膜制造与分离组件

膜制造与分离组件membranes第2页,共73页，2024年2月25日，星期天膜过程的驱动力压力驱动RO,NF，UF,MF其它过程-渗析（浓度差）电渗析（电位差）第3页,共73页，2024年2月25日，星期天membrane进料透过浓缩压力驱动的膜过滤膜

MF

UF

NF

RO孔尺寸减小泵压力增加第4页,共73页，2024年2月25日，星期天实验室膜制备实例高分子材料

(PAN,PES,CA,PVDF).铸膜液制备：聚合物+有机溶剂(NMP,DMF,acetone等易与水互溶).添加其它助剂(pore-formersornon-solvents).凝固浴（主要用水和其它聚合物不良溶剂构成，通过相分离产生‘thepores’和‘themembranebody’)第5页,共73页，2024年2月25日，星期天必需品PES聚合物NMP溶剂水玻璃片刮膜器

NMP甲基吡咯烷酮PES聚醚酚第6页,共73页，2024年2月25日，星期天PolySulfon(PS)PSinNMPsolution第7页,共73页，2024年2月25日，星期天Cleaningglassplatesimportantglassplates第8页,共73页，2024年2月25日，星期天FillingtheknifewithPSsolutionMembraneknife(0,2mm)第9页,共73页，2024年2月25日，星期天Creatingamembranefilm第10页,共73页，2024年2月25日，星期天Putslowlyinthewaterfor….Moveverygentlytoleft第11页,共73页，2024年2月25日，星期天MembraneisfloatingaftercoagulationAftercoagulation第12页,共73页，2024年2月25日，星期天TakeofamembraneOutofthewater第13页,共73页，2024年2月25日，星期天Thephotooftheproducedmembrane第14页,共73页，2024年2月25日，星期天Makesheetsofitinamodule第15页,共73页，2024年2月25日，星期天Makeamoduleofit第16页,共73页，2024年2月25日，星期天Morethanonemembrane第17页,共73页，2024年2月25日，星期天SubmergeinaMBRtank第18页,共73页，2024年2月25日，星期天第19页,共73页，2024年2月25日，星期天膜结构PorousvsNonPorousHydrophilicvsHydrophobicPolymericvsInorganicHydrophilic亲水

Hydrophobic疏水第20页,共73页，2024年2月25日，星期天Porous…………NonPorous

Symmetric……AsymmetricDense(Nonporous)PorousSymmetricPorousasymmetricRO,NFUF,MFMFSkinSupport第21页,共73页，2024年2月25日，星期天PorousSymmetricMembranesNucleporeMembrane核径迹成孔CelluloseMembrane第22页,共73页，2024年2月25日，星期天Symmetricmembrane第23页,共73页，2024年2月25日，星期天AsymmetricMembranesDenseLayerPoroussupportFiberSupport第24页,共73页，2024年2月25日，星期天Poresize第25页,共73页，2024年2月25日，星期天Ceramicmembranepictures(CEM)第26页,共73页，2024年2月25日，星期天Membranestructurestructure:symmetricasymmetric

shapes:flatsheettubular:tube (d>3mm)capillary (0.5<d<3.0mm)hollowfibre (d<0.5mm)第27页,共73页，2024年2月25日，星期天ModuleshapesFlatSheetSpiralWoundTubularHollowFiberContainedvsSubmerged第28页,共73页，2024年2月25日，星期天Flatsheetmodule第29页,共73页，2024年2月25日，星期天PlateandFrameModuleUFPolyacrylonitrile(PAN)Polyvinylidenefluoride(PVF)Polysulfone(PS)SulfonatedPolysulfone(SPS)第30页,共73页，2024年2月25日，星期天Tubularandcapillarymembranes

第31页,共73页，2024年2月25日，星期天Tubularmembranewww.vito.be第32页,共73页，2024年2月25日，星期天Tubularmembranes(contained)第33页,共73页，2024年2月25日，星期天HollowFiber(capillar)OutsideInVSInsideOutFromCatalogofToray第34页,共73页，2024年2月25日，星期天Capillary8inchmodule第35页,共73页，2024年2月25日，星期天Monolith(demo)InorganicMembranes-CeramicMF,UFRecentlyNF-Porousglass-Zirconium第36页,共73页，2024年2月25日，星期天CeramictubesFlatsheets第37页,共73页，2024年2月25日，星期天第38页,共73页，2024年2月25日，星期天Spiral-WoundRO/NFModuleFlowINSpacerMembranePermeateConcentrate第39页,共73页，2024年2月25日，星期天第40页,共73页，2024年2月25日，星期天Youcanmakeyourownspiralwoundmoduletoday!!!TwoA4papersCottonsheetA4(ifavailable)ShearstocutGlueforpaperPlastictubewithaslid(prefabricated)第41页,共73页，2024年2月25日，星期天ReverseOsmose-installation第42页,共73页，2024年2月25日，星期天+/-variousconfigurations第43页,共73页，2024年2月25日，星期天Dead－endandCross－flowOperationmodes第44页,共73页，2024年2月25日，星期天Membranefiltrationdead-endMembraneWastewaterPermeatefeed第45页,共73页，2024年2月25日，星期天MembranefiltrationcrossflowWastewaterPermeateconcentratefeedmembraneAirinjection第46页,共73页，2024年2月25日，星期天Dead-endFiltrationtimeYieldCakeThickness第47页,共73页，2024年2月25日，星期天Cross-flowfiltrationtimeCakeThicknessYield第48页,共73页，2024年2月25日，星期天Semidead-endfiltration第49页,共73页，2024年2月25日，星期天Cross-flowfiltrationAdvantages:turbulentflowcontinuousconcentratedischargecontrolofcake-layerbuild-upDisadvantages:morecomplexprocesslayouthigh(er)energyconsumptionhigh(er)investmentcost第50页,共73页，2024年2月25日，星期天Cascadesinglepasssystem第51页,共73页，2024年2月25日，星期天Two-stagerecirculationsystem第52页,共73页，2024年2月25日，星期天FoulingofmembranesFoulingReversiblefoulingIrreversiblefoulingBiofoulingPoreblockingScalingfoul

