陶氏超滤产品技术手册
技术中心的尖端手段中,和超滤膜有关的包括表征膜孔径的系列仪 器,表征亲水性的接触角测定仪,进行水质全分析的原子吸收光谱仪、离 子色谱仪、液相色谱仪、TOC仪、气质仪等。其它还包括扫描电镜、颗粒 表面张力及接触角仪 仪等等。这些设施,能够为全球的用户提供最深入的水质剖析服务、便捷 的技术支持以及及时准确的故障诊断,解决用户遇到的难题。
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第二章 超滤技术介绍
2.1.1 超滤分离特性 1) 分离过程不发生相变化,耗能少; 2) 分离过程可以在常温下进行,适合一些热敏性物质如果汁、生物制
2.1.2 超滤与所有常规过滤及微孔过滤的差别 1) 筛分孔径小,几乎能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微
粒、蛋白质、大分子有机物。 2) 能否有效分离除决定于膜孔径及溶质粒子的大小、形状及刚柔性
外,还与溶液的化学性质 (pH值、电性)、成份 (有否其它粒子存在) 以及膜 致密层表面的结构、电性及化学性质 (疏水性、亲水性等) 有关。
2.2.4 超滤的运行方式和清洗方式 1) 超滤的运行方式 超滤的运行有全流过滤 (死端过滤) 和错流过滤两种模式。全流过滤
时,进水全部透过膜表面成为产水;而错流过滤时,部分进水透过膜表面 成为产水,另一部分则夹带杂质排出成为浓水。全流过滤能耗低、操作压 力低,因而运行成本更低;而错流过滤则能处理悬浮物含量更高的流体。 具体的操作形式宜根据水中的悬浮物含量来确定。
1500ppm NaClO下处理时间,小时
2)亲水性 人们相信,亲水性好的膜材料就不容易被污堵,污堵后也容易清洗恢 复。亲水性往往采用接触角来衡量。 接触角的含义如图所示,值越大,表明材料越疏水,当等于零时,表 明液体 (水) 能浸润固体表面,以下是一些数据。
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第二章 超滤技术介绍
不同公司超滤膜材料的接触角数据
膜材料
接触角
纤维素
12~45°
聚醚砜
44~81°
聚丙烯
108°
聚砜
38~81°
PVDF
30~66°
注:不同产品,不同人测试结果差异较大。有些膜材料可能经过亲水改性。
大量的研究结果发现,用接触角来评价膜的抗污染性有一定的局限 性。这是由于一方面接触角的测定数据本身不够准确,它受到被测材质表 面的光滑程度、水的纯度以及测定技术的影响;另一方面,当浓差极化等 问题突出时,膜本身性质的影响则退居次席。
在中空纤维超滤产品的生产过程中,陶氏实施严格的质量监控管理 体系,依据ISO9001:2000标准的要求进行全程管理和控制,涵盖设计控 制、采购控制、进货检验、生产过程控制与检验、成品检验、产品标识控 制和产品防护控制等各阶段。高标准的生产流程和精湛的加工工艺,保证 了产品高度一致性,充分满足了全球市场对超滤产品的质量要求。
简介
1
第二章 超滤技术介绍
3
第三章 DOWTM Ultrafiltration 超滤膜介绍
11
第四章 DOWTM Ultrafiltration 膜组件性能参数
15
第五章 超滤系统的设计
21
第六章 超滤装置的运行
28
第七章 超滤元件的完整性检测
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第八章 系统的维护及故障分析
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1)化学稳定性 聚偏氟乙烯 (PVDF) 材质的化学稳定性最为优异,耐受氧化剂 (次氯酸 钠等) 的能力是聚醚砜、聚砜等材料的10倍以上。在水处理中,微生物和有 机物污染往往是造成超滤不可逆污堵的主要原因,而氧化剂清洗则是恢复 通量最有效的手段,此时聚偏氟乙烯 (PVDF) 材质体现出了其优越性。
相对拉伸强度
特别地,陶氏超滤产品在国内外都取得了一系列的良好业绩。燕山 石化炼油废水回用、高井电厂循环排污水零排放等里程碑式的大型工程 业绩为陶氏超滤产品建立了市场地位。
每一只出厂元件都经过8道工序的严格检验
1.2 品质保证
陶氏凭借世界领先的多孔膜研究手段和精密控制的自动化生产线, 最恰当地设计QA系统,严格、精确地控制纺丝和元件生产环节的每一个 细节,使超滤产品的性能得到最大限度的保证。
超滤是一种膜分离技术,其膜为多孔性不对称结构。过滤过程是以 膜两侧压差为驱动力,以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程,使 用压力通常为0.01~0.03MPa,筛分孔径从0.005~0.1μm,截留分子量为 1000~500,000道尔顿左右。
