無塵無菌廠房的膜分離設(shè)備

無塵無菌廠房的膜分離設(shè)備分類及其組件如下：

膜分離設(shè)備的核心技術(shù)就是膜分離技術(shù)，即利用具有特殊選擇分離性的有機(jī)高分子和無機(jī)材料形成不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的膜，在一定驅(qū)動(dòng)力作用下，使雙元或多元組分因透過膜的速率不同而達(dá)到分離或特定組分富集的目的。

一、無塵無菌廠房的膜分離設(shè)備分類：

由于膜的構(gòu)型和分離過程各具特點(diǎn)，設(shè)備也有多種類型。根據(jù)過程、目的或用途，可分為電滲析設(shè)備、反滲透設(shè)備、超濾設(shè)備、滲析設(shè)備、納濾設(shè)備、微濾設(shè)備。超濾、微孔膜過濾和反滲透均屬于膜分離技術(shù)，它們之間各有分工，但并不存在明顯的界限。反滲透、超濾、微孔膜過濾有其相似之處，它們都是在壓差的驅(qū)動(dòng)下，利用膜的特定性能將水中離子、分子、膠體、熱原、微生物等微粒分離，但它們分離的機(jī)理及對(duì)象有所不同。

按照膜的材質(zhì)，可分為有機(jī)高分子膜和無機(jī)膜兩類。目前在制品工業(yè)生產(chǎn)中使用較為廣泛的是聚砜(PS)類材料，約占32%；纖維素材料中的醋酸纖維素(CA)和三醋酸纖維素(CTA) 分別占13%和7%；聚丙烯腈(PAN)占6%；無機(jī)膜占22%；其他的膜材料約占20%。

二、膜分離裝置

膜分離裝置一般由膜組件、泵、過濾器、閥、儀表、管路等組成。常用的膜組件有板框式裝置、螺卷式裝置、管式裝置以及中空纖維式裝置。

(1)板框式裝置

板框式裝置是在尺寸相同的片狀膜組之間，相間地插入隔板，形成兩種液流的流道，由于膜組可置于均勻的電場(chǎng)中，這種結(jié)構(gòu)適用于電滲析器；板框式裝置也可應(yīng)用于膜兩側(cè)流體靜壓差較小的超過濾和滲析。

(2)螺卷式裝置

螺卷式裝置是把多孔隔板(供滲透液流動(dòng)的空間)夾在兩張膜之間，使它們的三條邊粘著密合，開口邊與用作滲透液引出管的多孔中心管接合，再在上面加張作為料液流動(dòng)通道的多孔隔板，并一起繞中心管卷成螺卷式元件； 料液通道與中心管接合邊及螺卷外端邊封死，多個(gè)螺卷元件裝入耐壓簡中，構(gòu)成單元裝置；操作時(shí)料液沿軸向流動(dòng)，可滲透物透過膜進(jìn)入滲透液空間，沿螺旋通道流向中心管引出，該設(shè)備適用于反滲透和氣體滲透分離，不能處理含微細(xì)顆粒的液體。

(3)管式裝置

管式裝置是用管狀膜并以多孔管支撐，構(gòu)成類似于管殼式換熱器的設(shè)備，可分為內(nèi)壓式和外壓式兩種，各用多孔管支撐于膜的外側(cè)或內(nèi)側(cè)；內(nèi)壓式管式裝置的膜面易沖洗，適用于微過濾和超過濾。

(4)中空纖維式裝置

中空纖維式裝置是用中空纖維構(gòu)成類似于管殼式換熱器的設(shè)備，中空纖維不需要支撐而能承受較高的壓差，在各種膜分離設(shè)備中，它的單位設(shè)備體積內(nèi)容納的膜面積很大；中空纖維直徑為0.1~1mm，并列達(dá)數(shù)百萬根，纖維端部用環(huán)氧樹脂密封，構(gòu)成管板，封裝在壓力容器中，中空纖維式裝置適用于反滲透和氣體滲透分離。

