膜產(chǎn)業(yè)鏈主要包括膜材料研制、膜組件生產(chǎn)、膜設(shè)備制造、膜軟件開發(fā)、 膜工程設(shè)計(jì)、膜系統(tǒng)集成和膜技術(shù)應(yīng)用。
膜技術(shù)應(yīng)用要求綜合解決方案提供商能夠根據(jù)客戶的個(gè)性化需求,根據(jù)不 同物料的組成及其不同組分的特性,選擇不同的膜材料,開發(fā)適宜的膜應(yīng)用技 術(shù)工藝和軟件,從而獲取最好的膜過(guò)濾速度和截留效果,進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量、 增加生產(chǎn)收率、降低資源消耗、減少污染排放和優(yōu)化投資與運(yùn)行成本。
現(xiàn)有的過(guò)濾分離處理技術(shù)按其技術(shù)發(fā)展階段的不同主要分為傳統(tǒng)過(guò)濾分離 技術(shù),膜分離技術(shù),以及基于樹脂等特殊分離材料而實(shí)現(xiàn)的分離技術(shù)。
(1)傳統(tǒng)過(guò)濾分離技術(shù)
傳統(tǒng)過(guò)濾分離技術(shù)按其作用原理的不同,主要分為物理法和化學(xué)法。這類 過(guò)濾技術(shù)對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng),但只能實(shí)現(xiàn)固液分離,或簡(jiǎn)單的大分子雜質(zhì)去除, 無(wú)法做到精細(xì)分離純化。
①物理法
物理法是指利用物理作用如重力,將液體中呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)分離。物理法 主要包括蒸餾法、機(jī)械分離法和吸附法。
機(jī)械分離是利用自然力如壓力、重力和熱力分離水和雜質(zhì),其方法包括沉 淀、沉積、蒸發(fā)、氣浮等。其主要缺點(diǎn)是分離效率較低且需要大量能耗。
吸附是利用物質(zhì)內(nèi)部的分子和周圍分子有互相吸引的引力的原理分離水和雜質(zhì),所以液體或固體物質(zhì)的表面可以吸附其他的液體或氣體,尤其是在物質(zhì)表面面積很大的情況下,這種吸附力能產(chǎn)生很大的作用,所以工業(yè)上經(jīng)常利用大面積的物質(zhì)進(jìn)行吸附,如活性炭等?;钚蕴渴侵缚紫督Y(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力很強(qiáng)的碳,是以煤、木材和果殼等原料,經(jīng)炭化、活化和后處理而得。按外觀形狀可分為粉狀活性炭、顆?;钚蕴?、成形活性炭和活性炭纖維。其主要缺點(diǎn)是活性炭無(wú)法去除細(xì)菌和病毒,如不能及時(shí)清理,極易被微生物寄生。
②化學(xué)法
化學(xué)法是指利用化學(xué)反應(yīng)作用,將雜質(zhì)或污染物質(zhì)分離、轉(zhuǎn)化,化學(xué)方法 主要為化學(xué)處理。
化學(xué)處理是利用化學(xué)藥劑與雜質(zhì)或污染物質(zhì)反應(yīng)使之絮凝沉淀或轉(zhuǎn)化為無(wú) 害物質(zhì)的方法,如臭氧化、混凝、脫鹵等。其主要缺點(diǎn)是在大規(guī)模應(yīng)用是處理 效率不高;進(jìn)水可能包括不同雜質(zhì)或污染物質(zhì),無(wú)法同時(shí)有效去除;反應(yīng)產(chǎn)生 的副產(chǎn)品可能有害。
(2)膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是一種新型的分離技術(shù),主要是基于分子量級(jí)別的精細(xì)分離技 術(shù),可以根據(jù)目標(biāo)物質(zhì)分子量不同而實(shí)現(xiàn)分離,精度可以達(dá)到納米級(jí)別,適用 于產(chǎn)品的精制和深加工,但由于對(duì)物料預(yù)處理要求較高,一般需要與傳統(tǒng)過(guò)濾 技術(shù)結(jié)合使用,對(duì)膜材質(zhì)和構(gòu)型選擇要求更為專業(yè)化。
膜分離技術(shù)的基本原理為料液經(jīng)壓力驅(qū)動(dòng)通過(guò)親水多微孔表面,大于膜孔 徑的物質(zhì)被膜截留形成截留液,而小于膜孔徑的物質(zhì)透過(guò)膜形成透析液。
膜分離技術(shù)和傳統(tǒng)分離技術(shù)相比,通常使用超濾/微濾全部或部分代替澄 清、過(guò)濾、活性炭吸附和殺菌過(guò)程,以反滲透代替蒸發(fā)、納濾則能夠使?jié)饪s與 脫鹽過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。
和傳統(tǒng)分離技術(shù)相比,膜分離技術(shù)具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn):
①物理方法,無(wú)相變,無(wú)化學(xué)反應(yīng);
②膜分離過(guò)程在常溫下操作,能耗?。?
