矿泉水设备之超滤膜技术详解.docx

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1、矿泉水设备之超滤膜技术详解　　导读：根据《饮用天然矿泉水》GB8537-2008国标的定义，天然矿泉水是指：从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物盐、微量元素或其他成分，在一定区域未受污染并采取预防措施避免污染的水;在通常情况下，其化学成分、流量、水温等动态指标在天然周期波动范围内相对稳定。因此矿泉水设备的目的就是去除天然水中的可见物、细菌、胶原体及对人体有害的矿物质或重金属离子，而保留对人体有益的矿物质，从而使其符合国标中的各项指标。　　这样，超滤膜技术就成了矿泉水设备的最佳选择。　　一、超滤膜技术简介　　1、21世纪高新技术之一　　2、21世纪最有发展前途的高科技之一　　3、

2、国家“七.五”和“八.五”重点科技攻关项目　　4、常温低压下操作、无相变、能耗低　　5、生活饮用水、污水处理的主流趋势技术　　二、超滤膜技术过滤原理及性能特点　　超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。　　1、超滤膜过滤原理图　　每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌

3、的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。　　　　2、超滤膜的制水流程　　自来水先进入超滤膜管内，在水压差的作用下，膜表面上密布的许多0.01微米的微孔只允许水分子、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水。而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在超滤膜管内，在超滤膜进行冲洗时排出。　　　　3、超滤膜冲洗流程　　超滤膜使用一段时间后，被截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会依附在超滤膜的内表面，使超滤膜的产水量逐渐下降，尤其是自来水质污染严重时，更易引起

4、超滤膜的堵塞，定期对超滤膜进行冲洗可有效恢复膜的产水量。　　　　4、超滤膜滤芯　　将成束的超滤膜丝经过浇铸工艺后制成如左图所示的超滤芯：滤芯由ABS外壳、外壳两端的环氧封头和成束的超滤膜丝三部分组成。　　环氧封头填充了膜丝与膜丝之间的空隙，形成原液与透过液之间的隔离，原液首先进入超滤膜孔内，经超滤膜过滤后成为透过液，防止了原液不经过滤直接进入到透过液中。　　　　5、超滤膜滤芯膜丝总面积的计算　　在单位膜丝面积产水量不变的情况下，滤芯装填的膜面积越大，则滤芯的总产水量越多。　　其计算公式为：　　S内=πdL×n　　S外=πDL×n　　其中：　　S内为膜丝总内表面积，d为超滤膜丝的内径;　　S外为

5、膜丝总外表面积，D为超滤膜丝的外径;　　L为超滤膜丝的长度;　　n为超滤膜丝的根数。　　　　6、内压式和外压式中空纤维超滤膜　　一支超滤膜由成百到上千根细小的中空纤维丝组成，一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜，毛细管式超滤膜因内径较大，不易被大颗粒物质堵塞。　　(1)内压式中空纤维超滤膜　　即原液先进入中空丝内部，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液，浓缩液则留在中空丝的内部，由另一端流出，其流向参见下图所示：　　　　2)外压式中空纤维超滤膜　　外压式中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液，而截留的物质则汇集在中空丝

6、的外部，其流向见图所示：　　　　三、超滤膜的性能表征　　物化性能：机械强度耐化学药品耐热温度范围适用PH值范围　　分离透过性能：水通量切割分子量截留率　　四、超滤膜材料及特性　　主要材料：　　聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)　　PVC膜特性：　　1、具有优良的化学稳定性，有耐酸、耐碱以及耐水解的性能，能广泛应用于各种领域;　　2、膜丝具有很好的强度和柔韧性;　　3、经过亲水改性，具备很强的抗污染性。　　PVDF膜特性：　　1、耐紫外线，有优良的耐污染和化学侵蚀性能;　　2、耐热温度可以达到140℃，可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌

7、消毒;　　3、能在较宽的PH(1-13)范围内使用，可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。　　五、影响超滤膜产水量因素　　温度：　　温度升高水分子的活性增强，粘滞性减小，故产水量增加。反之则产水量减少，因此即使是同一超滤系统在冬天和夏天的产水量的差异也是很大的。　　操作压力：　　在低压段时超滤膜的产水量与压力成正比关系，即产水量随着压力升高随着增加，但当压力值超过0.3MPa时，即使压力再升高