各类中空纤维超滤膜性能比较

中空纤维超滤膜性能比较一览摘要：本文集中对目前市场上的进口中空纤维超滤膜的性能做了详细比较，列举各种超滤膜在设计使用过程中的注意要点，为各工程公司进行超滤系统设计提供技术参考。关键词：超滤，产水量，截留分子量，膜材料，膜面积一．中空纤维超滤膜技术的发展超滤（简称UF）膜分离技术是近年发展起来的分子水平的高新分离技术。膜孔径在0.01－0.001μm，截留分子量可分为10万、5万、2万、6千等。比常见细菌的分子量小百余倍，可将细菌、菌尸、细菌碎片、病毒、与细菌大小相仿的微小悬浮物、胶体、热源等近100％地截留。超滤装置是水质高效、高精度的净化设备，滤后水质清澈味甘，可直接生饮。超滤装置具有设备简单，操作方便，能耗低，效率高，无污染等优点。超滤装置在水处理行业中得到广泛应用。并可用于化工分离、医药提纯、食品加工、酱油、醋、酒类及饮料的过滤净化。超滤是一种以压力作为推动力的膜法物理分离技术。一般采用全量过滤、错流过滤方式，物料以流动的方式流过膜的一侧，当给物料加以一定的压力后，净化液即透过膜从膜的另一侧流出，从而达到净化的目的。世界主要中空纤维超滤膜商业化产品发展历程：1974–Romicon(Koch)公司发明聚砜中空纤维膜。1975–NittoDenko公司取得聚砜中空纤维膜研制的巨大进展;发展了海绵状膜结构。1984–Aquasource公司发明醋酸纤维素中空纤维膜;1988年首台大型市政用超滤装置在Anoncourt安装使用。1985–Memcor公司发明聚丙烯中空纤维微滤膜。1986–Xflow(Norit)公司发明聚醚砜/聚乙烯吡咯酮共混中空纤维超滤膜。1991–Zenon公司提出了浸没式中空纤维膜应用方式。1993–Xflow公司发展水平放置膜组件的理念;1999年首台大型市政用超滤装置在Heemskerk安装使用。1997–Memcor公司推出聚偏氟乙烯中空纤维膜和浸没式超滤系统。2000–Hydranautics公司推出性能优良的亲水性聚醚砜中空纤维超滤膜。二.中空纤维超滤膜性能对比1.HYDRAcapvsNoritXiga1)组件膜面积最大组件膜面积：HYDRAcap46m2/Xiga35m22)压力管（外壳）HYDRAcap无需外壳，膜与壳一体/Xiga运行需要配外壳，费用增加。3)纤维修补由于纤维原材料的差异，HYDRAcap膜修补只需1小时/Xiga膜修补需4小时。4)装置占地面积HYDRAcap膜系统设计紧凑，超过40支膜组件的系统占用空间更小。5)完整性测试由于HYDRACAP膜元件垂直排列，气体易排出，一般24支膜组件的模块检测压力保持时间需5分钟，40支膜组件的模块需10分种。Xiga膜元件水平排列，气体难排出，完整性测试压力保持时间较长。6)水动力学效率HYDRAcap单支膜组件并联排列的设计可使每支膜组件有均匀的过滤、反冲运行压差，可使每支膜达到最大的出力，得到最好的正/反冲效果。而NORIT由于组件为多支串联排列，离进水口越远的组件运行压差越低，膜组件的出力也越低。同样膜面积的超滤系统，系统出力NORIT比HYDRAcap低得多。7)断丝率大规模使用NORIT膜的工厂有较高断丝率，如：Heemskek项目，每支组件平均每年断丝率为1%。而HYDRAcap膜的断丝率为平均每支组件每年断丝率为0.03%。8)处理水质由于NORIT膜组件水平排列及因组件结构原因无法实现正冲，对于高浊度的地表水处理，NORIT膜组件是无法处理的(一般只能处理SS小于50mg/L的原水)。