3.微濾

微濾也叫微孔過濾器，微濾是用于去除細(xì)微顆粒和微生物的膜工藝。根據(jù)濾芯規(guī)格的不同，可以用在進(jìn)反滲透(RO)之前的保安過濾器中，過濾顆粒物質(zhì)，防止顆粒物質(zhì)對(duì)RO膜的損傷；也可以用在紫外線滅菌器后，截留微生物，但是也容易滋生微生物，故若在純化水末端采用微孔過濾器，需要有效地控制微生物；微孔過濾器有一定去除熱原的功效，可利用篩分、靜電吸附和架橋原理攔截直徑比較大的那一部分熱原物質(zhì)。應(yīng)當(dāng)指出，這種去除熱原是很不完全的，直徑比較小的熱原物質(zhì)會(huì)通過0.22μm的微孔濾膜，微小的熱原可以透過0.025μm的濾膜，很小的熱原體甚至可以穿透所有的微孔濾膜。由于熱原分子量越大，其致熱作用就越強(qiáng)，因此利用微孔濾膜進(jìn)行除菌過濾時(shí)，客觀上可能會(huì)起到某些截留熱原的積極作用，但它不能作為去除熱原的可靠方法而單獨(dú)使用。中凈環(huán)球凈化可提供無塵車間、無菌廠房的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

4.超濾

從非勻質(zhì)超濾膜電子掃描圖可以看到，超濾的過濾介質(zhì)具有類似篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，而過濾僅發(fā)生在濾膜的表面。與反滲透不同，超濾主要靠機(jī)械法分離，超濾過程同時(shí)發(fā)生三種情況：分離物被吸附滯留、被阻塞或被截留在膜的表面并實(shí)現(xiàn)篩分。超濾膜的孔徑大致在0.005~1μm之間，細(xì)菌的大小在0.2~800μm之間，因此用超濾膜可去除細(xì)菌。然而對(duì)人體致熱原效應(yīng)的熱原分子量為80萬~100萬，自然存在的熱原群體是一個(gè)混合體，小的一端僅為1~3μm， 因此用以截留熱原的超濾膜的分子量級(jí)需達(dá)到1萬~8萬方能有效去除熱原。

超濾與微孔過濾的方式不同：微孔膜過濾為靜態(tài)過濾，將溶液攪拌，以消除濃差極化層；超濾則為動(dòng)態(tài)過濾，濾膜表面不斷受到流動(dòng)溶液的沖刷，故不易形成濃差極化層。超濾裝置過濾截留分子質(zhì)量約為80000~150000Da，它可取代傳統(tǒng)的預(yù)處理中的機(jī)械過濾，且產(chǎn)水水質(zhì)比機(jī)械過濾要好，也可有效截留一部分的有機(jī)物和微生物，對(duì)于微生物的去除能力可以達(dá)到10⁴以上，且在原水濁度小于100NTU的情況下均可使用，產(chǎn)水濁度小于0.1NTU。

超濾的使用可以更有效保護(hù)反滲透裝置，使反滲透免受污染，通常情況下使用壽命可從3年延長至5年甚至更長時(shí)間；同時(shí)可提高反滲透的回收率，在同等進(jìn)水流量下產(chǎn)出更多的純化水，提高了水的利用率。超濾與反滲透采用相似的錯(cuò)流工藝，進(jìn)水通過加壓平行流向多孔的膜過濾表面，通過壓差使水流過膜，微粒、有機(jī)物、微生物和其他的污染物不能通過膜，進(jìn)入濃縮水流中(通常是給水的5%~10%)并排放，這使過濾器可以進(jìn)行自清潔，并減少更換過濾器頻率。與反滲透一樣，超濾不能抑制低分子量的離子污染，超濾不能完全去除水中的污物，離子和有機(jī)物的去除隨著不同的膜材料結(jié)構(gòu)和孔隙率的不同而不同，對(duì)于許多不同的有機(jī)物分子的去除非常有效。另外，超濾不能阻隔溶解的氣體，大多數(shù)超濾通過連續(xù)的廢水流來除去污染物，超濾流通量和清潔頻率根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)和預(yù)處理的不同而變化。很多超濾膜是耐氯的，短期可以耐受100mg/L左右，故不需要從進(jìn)水中去除余氯，亦可實(shí)現(xiàn)次氯酸鈉滅菌的功能。

