膜組件
美國陶氏膜 美國海德能膜
英文名稱：
reverse osmosis membrane
定義：
反滲透過程所用的半透膜，只能透過水分子而不能透過鹽分子。
應用學科：
海洋科技（一級學科）；海洋技術（二級學科）；海水資源開發技術（三級學科）
reverse osmosis film 反滲透技術原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。系統具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優點。
反滲透膜是實現反滲透的核心元件，是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。表面微孔的直徑一般在0.5～10nm之間，透過性的大小與膜本身的化學結構有關。有的高分子材料對鹽的排斥性好，而水的透過速度并不好。有的高分子材料化學結構具有較多親水基團，因而水的透過速度相對較快。因此一種滿意的反滲透膜應具有適當的滲透量或脫鹽率。
反滲透膜應具有以下特征：(1)在高流速下應具有高效脫鹽率；(2)具有較高機械強度和使用壽命；(3)能在較低操作壓力下發揮功能；(4)能耐受化學或生化作用的影響；(5)受pH值、溫度等因素影響較小；(6)制膜原料來源容易，加工簡便，成本低廉。
反滲透膜的結構，有非對稱膜和均相膜兩類。當前使用的膜材料主要為醋酸酸纖維素和芳香聚酰胺類。其組件有中空纖維式、卷式、板框式和管式。可用于分離、濃縮、純化等化工單元操作，主要用于純水制備和水處理行業中。
原理：反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側得到淡水，在高壓側得到鹵水。反滲透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為： N=Kh(Δp－Δπ) 式中Kh為水力滲透系數，它隨溫度升高稍有增大；Δp為膜兩側的靜壓差；Δπ為膜兩側溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓π為： π=iCRT 式中i為溶質分子電離生成的離子數；C為溶質的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數；T為****溫度。 反滲透通常使用非對稱膜和復合膜。反滲透所用的設備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設備。反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預濃縮。由于反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發展。現已大規模應用于海水和苦咸水（見鹵水）淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結合制取高純水，目前其應用范圍正在擴大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。
反滲透膜過濾精度
反滲透膜能截留大于0.0001微米的物質，是**精細的一種膜分離產品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物，同時允許水分子通過。
反滲透膜的保養 隨著凈水設備在水處理行業的廣泛應用，反滲透膜也漸漸的被人重視。反滲透膜的成本是消費者**關心的問題之一，良好的保養，有助于延長反滲透膜的使用壽命。
新的反滲透膜元件通常浸潤1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后貯存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情況下，貯存1年左右，也不會影響反滲透膜壽命和性能。當塑料袋開口后，應盡快使用，以免因NaHSO3在空氣中氧化,對元件產生不良影響。因此膜應盡量在使用前開封。
設備試機完后，我們兩種方法保護反滲透膜。設備試機運行兩天(15～24h)，然后采用2%的保養；或運行2～6h后,用1%的NaHSO3的水溶液進行保養反滲透膜(應排盡設備管路中的空氣，****設備不漏，關閉所有的進出口閥)。兩種方法均可得到滿意的效果，****種方法成本高些，在閑置時間長時使用，****種保養反滲透膜的方法在閑置時間較短時使用。
反滲透膜的一般清洗步驟
反滲透系統**終是需要進行清洗的，在你的RO系統表現出污染的傾向、長時間停運之前、或按計劃進行常規保養時，建議你清洗RO系統。當出現下列污染特征(標準化后產水量下降10~15%，標準化后產水水質下降10~15%，或者給水與濃水間的壓降增加10~15%)時，表明你的RO系統需要清洗了。
由于RO系統出現污垢而需要清洗的頻率隨地點的不同而不同，一般習慣上可接受的清洗頻率是3~12個月一次。如果每個月你不得不清洗一次以上，你**應該改善RO的預處理系統，調整RO系統的運行參數，如果每1~3個月需要清洗一次，則需要在提高當前設備的運行水平上做工作，但是否需要改進預處理系統較難判斷。
在RO設計中通常會忽視使用RO產品水沖洗系統中的污垢，采用該法可減少RO的清洗次數。在設備停運期間用產品水浸泡RO膜組件有助于溶解垢和松散沉積物，因此降低化學清洗頻度。
污垢地點不同所需要清洗掉的污垢物也不同，但往往存在的污染物不止一種，因此使問題復雜化，常見的污染物種類有：
· 碳酸鈣垢
· 硫酸鈣、 、硫酸鍶垢
· 鐵、錳、鋁等的金屬氧化物
[1]
· 二氧化硅
· 膠體沉積物(無機或無機/有機混合物)
· 自然或合成有機物
· 生物質(生物污泥、霉菌或真菌)
