纳滤膜分离技术的发展及应用

1、Value Engineering0引言纳滤膜是八十年代在反渗透复合膜基础上开发出来的,是超低压反渗透技术的延续和发展分支,早期被称作低压反渗透膜或松散反渗透膜,弥补了反渗透与超滤之间的空白1。目前,纳滤膜已从反渗透技术中分离出来,成为独立的分离技术。纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷,这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能且截留分子量为数百的膜也可脱除无机盐的重要原因2。纳滤膜的特点主要体现在以下方面3-5:对不同价态离子截留效果不同。对单价离子的截留率低,对二价和多价离子的截留率明显高于单价离子。对阳离子的截留率依据H+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Cu2+的顺序递增;对阴离子的截留

2、率依据NO-3,Cl-,OH-,SO2-4,CO2-3的顺序递增。对离子截留受共离子影响。在进行同种离子分离时,有相等的共离子价数,膜对离子的截留率随共离子半径变小而减小,随共离子价数增大而增高。能较强抵抗蛋白质、油、疏水型胶体及其它有机物的污染,与RO,NF相比具有水通量大、操作压力低的特点。与MF,NF相比截留分子量界限更低,能有效去除如致突变物、农药等微量有机物、消毒副产物的前驱物等许多中等分子量的溶质。1纳滤膜的分离机理6纳滤膜分离过程属于压力驱动式液体膜分离过程,其分离机理表述如下:1.1膜过程的不可逆过程分析。1.2电荷模型。固定电荷模型与空间电荷模型是根据对膜结构的假设而分的两种

3、电荷模型。膜为一个凝胶相是对固定电荷模型膜结构的假设,它的电荷均匀分布,有相同的贡献;而膜是由微孔组成,微孔孔径均一且壁面上电荷分布均匀则是对空间电荷模型膜结构的假设。固定电荷模型假设在膜内任意方向离子电位和浓度均一分布,而空间电荷模型假设两者在轴向与径向有一定的分布,当无因次电荷在膜的微孔壁面的密度<1.0时,空间电荷模型膜结构与性能之间关系的表述可以用固定电荷模型来代替。1.3细孔模型。通过膜的微孔内的溶质传递包含对流流动与扩散流动等两种类型,以著名的Stoks-Maxwell摩擦模型为基础,经典统计力学方程相应地建立了并将立体阻碍因子steric hindrance factor引

4、入到表征膜内溶质扩散过程的方程中,考虑了孔壁和溶质之间的相互作用与溶质的空间位阻效应。只要清楚膜的溶质大小和微孔的结构,就可以利用细孔模型计算出膜特征参数,进而能够清楚以下两方面之间的关系:膜透过体积流速;膜的截留率。反过来,假如溶质大小已经知道,同时经过试验清楚了上述所说的两方面之间的关系,进而获得膜特征参数,这样通过细孔模型膜的结构参数就能够加以确定。1.4静电排斥和立体阻碍模型。2纳滤膜的应用NF膜的独特性能决定了其特有的广阔应用范围,Rautenbach 把NF的应用归纳为以下几个方面4:针对于单价盐并没有规定相对高的截留率。想要达到不一样价态的离子分离的目的。想要达到使高、低相对分子

5、质量分离的目的。2.1纳滤膜在废水处理中的应用2.1.1重金属废水陈桂娥等探究了纳滤膜处理镀铬废水,旨在达到回收重金属以及回用废水的目的。探讨了对CrO2-4离子的截留率的影响因素:操作压力、浓缩过程、CrO2-4离子浓度以及膜通量等。通过实验表明,对其影响相对较大的是操作压力,然而,浓缩过程和CrO2-4离子浓度的影响相对较小。在有较低的废水浓度以及低压的条件下,CrO2-4的截留率能够至99%之上,进而达到了镀铬废水分离处理的目的,同时也满足了回用的要求7。Ming Wu等研究应用纳滤膜处理一种含半导体磷化铟(InP的废水。使用ES10纳滤膜能够有效地清除溶解以及悬浮的铟。同时和NTR74

6、50膜处理做出比较,在一样的操作环境下,ES10膜仍然显现出相对很高的渗透通量,同时可以减少操作系统的费用7。2.1.2工业循环水处理聂锦旭等将纳滤膜的预处理膜组件与工艺流程运用在火电厂循环冷却水处理中的设计运行参数提出来。运行结果表明,补充水循环冷却水的要求出水水质达到了。以此基础为基础,用3×104m3/d规模举例,分析了纳滤膜处理工艺的投资和运行费用。纳滤膜是一种循环冷却水处理工艺,它是经济、可行的8。李建新等人运用了纳滤膜技术,对某钢厂的循环水进行了纯化处理,分析了水质和离子色谱,结果表明,膜技术去除碱性离子和氯离子的效果要比现有的离子交换技术更好;通过扫描电镜和能谱的分析可

