膜分离系统应用与测试方法

膜分离系统应用与测试方法

一、澄清纯化技术——超/微滤膜系统

澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜,由于其所能截留的物质直径大小分布范围广,被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等工艺过程中。

超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有:陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。

采用膜分离澄清纯化的优点:

1)、可得到绝对的真溶液,产品稳定性好;

2)、过滤分离收率高;

3)、分离效果好,产品质量高,运行成本低;

4)、缩短生产周期,降低生产成本;

5)、过程无需添加化学药品、溶媒溶剂,不带入二次污染物质;

6)、操作简便,占地面积小,劳动力成本低;

7)、可拓展性好,容易实现工业化扩产需求;

8)、设备可自动运行,稳定性好,维护方便。

二、浓缩提纯技术——纳滤膜系统

膜分离技术在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100~1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98%,而对一些单价离子、小分子酸碱、醇等有30~50%的透过性能,常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中。

纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺浓缩、中和等工艺过程。

浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有:卷式膜、管式膜。

采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点:

1)、能耗极低,节省浓缩过程成本;

2)、过程无化学反应、无相变化,不带入其他杂质及造成产品的分解变性;

3)、在常温下达到浓缩提纯目的,不造成有效成分的破坏,工艺过程收率高;

4)、可完全脱除产品的盐分,减少产品灰分,提高产品纯度;

5)、可回收溶液中的酸、碱、醇等物质;

6)、设备结构简洁紧凑,占地面积小;

7)、操作简便,可实现自动化作业,稳定性好,维护方便。

第三部分——行业应用

一、制药行业

●生物发酵液过滤除菌及下游分离纯化精制

●树脂解析液的浓缩及解析剂回收

●农药水剂、粉剂的生产应用

●中药浸提液过滤除杂及浓缩

●中药浸膏生产应用

●结晶母液回收 二、食品行业

●乳清废水处理

●乳制品生产加工应用

●果汁澄清脱色

●食品添加剂纯化浓缩

●茶饮料澄清浓缩

●啤酒、葡萄酒、黄酒的精制加工

●天然色素提取液的除杂及浓缩

●氨基酸发酵液过滤澄清及精制

三、染料化工和助剂

水溶性染料反应液的脱盐浓缩

●染料盐析母液废水回收

四、淀粉糖品

●糖液分离纯化及浓缩

●果葡糖浆色普分离纯化

●糖醇色普分离纯化

●单糖、低聚糖及多糖的分离纯化及浓缩

五、环保及水处理领域

●纺织、染整、印染废水处理及回用

●电镀工业废水零排放及资源回收

●矿山及冶金废水处理回收

●淀粉废水处理

●造纸废水木质素回收及废水处理

●电泳漆废水涂料回收

●酸、碱废水处理回收

●市政污水的处理及回用

●洗车水、桑拿水、游泳池水、废水等循环处理

●工业生产所用的各类软化水、纯水、超纯水制备

【膜组件破损的检测方法:】

直接检测是指直接测试直接面对膜或膜组件以确定膜完整性是否被破坏主要包括以下几种:

1.压力衰减测试

通过将空气以低于起泡点的压力压入润湿膜的上游一侧,然后进行隔离,在十分钟内监测压力降,当膜完整时衰减速率会比较低,且不同材料的膜都有一个特定的衰减速率,一般当压力衰减速率超过这个定值时就表明膜完整性受到破坏。该方法不能持续的监测,易受到膜的影响。

2.真空衰减测试

类似与压力衰减测试,不同在于其是使膜的一侧真空状态,并在一段时间内监测真空度的衰减,当真空度衰减熟虑过高时就表明膜的完整性受到破坏。当测试结束后不能完全将空气去除,在实际操作中不能广泛的用于全面的系统中。

3.扩散流测试

也是基于压力衰减原理,其测试原理是空气在低于起泡点的分压下通过扩散穿过润湿膜,但其测定的是通过膜的空气流的速度,而不是压力衰减速率,Trimboli等研究发现扩散流测试的敏感性比压力保持测试要高。对膜的要求比较高,没有标准的检测设备用于膜体系检测。

4.水体置换测试

与扩散流测试类似,主要是测量在完整的膜中被气体置换出来的水体的体积,是由Jacangelo等在1997年提出。不适用于城市自来水厂,膜不完全湿透会影响其测定结果。

5.声波传感分析

一般与压力衰减测试一起连用,用压力衰减测试确定膜组件受到破坏,而用声压分析可以更加具体的确定是哪部分膜受到破坏,其结果受操作人的经验影响比较大,不适用于膜比较多的体系。

6.泡点测试

其原理是基于气压理论,泡点是指液体从完全润湿的介质上蒸发的压力,通过润湿膜上游一侧加压,当观察到的起泡点明显低于泡点压力时,就表明膜的完整性遭到破坏。

直接方法中压力衰减测试、扩散流测试和真空度衰减测试的原理都是基于泡点测试,只是方法和参数不同。可以看出直接检测膜完整性的方法的缺点主要是不能在线持续监测,从而不能真实反映膜运行中的状况。

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