③無(wú)須加入其他化學(xué)物質(zhì),節(jié)能原材料;
④分離效率高,操作方便,占地面積??;
⑤廢液排放少,環(huán)境污染小;
⑥出水水質(zhì)穩(wěn)定,設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單。
目前,由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和環(huán)境污染日益嚴(yán)重,突出的能源消耗問(wèn)題、 水稀缺和水污染問(wèn)題逐漸威脅到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安全,同時(shí)隨著全社會(huì)日益重視可 持續(xù)發(fā)展和清潔生產(chǎn),膜分離技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
常見(jiàn)的膜分離技術(shù)主要包括:
①微濾、超濾技術(shù)
澄清純化分離所采用的技術(shù)主要是微濾、超濾技術(shù),由于其所能截留的物 質(zhì)直徑大小分布范圍廣,被廣泛應(yīng)用于固液分離、大小分子物質(zhì)的分離、脫除 色素、產(chǎn)品提純、油水分離等工藝過(guò)程中??刹捎玫哪そM件主要有:陶瓷膜、 平板膜、不銹鋼膜、有機(jī)管式膜。微濾、超濾分離技術(shù)可取代傳統(tǒng)工藝中的自 然沉降、板框過(guò)濾、真空轉(zhuǎn)鼓、離心機(jī)分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫 色等工藝過(guò)程。
②納濾技術(shù)
納濾膜最顯著的特點(diǎn)是在截留那些可透過(guò)超濾的低分子有機(jī)物及重金屬, 同時(shí)又能透濾被反滲透截留的部分無(wú)機(jī)礦物質(zhì),使?jié)饪s與透鹽的過(guò)程同步進(jìn) 行,從而達(dá)到特定的分離純化要求。濃縮提純技術(shù)可采用的膜組件主要有:卷 式膜、管式膜。納濾分離技術(shù)常被用于取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸 發(fā)、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮等工藝過(guò)程。
③反滲透技術(shù)
反滲透是滲透的反向遷移運(yùn)動(dòng),是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下,借助于半透膜的選 擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法。反滲透技術(shù)廣泛應(yīng)用于各 種液體的提純與濃縮,其中最普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中,用反滲透 技術(shù)將原水中的無(wú)機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除,以獲得高 質(zhì)量的純凈水。因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無(wú)污染、操作方便運(yùn)行可靠 等諸多優(yōu)點(diǎn),而成為海水和苦咸水淡化,以及純水制備的最節(jié)能、最簡(jiǎn)便的技 術(shù)。
④mbr 技術(shù)
mbr 是將膜分離技術(shù)與生化處理技術(shù)結(jié)合的一種新型污水處理工藝,它是 利用膜微孔截留的作用,將好氧或厭氧系統(tǒng)的活性污泥截留在反應(yīng)器中,通過(guò) 提高活性污泥濃度、延長(zhǎng)泥齡,來(lái)提高 cod、bod 等污染因子的降解效率, 達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),由于是經(jīng)過(guò)超濾膜過(guò)濾,出水澄清,還可省卻二沉池, 減少?gòu)U水處理系統(tǒng)占地面積。