5.納濾

納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離方法，納濾膜的理論孔徑為1nm，與反滲透相比，其操作壓力要求更低，一般為 4.76 ~ 10.2bar；經(jīng)過納濾處理后產(chǎn)水電導(dǎo)率范圍為40~ 200μS/cm。

6.反滲透

反滲透膜的孔徑較小，按其阻滯污染物(包括熱原)的分子量大小計(jì)，一般在100~ 200之間。由于熱原的分子量在50000以上，其直徑大小一般在1~50μm之間，因此能被有效去除。反滲透膜只允許1nm以下的無機(jī)離子為其主要分離對(duì)象，故有良好的除鹽作用，而超濾、微孔膜過濾并無除鹽性能。

反滲透(RO)是壓力驅(qū)動(dòng)工藝，利用半滲透膜去除水中溶解鹽類，同時(shí)去除一些有機(jī)大分子以及前階段沒有去除的小顆粒等。半滲透的膜可以滲透水，而不可以滲透其他物質(zhì)，如很多鹽、酸、沉淀、膠體、細(xì)菌等，通常情況下反滲透膜單根膜脫鹽率可大于99.5%。

反滲透系統(tǒng)包括精密過濾器、增壓泵、反滲透膜組件、pH加料裝置以及反滲透清洗裝置等，當(dāng)原水經(jīng)過預(yù)處理后的出水經(jīng)精密過濾器后，通過增壓泵直接進(jìn)入RO膜組件中，除去大部分離子與細(xì)菌，同時(shí)有效去除微生物和TOC。RO進(jìn)水前的精密過濾器般加裝5μm或3μm的過濾濾芯，保護(hù)RO膜免受機(jī)械損傷。由于反滲透膜適合的工作溫度是20~25℃，在同樣操作壓力下，水溫下降1℃，產(chǎn)水量就會(huì)降低3%左右，所以設(shè)計(jì)時(shí)需增加換熱器來提升水溫，從而保證產(chǎn)水量。

經(jīng)過預(yù)處理后的產(chǎn)水在高壓泵的壓力作用下進(jìn)入反滲透膜組件。大部分水分子和微量的其他離子透過反滲透膜，經(jīng)收集后成為產(chǎn)品水，通過產(chǎn)水管道進(jìn)入后序設(shè)備。水中的大部分鹽分、膠體和有機(jī)物等不能透過反滲透膜，殘留在少量的濃水中，由濃水管道排出。反滲透膜對(duì)各種離子的過濾性能具有如下特征：一價(jià)離子透過率大于二價(jià)離子， 二價(jià)離子透過率大于三價(jià)離子。

在反滲透裝置開機(jī)或停止運(yùn)行時(shí)，濃水側(cè)需用大流量自動(dòng)沖洗3~5min，以去除沉積在膜表面的污垢，對(duì)反滲透膜進(jìn)行有效的保養(yǎng)，大大延緩RO膜的使用壽命。反滲透膜經(jīng)過長期運(yùn)行后，會(huì)沉積某些難以沖洗的污垢，如有機(jī)物、無機(jī)鹽結(jié)垢等，造成反滲透膜性能下降，這類污垢須使用化學(xué)制品進(jìn)行清洗才能去除，以恢復(fù)反滲透膜的性能?；瘜W(xué)清洗使用反滲透清洗裝置進(jìn)行，該裝置通常包括清洗液箱、清洗過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表，當(dāng)膜組件受污染時(shí)，可以用清洗裝置進(jìn)行RO膜組件的化學(xué)清洗。

反滲透能大量去除水中細(xì)菌、膠體和有機(jī)大分子，不能完全去除水中的污染物，很難甚至不能去除分子量極小的有機(jī)溶解物。反滲透不能完全純化原水，通常通過濃水的排放去除被膜截留的污染物，很多反滲透的用戶利用反滲透單元的濃水作為冷卻塔的補(bǔ)充水或壓縮機(jī)的冷卻水等，當(dāng)然需要注意的是濃水的鈣鎂離子含量；如果預(yù)處理沒有軟化器，濃水中鈣鎂離子含量升高，可能導(dǎo)致壓縮機(jī)或冷卻塔結(jié)垢。

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