从膜组件中拆出，用能够密封的容器盛放：1、低于0C温度下在液体中储存组件清洗完毕后，使用50%W/W 乙二醇溶

23、液（防冻剂）和1000PPM戊二醛溶液（杀菌剂）进行保存，在保护液中也可使用 0.2%W/W 的亚硫酸氢钠溶液作为杀菌剂。2、高于0C温度下在液体中储存组件清洗完毕后，使用 0.5%W/W 的亚硫酸氢钠溶液进行保存。当组件的浓缩侧及透析侧充满保护液时，须将所有阀门关闭，组件的透析出口和浓缩出口需封住，并且每个月都需将组件内的保护液排空，然后再充入新鲜的保护液。种类名称高值易耗部件膜芯滤袋低值易耗部件压力表膜芯连接件密封圈膜管端盖密封圈硅胶软管指示灯清洗剂注：以上易耗部件不在保修范围内，部件发生损耗时,需对它们的损耗收取一定的材料费用常用的术语解释如下 :交叉流膜过滤流体切向通过一种半透膜的过程

24、,根据截留分子量,流体透过膜的速度有助于驱动流体分流。膜液体可通过的半透性介质。交叉流速率膜表面的切向速率。通量透过膜的流体的输送速率。浓缩液流体溶质被膜截留使流体溶质含量增加的部分。渗透液（过滤液）加工流体透过半透膜,从系统中除去的部分。浓缩截留量减少的过程。浓缩比率即生料率、横过滤,体积与滞流在系统中生料体积的比率。横过滤即补充水冲洗膜面截留的溶质。横过滤体积有关洗涤体积需求,典型的命名法,横过滤体积与截留系统体积相等。组件过滤部分元件, 含膜、支撑板等。系统整套过滤器含组件、渗透管、电源装置等。 。循环比率（系数） 加工流体通过循环圈与通过组件的比（常用单位为 GPM ）压降（ P） 从组件进口到组件出口产生的压力降低。膜技术用语：渗透物 即可透过半透膜的物体或部分加工流体。截留物 即不透过半透膜的部分加工流体。公升/平方米/小时（LMH） 交叉流过滤中常用的单位,表示通量流率,加仑/FT2/天（GFD）也是常用的单位pH值物质酸碱性量度,pH值7.0为中性。边界层膜表面形成减速流的区域,