有許多因素與選擇合適的清洗化學藥品和正確的清洗方法有關。在你頭一次進行清洗時，建議與設備制造商、RO膜組件制造商、RO系統專用藥品供應商聯系。一旦辨明污染種類后，建議采用一種或多種清洗藥品。這些藥品可能是常規的，可以從許多供應商那里買到，也可能是專用清洗液，這種專用清洗液可能更貴一些，但是使用時會更簡便，并且這些公司還具有提供技術支持優點。還有一些公司可能提供更有價值的服務；他們把從你的系統中取出的膜組件帶回進行試驗，從而選擇正確的清洗藥品和方法。
通常需按特定的次序使用各種不同的清洗藥品進行清洗，以獲得****的清洗效果。比如首先使用低pH值的清洗除去水垢一類的物質，然后使用一種高pH值的清洗液除去有機物。但是有時也會首先使用高pH值的清洗液除去油類污垢，然后再使用一種低pH值的清洗液。有一些清洗液中還添加有洗滌劑，這將有助于清除污染嚴重的生物和有機雜質。其它的清洗添加有象EDTA之類的螯合劑，這些螯合劑有助于清除膠體、有機物、生物雜質和硫酸鹽垢。必須記住的是選用不正確的清洗藥品或清洗步驟不正確時可能會使污堵更嚴重。
在選擇清洗藥品和使用復合聚酰胺膜時有一些注意事項：
· 遵守制造商建議的藥品選擇清單、劑量、pH值、溫度和接觸時間。
· 使用侵蝕性**小的藥品完成清洗工作。這些做會延長膜的使用壽命。
· 在調節pH值時，一定要審慎以延長膜的使用壽命。藥品侵蝕性較小的pH值范圍是4~10，允許的****pH值范圍是2~12。
· 酸和堿不要混合。在加入下一種溶液之前，****沖洗系統以排盡上一次的清洗液。
· 用高pH值的產水沖洗出洗滌劑。
· 確認遵守正確的清洗液處理要求。
超濾膜
英文名稱：
ultrafiltration membrane;hyperfiltration membrane
定義：
膜狀的超濾材料。
應用學科：
生物化學與分子生物學（一級學科）；方法與技術（二級學科）
超濾膜，是一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力，**能篩出小于孔徑的溶質分子，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾膜是**早開發的高分子分離膜之一，在60年代超濾裝置**實現了工業化。
超濾膜的工業應用十分廣泛，已成為新型化工單元操作之一。用于分離、濃縮、純化生物制品、醫藥制品以及食品工業中；還用于血液處理、廢水處理和超純水制備中的終端處理裝置。在我國已成功地利用超濾膜進行了中草藥的濃縮提純。超濾膜隨著技術的****，其篩選功能必將得到改進和加強，對人類社會的貢獻也將越來越大。
產品結構 超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬于深層過濾；后者具有較致密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬于表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的、改性丙烯酸聚合物等等。
超濾膜過濾 采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。**適于處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用于其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。
工藝特點 以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的**小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標準時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm；超濾膜(UF)為0.001～0.02μm；逆滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜**適于處理溶液中溶質的分離和增濃，或采用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是****重要的。孔的控制因素較多，如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用于如醫藥工業、食品工業、環境工程等。
超濾膜的材料
簡介
聚丙烯腈。英文簡寫PAN。由單體丙烯腈經自由基聚合反應而得到。大分子鏈中的丙烯腈單元是接頭-尾方式相連的。外觀為白色粉末狀，密度為1.14~1.15g/cm ，加熱至220~300℃時軟化并發生分解。
主要應用
聚丙烯腈主要用于制造合成纖維(如腈綸)。用85%以上的丙烯腈和其他****、第三單體共聚的高分子聚合物仿制的合成纖維。聚丙烯腈纖維的中國商品名。俗稱人造羊毛。美國杜邦公司于20世紀40年代研制成功純聚丙烯腈纖維（商品名為奧綸），因染色困難、易原纖化，一直未投入工業化生產。后來在改善聚合物的可仿性和纖維的染色性的基礎上，腈綸才得以實現工業化生產。各個國家有不同的商品名，如美國有奧綸、阿克利綸、克麗斯綸、澤弗綸，英國有考特爾，日本有毛麗龍、開司米綸、依克絲蘭、貝絲綸等。腈綸密度一般為1.16～1.18克/厘米3，標準回潮率為1.0%～2.5%。纖維的特點是蓬松性和保暖性好，手感柔軟，并具有良好的耐氣候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纖維，俗稱人造羊毛；制毛線、針織物（純紡或與羊毛混紡）和機織物，尤其適宜作室內裝飾布，如窗簾等。在材料學中常以聚丙烯腈為基體來合成多空材料，例如PAN基活性炭。