7、知,循环水对纳滤膜通量的影响不明显,证明膜污染现象不严重。说明在钢铁行业中应用膜分离技术,能够很好的提供纯水、软水给设备9。2.2纳滤膜在医药领域的应用为了对螺旋霉素(SPM生产提取中膜分离技术的适用情况进行探索,韩少卿等采用超滤、纳滤操作来处理工业生产中的螺旋霉素板框的过滤液,实验结果表明,超滤过程受操作时间、操作压力及料液流速的影响很大,该实验所选膜能够将蛋白等大分子杂质较好的去除,有纳滤预处理的作用;然后使用纳滤膜浓缩纯化超滤液,纳滤过程受操作条件及操作方式的影响很大。运用超滤、纳滤技术提取SPM,其收率可达到76.3%,与传统溶媒技术相比提取收率高出很多,产品质量也达到要求10。冉艳红

8、等对凉茶中草药水的提取液的纳滤浓缩的有效成分进行了研究,表明纳滤浓缩中草药提取液是行得通的,能够增加产品的质量以及收率,在很大程度上使其成本得到降低。在中草药提取液的比例中,可溶性固形物由1.5%2.0%上升到15%,提高压力、提高温度、降低料液浓度能提高膜通量11。在浓缩核苷酸姚志春将应用了纳滤膜技术,经纳滤系统浓缩处理之后,核苷酸截留率及核苷酸浓缩倍数都达到了厂方提出的使用标准,在核苷酸浓缩中应用纳滤膜技术是可行的。和蒸发法及其他相变化技术比较,相变化膜法浓缩纳滤膜分离技术的发展及应用The Development and Application of Nanofiltration Mem

9、brane Technology任志伟Ren Zhiwei(潞安高纯硅业科技有限责任公司,长治046100(Lu'an High Purity Silicon Technology Co.,Ltd,Changzhi046100,China摘要:本文介绍了纳滤膜的发展及其特点,其中重点介绍了其分离的机理和过程。并对纳滤膜分离技术的应用进行了介绍。Abstract:This paper introduces the development and characteristic of nanofiltration membrane,especially the separation mech

10、anism and process of nanofiltration membrane in detail.And it also introduces the application of nanofiltration membrane.关键词:特点;机理;应用Key words:characteristic;mechanism;application中图分类号:G31文献标识码:A文章编号:1006-4311(201115-0045-02作者简介:任志伟(1969-,男,山西陵川人,工程师,供职于潞安矿业集团公司山西潞安高纯硅业科技期限责任公司,现在从事多晶硅产业工艺及技术装备工作。&#

11、183;45·价值工程0引言目前,井下综采工作面使用的移动变电站变电种类有KSGZY-500,KSGZY-630,KSGZY-800,KSGZY-1000四种,高压侧配备的是FB-6型负荷开关,相应低压馈电开关为BKDI-500,BKDI-630两种。这两种馈电开关自投入使用以来,时常发生烧毁爆炸事故。进入2002年以来,随着原煤产量的提高,设备用量随之增加,据2002年1月11月统计,总计发生500(630低压测烧坏事故7起,其中一起人员左侧身体严重烧残。由于移变所使用的地点距采煤工作面较近,当移变发生爆炸时,直接危及矿工的生命安全,甚至将造成整个矿井的爆炸。针对这种严重问题,经过

12、反复调查,反复检查试验,试图弄清楚事故原因,从低压侧本身解决问题。如何解决低压侧故障问题我们面临的重要课题。下面我将从移变低压馈电开关的性能、原因和预防措施三个方面进行剖析。1BKDI-500(630/1140(660移变低压馈电开关性能剖析1.1主要技术参数配变压器容量(KVA :100、800、630;额定电压(V :1140/660;额定电流(A :500/630;通断能力(KA 9(COS =0.3;分断时间(S :>0.08;<0.05(630;机械寿命(次:>20000;电寿命(次:>1000;过载整定范围:0.4-1倍;短路整定范围:3-10倍;保护形式:

