第二章第四节膜组件-课件.ppt

前 言 各种膜设备或称膜分离装置主要由膜组件、泵、过滤器、仪表及管路等构成。 其中膜组件是一种将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，然后在外界驱动力的作用下实现对混合物中各组分分离的器件。 在膜分离工业装置中，根据生产规模的需要，一般可设置数个乃至数千个膜组件。 经验证明，一种性能良好的膜组件应达到以下要求： 对膜性能提供足够的机械支撑，并可使高压原料液（气）和低压透过液（气）严格分开； 在能耗最小的条件下，使原料液（气）在膜面上流动状态均匀合理，以减少浓差极化； 具有尽可能高的装填密度（单位体积的膜组件中填充膜的有效面积），并使膜的安装和更换方便； 装置牢固、安全可靠、价格低廉和易维护。 膜元件(element)：即膜芯 膜组件(module)：按一定技术要求将膜(元件)组装在一起的组合构件。 一、 膜组件的形式之一——圆管式 所谓圆管式膜是指在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上一层半透膜而得到的圆管形分离膜，再将一定数量的这种膜管以一定方式联成一体而组成，其外形状极类似于列管式换热器。 管式膜特点 优点： 流动状态好，流速易控制； 安装、拆卸、换膜和维修均较方便； 能处理含有悬浮固体的溶液； 机械杂质清除比较容易； 合适的流动状态可减少浓差极化和污染。 缺点： 与平板膜比较，管膜的制备条件较难控制； 单位体积内有效膜面积小； 管口的密封也比较困难。 价钱较贵 英国PCI公司管式膜 管式膜组件大致规格 二. 膜组件形式之二——中空纤维式 中空纤维式膜是一种极细的空心膜管，其本身不需要支撑材料即可耐受很高的压力，它实际是一根厚壁的环柱体，纤维的外径有的细如人发，约为50~200μm，内径为25~42μm 特点：1）可耐高压；2）单位体积内的有效膜表面积比率高；3）寿命较长（可达5年）；4）可做成一种效率高、成本低、体积小和重量轻的膜分离装置；5）不足之处是中空纤维膜的制作技术复杂，管板制作也较困难，同时不能处理含悬浮固体的料液（原水）。 膜组件外壳 三. 膜组件的形式之三——板框式 板框式也称平板式，它是由许多板和框(plate and frame)堆积组装在一起而得名，其外观类似普通的板框式压滤机(filter press)。它是膜分离历史上最早问世的一种膜组件形式。 板框式膜组件特点 构造比较简单，且可单独更换膜片； 可作为试验机，将各种膜样品同时安装在一起进行性能检测； 流道的断面积可适当增大，压降较小，线速度可达1~5m/s，且不易被纤维屑等异物堵塞； 为促进膜组件内的湍流效果，不少厂家将原液导流板的表面设计成各式凹凸或波纹结构或在膜面配置筛网等物。 板框式膜组件类型 系紧螺栓式 耐压容器式 DDS型 （由丹麦的DDS [De Danske Sukker fabrikker]公司首创，在欧洲很流行。） 四. 膜组件形式之四——螺旋卷式 螺旋卷式(简称卷式)膜组件的结构是由中间为多孔支撑材料，两边是膜的“双层结构”装配组成的。其中三个边沿被密封而粘结成膜袋状，另一个开放的边沿与一根多孔中心产品水(液)收集管连接，在膜袋外部的原水侧再垫一层网眼型间隔材料（隔网），也就是把膜~多孔支撑体~膜~原水侧隔网依次叠合，绕中心集水管紧密地卷在一起，形成一个膜元件，再装进圆柱型压力容器里，构成一个螺旋卷式膜组件。 螺旋卷式膜组件特点 结构紧凑，单位体积内的有效面积大（830~1660m2/m3） 缺点是当原液中含有悬浮固体时使用有困难；透过侧的支撑材料较难满足要求，不易密封，同时膜组件的制作工艺复杂、要求高，尤其是用于高压操作时难度更大。 五、特殊膜组件 1。旋转式膜组件 2。振动式膜组件 3。毛细管膜组件 毛细管膜组件 毛细管膜组件是将很多的毛细管安装在一个膜组件中。纤维的自由端用环氧树脂、聚氨酯或硅橡胶封装。 毛细管膜是自支撑的。膜组件的安装方式有2种：1）原料液流经毛细管孔膛（内腔），而在毛细管外侧收集得到渗透物； 2）原料液从毛细管外侧（外腔）进入膜组件，而渗透物通过毛细管孔膛。 这两种方式的选择主要取决于具体应用场合，要考虑到压力、压降、膜的种类等因素。 毛细管膜组件 六、 国际上反渗透膜主要生产厂家 目前国外反渗透膜的主要生产厂商均为美国和日本公司，其中美国杜邦(Du pont)公司和日本东洋纺(Toyobo)公司垄断了中空纤维反渗透膜的世界市场。卷式反渗透膜的主要厂商为7家，他们是： 美国海德能(Hydranautics)公司，该公司于1987年成为日本日东工集团的全资子公司 日本日东电工(Nitto Denko)集团 美国Filmtec公司，该公司于1985年成为美国Dow Chemcal ( 陶氏化学 ) 公司的全资子公司 美国Flui