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，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，多個螺卷元件裝入耐壓簡中，構(gòu)成單元裝置；操作時料液沿軸向流動，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，客觀上可能會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、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；超濾則為動態(tài)過濾，濾膜表面不斷受到流動溶液的沖刷，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年甚至更長時間；同時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，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)動工藝，利用半滲透膜去除水中溶解鹽類，同時去除一些有機(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)水量就會降低3%左右，所以設(shè)計時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。反滲透膜對各種離子的過濾性能具有如下特征：一價離子透過率大于二價離子， 二價離子透過率大于三價離子。

在反滲透裝置開機(jī)或停止運行時，濃水側(cè)需用大流量自動沖洗3~5min，以去除沉積在膜表面的污垢，對反滲透膜進(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)過長期運行后，會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，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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