13、欠压保护、过载和短路保护、漏电及漏电闭锁保护。1.2主要特点主回路通过500(630A 真空断路器A ,B ,C ,三项真空管的通断来完成,电源侧和负荷侧由插接式的导电铜排连接或铜辫子线连接。控制回路由组合开关、继电器、欠压线圈、分励线圈等元件组成,来完成对主回路通断的控制。保护同路由检漏继电器、半导体脱扣器组成,分别实现漏电保护和过载、短路、欠压、过压等保护。1.3可能发生故障点为弄清移变低压侧发生故障的可能原因,我们多次深入现场或在地面对事故实体进行仔细观察分析,进行相关的动作试验,并结合对移变使用人员和维修人员的调查,从多方面、多角度对每个可能引起事故的原因进行分析,认为低压侧可能发生故

14、障的原因见表1所示。1.4主要故障案例1998年,徐庄矿某工作面,当时发现系统有漏电现象,电工即对系统进行处理,在不懂移变工作原理的情况下,作者简介:王学东(1962-,男,河北唐山人,工程师,从事煤矿设备管理工作。移变低压馈电开关烧毁原因分析及预防措施Causes Analysis on Low Voltage Feed Switch of Mobile Substation and Prevention Measures王学东Wang Xuedong(开滦(集团有限责任公司设备管理中心,唐山063000(Equipment Management Center ,Kailuan (Group

15、Limited Liability Corporation ,Tangshan 063000,China 摘要:本文针对移动变电站低压馈电开关的性能及使用情况,可能发生事故的原因进行了分析,并提出了一系列的预防措施,避免造成低压侧烧毁或爆炸事故的发生。Abstract:Based on the performance and using status of low voltage feed switch of mobile substation,this paper analyzed the cause of accident may occoure,and made a series of

16、preventive measures to avoid low-pressure side burning or explosion accidents.关键词:低压馈电开关;原因分析;预防措施Key words:low voltage feed switch ;cause analysis ;preventive measures中图分类号:TM4文献标识码:A文章编号:1006-4311(201115-0046-02处理中不会发生,因此能耗低、所需能量少;膜处理设备设备紧凑,占地面积小,可以进行连续操作,易控制。122.3纳滤膜在食品加工中的应用对无蔗糖物质的分离,尤其是有色物质的分离是

17、在甜菜处理过程中的主要问题。Julianna Gyura 采用纳滤膜对绿糖浆中的有色物质进行分离。在实验过程中,体积浓度比率,横跨膜的压力与渗透通量都是相互依赖的。膜分离有色物质在横跨膜的压力为2.54bar 流速为220360l/m 时是最有效的13。Weiyi Li 等依据基本小孔模型与空间排列小孔模型,将小孔模型延伸用来对纯化呋喃低聚糖纳滤过程的预测与优化。在这个模型中,将摩擦力、空间排列及压力梯度的总和这些组分的主要因素去除。经过研究表明传递组分的主要因素在纳滤膜处理过程中因糖的不同而不同14。2.4其他应用纳滤的应用越来越广泛,除了以上几方面的应用外,还在石油工业上、皮革工业上、生化

18、工业等方面都有具体应用。3结语纳滤膜对溶液中分子量是几百的有机小分子,纳滤膜能将其分离,且具有溶液通量大、操作压力低等特点,已经应用在食品工业、制药工业、水处理等领域。当然,还有诸多方面需要对纳滤膜进行改进,例如:同高分子材料进行比较,无机分子材料有着耐化学溶剂和高温的特征,要提高无机纳滤膜的工业化程度。加强膜的耐溶剂、氧化等性能15。这些关键问题会随着纳滤膜制备材料、制备工业及分析检测手段等发展与改进将得到很好的解决,它的作用将会更加突出,会有更加广阔的应用前景。参考文献:1高从堦等.NFC.第二届全国膜和膜过程学术会议,杭州,1996,15.2吴舜泽等.荷电NF 膜对有机物的分离J.水处理

19、技术,2002,26(5:249-252.3Peter Eriksson.Nan filtration extends the range of membrane filtration.Environmental Progress.1988.7(1:58-62.4R.Rautenbach.Separation potential of Nan filtration membrane.Desalination ,1999.5LakshminarayanP.Raman.Consider Nan filtration for membrane separation.Chemical Engineering Progress.1994,(3:68-74.6曹国凭,张学峰.纳滤膜技术及其应用的研究进展J.水利科技与经济.2006,10(12:684-685.7Ming Wu ,Darren Delai Sun.Characterization and reduction of membranefouling during Nan filtration of semiconductor indium phosphide(InP astewater.Journal of Membrane Science ,2005,259:135144.8聂锦旭,肖贤明.纳滤膜在火电厂循