可以用來制造超濾的材質很多，包括：聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚醚砜 (PES)、聚丙烯 (PP)、聚乙烯(PE)、聚砜(PS)、聚丙稀腈(PAN)、聚氯乙稀(PVC) 等。90 年代初，聚醚砜材料在商業上取得了應用；而 90 年代末，性能更優良的聚偏氟乙烯超濾開始被廣泛地應用于水處理行業。因此聚偏氟乙烯和聚醚砜成為目前**廣泛使用的超濾膜材料。
超濾膜的分類
概述
超濾膜根據膜材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜。
有機膜
有機膜主要是由高分子材料制成，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根據膜形狀的不同，可分為平板膜、管式膜、毛細管膜、中空纖維膜等。目前，市面上家用凈水器用的膜基本上都是中空纖維膜。
無機膜
無機膜中，陶瓷超濾膜在家用凈水器中應用比較多。陶瓷膜壽命長，耐腐蝕，但出水有土味，影響口感。同時陶瓷膜易堵塞，清洗不易。中空纖維超濾膜由于其填充密度大，有效膜面積大，純水通量高，操作簡單易清洗等優勢，被廣泛應用于家用凈水行業。
超濾膜過濾原理 超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔，其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過，而**小細菌的體積都在0.02微米以上，因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來，從而實現了凈化過程。
在單位膜絲面積產水量不變的情況下，濾芯裝填的膜面積越大，則濾芯的總產水量越多，
其計算公式為：
S內=πdL×n
S外=πDL×n
其中：S內為膜絲總內表面積，d為超濾膜絲的內徑；
S外為膜絲總外表面積，D為超濾膜絲的外徑；
L為超濾膜絲的長度；
n為超濾膜絲的根數。
內壓式和外壓式中空纖維超濾膜
一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成，一般將中空纖維膜內徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜，毛細管式超濾膜因內徑較大，不易被大顆粒物質堵塞。應用領域
超濾膜的清洗 膜必須進行定期清洗，以保持一定的膜透過通量，并延長膜的壽命。清洗方法一般根據膜的性質和處理料液的性質來確定。通常和反滲透相類似，即先以水力清洗，而后根據情況采用不同的化學洗滌劑進行清洗，例如對電涂材料可以選用含離子的增溶劑，對水溶性有機涂料可以用“橋鍵"型溶劑。食品工業中蛋白質沉淀可以用朊酶溶劑或磷酸鹽、硅酸鹽為基礎的堿性去垢劑。膜表面由無機鹽形成的沉淀可用EDTA之類的螯合劑或酸、堿加以溶解。對于不同的膜組件，可以選用不同的清洗方法，如管式組件可以用海綿球進行機械清洗，中空纖維式組件可以用反向沖洗等。對于食品工業用膜還需進行處理（用NaOCL和H2O2等）。
超濾設備及工作原理
超濾設備，**是以超濾膜為核心產品，利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質顆粒。在壓力驅動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質被截留，從而達到篩分溶液中不同組分的目的。
超濾設備以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。其分子切割量（CWCO）一般為6000到50萬，孔徑為100nm（納米）。超濾所用的膜為非對稱膜，其表面活性分離層平均孔徑約為10-200，能夠截留分子量為500以上的大分子與膠體微粒，所用操作壓差在0.1—0.5MPa。
超濾膜技術在超濾設備中的應用
超濾膜分離可取代傳統工藝中的自然沉降，板框過濾，真空轉鼓，離心分離，溶媒萃取，樹脂提純，活性炭脫色等工藝過程。該過程為常溫操作，無相態變化，不產生二次污染。
我國超濾膜市場應用與發展前景 在國外，超濾主要應用于飲用水處理，我國則主要用于工業領域的廢水回用，作為反滲透的預處理。目前在國內水工業市場，超濾技術已在電力、鋼鐵、化工等工業廢水處理領域得到較多應用。隨著經濟社會發展，大規模廢水處理工程將越來越多，為超濾膜技術開辟了廣闊的市場空間。目前在國外，已經有很多自來水廠應用超濾技術生產自來水，在國內，由于資金等問題還沒有應用開來。但是隨著國家和地方飲用水標準的修訂以及新規范的出臺，超濾技術必將被越來越多的自來水廠所采用。根據《 21世紀中國水供求》分析，2010年后我國將開始進入嚴重的缺水期，而水質污染也逐漸成為我國城市安全供水的****障礙。城市生活污水處理和中水回用將成為解決未來城市水資源危機的有效途徑之一。因此超濾膜在未來市政污水處理市場將會具有廣闊的市場空間。
工業中空纖纖超濾膜參數
HM90-2
總長度：1210 中心距：962
直徑：90 活結直徑：DN32
膜絲材質：聚丙烯PP、聚乙烯PE
殼體材質：UPVC
膜絲直徑：外徑0.5mm 、 內徑 0.4mm
過濾方式：內壓式
膜面積（㎡）：16.8㎡
截留分子量（Dalton）：10000-100000 道爾頓
初始產水量(t/h)：≥ 1.6 t/h
自來水、井水設計產水量(t/h)：0.55-0.7 t/h
地表水設計產水量（t/h）：0.4-0.55 t/h
中水設計產水量（t/h）：0.34-0.4 t/h
原水濁度要求：< 100 NTU
產水SDI值：< 2
產水濁度：<0.2 NTU
TOC去除率：5-40%
>0.2um顆粒去除率：****（截留分子量80000道爾頓條件下）
大腸桿菌群去除率： 每100ml 水樣中未發現
****進水壓力： 0.5 Mpa
****跨膜壓降：0.2 Mpa
建議運行壓降：0.06-0.1Mpa
操作溫度： 5-45℃
適用PH值：1-14
運行模式：全量過濾或錯流過濾