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DOWTM Ultrafilitration 陶氏超滤膜在饮用水处理、污水中水回用、 反渗透预处理等方面有着广泛的应用。其优异的性能帮助客户开发有挑 战性的工程应用,从循环水零排放到炼油废水处理,从电子研磨废水回 用到海水淡化预处理,陶氏超滤膜不断突破水处理的新领域。如今,陶 氏的超滤技术正在为全球越来越多的客户提供实现高效过滤,节能稳定 的解决方案。
作为陶氏化学旗下的差异化业务部门,陶氏水处理及过程解决方案 业务部提供广泛系列的离子交换树脂、反渗透膜、超滤膜以及连续电除 盐产品,在工业与市政用水、化学工艺、制药、电力、居民用水以及污 水处理与回用等各个主要应用领域占据着强有力的地位。陶氏是世界唯 一一家同时具有膜和离子交换树脂两大技术和产品的公司。这两项技术 均可从溶液中分离溶解的矿物质以及有机物,最终生成符合国际最严格 水净化标准的水,从而以更低的运营成本生产出高品质的水。
(PES)、聚丙烯 (PP)、聚乙烯 (PE)、聚砜 (PS)、聚丙稀腈 (PAN)、聚氯乙稀 (PVC)等。90年代初,聚醚砜材料在商业上取得了应用;而90年代末,性 能更优良的聚偏氟乙烯超滤开始被广泛地应用于水处理行业。因此聚偏氟 乙烯和聚醚砜成为目前最广泛使用的超滤膜材料。
聚偏氟乙烯(PVDF)材料的分子结构
这些严格的程序确保陶氏超滤膜产品具有良好的纤维强度、一致的孔径 分布、超强的化学稳定性和高度抗污染的能力,树立了其卓越品质的形象。
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第一章 公司简介
1.3 研发与服务
陶氏在中国设立全球超滤膜技术研发中心,拥有世界膜分离领域的 一流专家,水和废水处理业界的优秀工程师,配置了齐备的尖端仪器设 备,为产品开发和服务用户提供必要且充足的支持。
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第二章 超滤技术介绍
PVDF 最突出的特点 - 抗氧化能力十分出众 当超滤和微滤用于水处理时,其材质的化学稳定性和亲水性是两个最
重要的性质。化学稳定性决定了材料在酸碱、氧化剂、微生物等的作用下 的寿命,它还直接关系到清洗可以采取的方法;亲水性则决定了膜材料对 水中有机污染物的吸附程度,影响膜的通量。
3) 整个过程在动态下进行,无滤饼形成,使膜表面不能透过物质仅为 有限的积聚,过滤速率在稳定的状态下可达到一平衡值而不致连续衰减。
这种过滤膜对大分子溶质的分离主要依赖于膜的有孔性,即膜对大分 子溶质的吸附、排斥、阻塞及筛分效应。
2.2 影响超滤性能的因素
2.2.1 超滤膜的化学材料 (化学稳定性、亲水性等) 可以用来制造超滤的材质很多,包括:聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚砜
2.2.3 超滤膜组件的结构 组件的结构设计是连接膜丝特点和操作参数的中间纽带。在众多的形
式中,目前以中空纤维膜为主,还有“平板式”也有管式和卷式膜。组件 的结构需要考虑的因素包括:
1) 尽量提高膜的填充密度,增加单位体积的产水量; 2) 尽量减小浓差极化的影响; 3) 对进水水质的要求越宽越好; 4) 便于清洗; 5) 制造成本低。 中空纤维膜以其无可比拟的优势成为超滤的最主要形式。根据致密层 位置不同,中空纤维滤膜又可分为内压膜、外压膜及内、外压膜三种。 外压式膜的进水流道在膜丝之间,膜丝存在一定的自由活动空间,因 而更适合于原水水质较差、悬浮物含量较高的情况;内压式膜的进水流道 是中空纤维的内腔,为防止堵塞,对进水的颗粒粒径和含量都有较严格的 限制,因而适合于原水水质较好的工况。
剂及某些药品等的浓缩或者提纯; 3) 分离过程仅以低压为推动力,设备及工艺流程简单,易于操作、管
理及维修; 4) 应用范围广,凡溶质分子量为1000~500,000道尔顿或者溶质尺寸大
小为 0.005~0.1μm左右,都可以利用超滤分离技术。此外,采用系列化不同 截留分子量的膜,能将不同分子量溶质的混合液中各组分实行分子量分级。
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海绵支撑层 绵撑层
第二章 超滤技术介绍
致层密皮层
通量
UF
运行时间
2)超滤膜的孔径 超滤膜的孔径有很多种测定和表征方法。其中泡点法是实施最为简便
的一种。 泡点法理论基础是毛细现象。有如下的定量公式: 
式中P就是泡点压力。把膜浸入到水中,逐渐增加膜的一侧的气压, 当观察到气泡连续从膜的另一侧逸出,此时的气压就是泡点压力。δ是液 体 (水) /空气的表面张力;θ是液体 (水)-固体 (膜) 的接触角;D是毛细管 的直径 (孔径)。