管式陶瓷膜工程上的選型及應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
陶瓷膜也稱CT膜，是固態(tài)膜其中一種類型，大多由無機(jī)材料經(jīng)特殊工藝制備而成。管式陶瓷膜又稱無機(jī)陶瓷膜，是以無機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。陶瓷膜過濾器是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中使用的原水、廢水進(jìn)行過濾的一種設(shè)備，使廢水或原水通過陶瓷膜過濾器后達(dá)到規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)或循環(huán)使用，因此管式陶瓷膜選用和使用是非常重要的。
1 管式陶瓷膜用途
陶瓷膜過濾器核心部件為陶瓷膜過濾管，它是以耐酸的陶瓷顆?；蚴?、剛玉沙等為主要原料，添加少量無機(jī)粘結(jié)劑及氧化鋯增強(qiáng)劑等多種原料進(jìn)行科學(xué)配比，經(jīng)素?zé)?、粉碎、分?jí)、成型、制膜等工序加工而成。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、再生性能好、分離過程簡(jiǎn)單、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于海水、燒堿、食品、飲料、植（藥）物深加工、生物醫(yī)藥、發(fā)酵、精細(xì)化工等眾多領(lǐng)域，可用于工藝過程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌等。
2 管式陶瓷膜分離原理及選型
2.1 管式陶瓷膜分離原理
決定膜的分離效果的是膜的物理結(jié)構(gòu)，孔的形狀和大小。
陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體）被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。管式陶瓷膜流體分離過程：原料液在膜管內(nèi)高速流動(dòng)，在壓力驅(qū)動(dòng)下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達(dá)到分離、濃縮、純化的目的。
2.2 管式陶瓷膜選型
管式陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式，根據(jù)《管式陶瓷微孔濾膜元件》規(guī)范所述，其結(jié)構(gòu)可分為三層，如下表所示：
結(jié)構(gòu) | 孔徑（μm） | 厚度（μm） | 孔隙率（%） | 作用 |
支撐層（又稱載體層） | 1～20 | - | 30～65 | 增加膜的機(jī)械強(qiáng)度 |
過渡層（又稱中間層） | ≤1～20 | 20～60 | 30～40 | 防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透 |
膜層（又稱分離層） | 0.8×10-3～1 | 3～10 | 40～55 | 分離功能 |
陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾（常用的孔徑規(guī)格：100、200、500、800、1000、5000nm）、超濾（常用的孔徑規(guī)格：4、20、50nm）、納濾（孔徑小于2nm）等種類。
陶瓷膜元件的外型規(guī)格分為四種：
規(guī)格 | 通道個(gè)數(shù) | 外徑（mm） | 通道內(nèi)徑（mm） |
A | 1 | 12 | 8 |
B | 7 | 30 | 6 |
C | 19 | 30 | 4 |
D | 37 | 30 | 3 |
常用陶瓷微孔濾膜材料如下所示：
膜材料 | 代號(hào) |
氧化鋁 | Al |
氧化鋯 | Zr |
氧化鈦 | Ti |
3 管式陶瓷膜應(yīng)用
管式陶瓷膜過濾分為錯(cuò)流過濾和死端過濾兩種工藝技術(shù)路線：
（1）錯(cuò)流過濾原料液在膜通道中做高速循環(huán)運(yùn)動(dòng)，而濾液方向與料液循環(huán)方向垂直，未過濾的濾液在膜表面形成強(qiáng)烈的湍流效果，由于流體具有較大的剪切力，可以及時(shí)沖洗沉積的顆粒，使其重新回到循環(huán)料液中，避免了膜管孔的堵塞。
（2）死端過濾時(shí)因?yàn)橐欢畏忾]，原料液由一端進(jìn)入膜通道內(nèi)后呈靜止受壓狀態(tài)，原料液以一定的推動(dòng)力（靜壓力）向膜外滲透，過濾速度快，出水回收率可達(dá)90%。但過濾過程中，膜內(nèi)表面上不斷有懸浮粒子截留，使過濾膜阻力增大，過濾速度減小。
（3）錯(cuò)流過濾和死端過濾比較
錯(cuò)流過濾：回收率30%～40%之間、能耗大、反沖洗頻率低、易清洗。
死端過濾：回收率高90%以上、能耗小、反沖洗頻率高、易污染、不易清洗。
4 管式陶瓷膜清洗
4.1 陶瓷膜過濾器的清洗要求
（1）壓力式陶瓷膜過濾器的進(jìn)水應(yīng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)，宜采用變頻控制的水泵或調(diào)節(jié)閥。
（2）陶瓷膜組件應(yīng)配備化學(xué)清洗及專用反洗水泵。反洗水宜采用陶瓷膜過濾器產(chǎn)水，化學(xué)清洗宜采用淡水?；瘜W(xué)清洗能提高膜通量，是膜通量恢復(fù)再生的有效辦法。
（3）化學(xué)清洗液的選擇應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、膜污染物成分、膜組件型式及膜材質(zhì)等因素確定。
4.2 清洗時(shí)間程序
（1）停機(jī)放水。
（2）進(jìn)洗水。
（3）汽水擦洗。
（4）放洗水。
一般按以上時(shí)間程序進(jìn)行水洗、酸洗、水洗程序。
5 總結(jié)
原料液水質(zhì)處理選用管式陶瓷膜具有機(jī)械強(qiáng)度大、耐磨性好、同時(shí)適用于高溫過濾過程，該產(chǎn)品還具有使用壽命長(zhǎng)、設(shè)備綜合成本低、性價(jià)比高等特點(diǎn)。性能好：pH耐受范圍寬，耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑及強(qiáng)氧化劑，具有易清洗，可高溫消毒、反向沖洗，適于除菌過濾。管式陶瓷膜因有以上優(yōu)勢(shì)，使該產(chǎn)品可以在眾多領(lǐng)域上應(yīng)用，可用于工藝過程中的原料液的分離、澄清、純化、濃縮、除菌等功能。