a.1.肮脏的,污浊的;2.恶臭的;(食物)腐败的;3.邪恶的,可恶的;4.下流的,恶语咒骂的;5.(天气等)恶劣的;(风)逆的;6.(比赛中)犯规的;7.(水管等)堵塞的;8.(绳索等)被缠住的ad.1.违反规则地;不正当地n.1.(比赛中)犯规[C][(+against/on)]vt.1.弄脏;污染;玷污;2.使堵塞;3.缠住;4.碰撞vi.1.腐败,腐烂;2.(管道等)堵塞[(+up)];3.(比赛中)犯规;4.(绳索等)缠结第53页,共73页，2024年2月25日，星期天ResistanceModelI=ER1+R2+R3ER1R2R3IRmRcRgRpJvJv=DPm(Rc+Rg+Rp

+Rm)SeparationofresistancefactorstoCake,Gel,Plugging,Membrane.第54页,共73页，2024年2月25日，星期天RejectionbyUF/MFmembranesGlobularProteinLinearpolymerSolutePepsinCytochromeCPolydextranMW(kDa)3513100Rejection(%)90700PoroussupportSelectivemembraneskinGlobularproteinLinearmacromolecule第55页,共73页，2024年2月25日，星期天CakelayerformationMembraneParticleColloid/proteinCake/foulinglayerFlowdirectionDrivingforce∆p第56页,共73页，2024年2月25日，星期天FoulinginMF/UFDecreaseinfluxdueto:Pore-plugging,adsorptionandcake-layerformationNoconcentrationpolarizationofsalts

noscalingIngeneralconcentratedfeedsolutionscontaininglargeparticles(size10nm–25µm).

Thisresultsinlowback-diffusionrates,fastcakelayerbuild-upandporeblocking

lowproduct-fluxes(1/10oftheCWF)Complexcakelayerstructure第57页,共73页，2024年2月25日，星期天FoulinginNF/ROFoulingbehaviordiffersfromUF/MFdueto:Lowerfluxesandpresenceofsmallermoleculeshigherback-diffusionandingeneralnothickcakelayerformationChargedmembranesurfaces(ingeneralnegative)adsorptionofcolloidsandbiologicalmatterScaling(CaSO4,CaCO3)第58页,共73页，2024年2月25日，星期天Foulingreduction/cleaningMembranepropertiesandmoduledesignOptimumprocessconditions(lowTMP)Cleaningregimehydrauliccleaning(backwash,forwardflushandairflush©)chemicalcleaningrelaxationPre-treatmentofthefeed

(flocculation/coagulation,pH

adjustment)第59页,共73页，2024年2月25日，星期天Backwash(=Backflush)SuspensionMembranePermeateFiltration

modeBackflushing

modeto

drainFluxTimewith

backflushingwithout0negative

flow第60页,共73页，2024年2月25日，星期天SuspensionMembranePermeateFiltration

modeBackflushing

modeto

drainFluxTimewith

backflushingwithout0negative

flowBackwash(=Backflush)第61页,共73页，2024年2月25日，星期天ForwardFlushproduction forwardflush第62页,共73页，2024年2月25日，星期天BackFlushproduction forwardflush& backflushpermeate第63页,共73页，2024年2月25日，星期天AirFlushAirFlush®bubbleflowslugflowannularflow第64页,共73页，2024年2月25日，星期天ForwardFlushwithairflushproduction forwardflushwith airflush&backflush第65页,共73页，2024年2月25日，星期天Membranefiltrationsemidead-endMembraneWastewaterPermeatefeed第66页,共73页，2024年2月25日，星期天Dead-endproduction-run,start

buildingupfoulinglayerpermeatepermeatepermeatepermeatefeedMembranemodule第67页,共73页，2024年2月25日，星期天Dead-endatendofproductionrunBuildingupfoulinglayerProd