UF膜和MF膜的性质与特点
膜技术作为饮用水处理的一个独立工艺,是水处理领域近l0年来最重要的技术突破。UF、MF技术为其中很重要的一个组成部分。I987年,在美国科罗拉多州的Keystonecolo建成的世界上第一座膜分离净水厂,水量为105m3/d,使用的就是外压式中空纤维聚丙烯MF膜,孔径0.21μm,处理地面水。
目前世界上最大规模的MF膜分离净水厂是位于美国加州Sna Jose的Saratoga水厂,水量1.9万m3/d,使用0.2μm孔径的中空纤维膜,1994年2月投产。1988年法国AmoneoUrl市建成了使用醋酸纤维素中空纤维UF膜的膜分离净水厂,处理能力为240m3/d;1989年,荷兰应用UF膜建立净水厂,用以去除浊度并消毒,处理能力为1200m3/d。而日本更是从1992年起,组成“膜应用新型净水系统委员会”,对UF膜和MF膜处理饮用水进行大规模的研究。
UF膜和MF膜属于压力推动的膜工艺系列,UF膜操作的跨膜压差为0.3~1.0MPa.而MF膜操作的跨膜压差为0.1—0.3MPa,运行压力都较低。MF膜和UF膜的主要区别在于L径的大小不同,UF膜孔径范围为0.005—1μm,MF膜的孔径范围为0.1一l0μm。因此,它们的分离范围(即被分离的微粒或分子的大小)有很大不同。MF膜的孔径用标称孔径来表征,也就是在孔径分布中以最大值出现的微孔直径。而UF膜的孔径分布很难确定,通常以被截留组分分子量作为表征尺度。膜制造厂家常采用聚乙二醇或类似的不同分子量的球形有机物来测定膜的截留分子量,叉称切割分子量,简称MWCO(molecUlarweightcUtof),大于该截留分子量的有机物能以一定截留率(90%或95%)被去除。
常用的UF膜与MF膜制膜材料是聚丙烯(PPJ、醋酸纤维素、聚酰胺和聚砜,也可用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)等。其中聚砜是60年代后期出现的一种新型工程塑料,由双酚A和4,4’一二氯二苯砜缩合制得,具有优良的化学稳定性、热稳定性和机械性能,聚偏氟乙烯也以良好的溶剂相溶性、聚醚砜以狭窄的孔径分布谱图而出众,得到广应用。制膜材料除了以上的有机聚合物材料外,元机UF膜和元机MF膜也已投人工业化生产。主要有陶瓷材料(氧化铝和氧化锆),还可用玻璃、铝、不锈钢和增强的碳纤维作为膜材料,所有这些材料都具有比有机聚合物更好的化学稳定性、耐酸碱、耐高温、抗微生物能力强及机械强度大等优点。
元机膜产业化处于世界前列的是日本和美国,日本近年来大力开发具有超滤性能的多孔陶瓷膜,在某些方面处于世界领先水平。碍子公司是日本最大的陶瓷膜生产厂家,其代表性产品是1988年开发成功的直径为30mrm,19孔,小孔内径为4mm的蜂窝状陶瓷膜;1989年开发成37孔,小孔内径3mrm的产品,每根过滤面积相当于管形膜的3.5—5.3倍;以及三层结构的UF膜,支撑体和中间层为A12O3,,过滤层为Ti02,孔径为5nm一50nn,当孔径为5nm时,截留分子量为2万Daltont。
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