而HYDRAcap膜组件可以处理最高浊度为100NTU的地表水，且运行流量极其稳定。2.HYDRAcapvsAquasource1)膜化学性能由于醋酸纤维素膜不能用带腐蚀性的化学药品进行清洗，所以此种材料的膜不适合地表水处理。2)渗透性能聚醚砜的渗透性能要比醋酸纤维素好。3)组件设计若Aquasource用55m2的组件投标，那么系统造价较高。若用125m2的组件投标，膜组件很重，进行组件保养和纤维修补很不方便，必须离线处理，从而造成在线产水量的减少。4)过程设计处理地表水时，往往定量投加聚丙烯酰胺以减少有机物污染，并去处可溶性的物质。但是，这通常要求选择运行费用较高的错流操作。3．HYDRAcapvsKochTargaV1)膜化学性能聚醚砜与聚砜相比，耐化学性和耐热性更好。聚醚砜纤维已提高了机械强度，因而具有更好的爆破强度，更少的纤维断裂。2)低污染特性亲水性聚醚砜与聚砜相比，提高了抗污染性能，可使操作时的跨膜压差更低。3)清洗用化学品聚醚砜较少的污染率可减少化学清洗的频率，降低化学品配制的浓度，从而减少化学品的费用，最低限度地降低化学品的污染。4)水利用率1.5米（60英寸）HYDRAcap组件与1.8米（72英寸）Koch组件具有更低的透水压差，更均匀的膜性能。尤其在高流量的正/反冲洗循环中，对比更为明显。HYDRAcap更为均匀的耐压剖面，更好的纤维支撑以及更高的纤维强度，可使纤维在额定流量下断丝率更低。4.HYDRAcapvsPallMicrozaUF1）膜组件由于MicrozaUF与MicrozaMF组件尺寸不同，若在系统开车后需要提高过滤精度，两者无法实现互换。MicrozaUF比MicrozaMF价格更为昂贵。2)材料化学性能由于HYDRAcap运行具有更稳定的透水性，更低的跨膜压差，因而其运行费用和化学清洗频率更低，产生污染更少。3)耐化学性聚醚砜具有更好的耐腐蚀性能，清洗时聚丙烯腈PH值最高到10，而聚醚砜可到12.5。有机污垢存在的情况下，高PH值在去除有机物方面有独特的效果。4)反冲洗效率与Microza在每次正/反冲洗要进行空气净化相比，HYDRAcap运行中使用空气量更少，因而可减少运行费用。5．HYDRAcapvsPallMicrozaMF1）超滤与微滤对比HYDRAcapUF可去除胶体和病毒，为反渗透提供更低SDI值的进水，减少生物污染的可能性。通过UF预处理后，下游RO的清洗和消毒频率将会减少，从而增加RO的使用寿命。2）膜材料化学性能由于HYDRAcap运行具有更稳定的透水性，更低的跨膜压差，因而其运行费用和化学清洗频率更低，产生污染更少。3）耐化学性聚醚砜具有更好的耐腐蚀性能，清洗时聚偏氟乙烯PH值最高到10，而聚醚砜可到12.5。有机污垢存在的情况下，高PH值在去除有机物方面有独特的效果。4）反冲洗效率与Microza在每次正/反冲洗要进行空气净化相比，HYDRAcap运行中使用空气量更少，因而可减少运行费用。6.HYDRAcapvsCMF1)超滤与微滤对比HYDRAcapUF可去除胶体和病毒，为反渗透提供更低SDI值的进水，减少膜生物污染的可能性。2)膜材料化学性能PP是疏水性材料，若在高流量运行时由于膜易受污染，会导致较高的跨膜压差。由于对称性膜孔结构，膜透水性相对较低。PP耐氯性差，因而减少了清洗药品的选择性。3）膜清洗对腐蚀性依赖越强，污染物处理的费用越高。4）过程设计空气正/反冲洗需要较高的运行费用，也导致高的断丝率。5）系统设计小组件安装在模块中，安装性能较差。超滤与微滤膜组件互换性较差。