研讀了杜邦、海德能、蘇伊士、沃頓等4家反滲透膜產品的技術手冊后,發現反滲透膜產品的技術研發均圍繞膜片材料性能優化、隔網結構流體動力學設計、端蓋組件的密封與抗污性能提升,以及智能化生產工藝革新四大維度展開。
1、杜邦反滲透膜產品的特點
復合膜由FilmTec公司首先開發成功,其專有的膜化學材料、..及生產線使FilmTec? FT30膜片具有極高的抗壓密、抗磨損、抗化學降解性能;耐pH范圍..寬,能用普通酸堿進行強力..的清洗,因清洗更徹底從而使膜系統長期運行壓力更低,可大幅度減低運行費用。
膜片。沒有任何針孔等缺陷,沒有由修補缺陷而產生的補丁。膜片脫鹽層更厚、更均勻、更光滑,用這樣的膜片卷制的元件更可靠,壽命更長,長期穩定性更有保障。
流道。元件進水流道更寬,流動更均勻,不易污染,即使發生污染,更易清洗。
膜頁數量。元件膜葉更短,數量更多,使膜片局部..通量值大幅下降,污堵速率顯著降低。
生產工藝。元件源自....的全自動化生產線,FilmTec公司..擁有干元件生產技術及裝備,所生產的元件性能更一致,從而..了系統的長期可靠性,干元件一般沒有保存期限制且更易保存。
2、海德能反滲透膜產品的特點
..的膜片制備技術。分離皮層表面皺褶的增大,可提高有效分離皮層的比表面積,使單位有效膜面積下的微觀表面積增大,在同等操作壓力下提高產水量。由于分離皮層表面積的增加,污染物僅堆積在分離皮層皺褶頂部表面。一支膜表面污染嚴重的膜元件,在電鏡照片下能清晰看出底部部位沒有污染物。平膜表面與污染物間縫隙的存在能減緩膜因受到污染所導致的產水量下降;并且易于通過沖洗和化學浸泡使污染物從膜表面剝離,提高清洗恢復效果。提高交聯度,從而提高脫鹽率;三層膜片結構,單支膜元件更大膜面積。膜片在制造過程中采用表面檢查裝置進行監控。
..的膜元件卷制技術。全新優化設計的全自動化生產線可以..地控制膜元件卷制過程中的每一道工藝。
LD技術。34mil進水隔網,優化后的經緯線交叉角度及橫斷面形狀,降低了膜元件壓降,減少了污堵。LD技術主要特點:①特殊形狀34mil隔網,降低阻力,減少膠體、顆粒物污堵。②結構設計降低系統壓降,易清洗,產水通量分布均衡。LD技術可以..系統運行更穩定,清洗周期延長和易清洗性能降低系統清洗費用,低壓降減少能耗,從而降低系統總制水成本。
獨特的抗污染技術。目前反滲透和納濾膜的抗污染技術,存在兩種不同的理論:①膜表面電中性、親水性;②膜表面光滑、寬進水隔網、耐/易清洗。美國海德能公司LFC3-LD采用的是電中性和親水性耐污染理論,通過改變了膜表面的荷電性和親水性(水與膜接觸界面的接觸角從62°降低到47°),使得陽離子型和兩性污染物不易與膜發生吸附,因此不會導致產水量和脫鹽率下降,或者即使下降了,也可以通過清洗來恢復。 PROC?系列膜元件采用寬進水隔網,有效降低膠體污堵,提高清洗恢復性。PROC10做為該系列的..款產品,具備了更寬的進水隔網、更低的壓力損失以及更致密的芳香聚酰胺分離皮層,這些特點均使PRCO10擁有高脫鹽、低壓降、少污堵、易清洗、長壽命等優勢。
膜元件端板快速排氣..技術。膜元件機械性能的損壞,主要是在系統啟動時,膜元件內過大的水流流入,導致壓力急速地上升,膜元件與膜殼之間的空氣很難排放出去,膜元件內部和膜元件與膜殼間會產生壓差,造成膜元件的膨脹,..終導致膜元件的破損。新型可快速排氣端板可以在系統啟機時,可快速進行膜殼內和膜元件之間的氣水交換,防止膜元件內、外部壓差過大,有效..系統啟動時對膜元件的沖擊,避免膜元件FRP破損。
3、蘇伊士反滲透膜產品的特點
三層復合膜結構。三層膜結構主要應用在反滲透膜和納濾膜上,通過在膜元件的聚酰胺薄膜層 (PA) 和聚砜層(PS) 層之間插入SUEZ-WTS 公司..性的薄膜層,從而使膜表層更加光滑減少了污染物在膜表層的沉積,提高了膜元件的抗污染能力,減少了膜系統對預處理的要求。也就是說:三層復合膜= 更光滑的膜表面=更好的抗污染性。
納濾分離膜的內涵。真正分離概念上的納濾是滿足道南效應,并對離子具有選擇截留性的過濾膜,一種氯化鈉透過率與氯化鈉濃度成正比、且該比例大于 0.4 的膜。其主要用于各種料液的脫鹽和濃縮。
獨特的濃水流道。標準的濃水流道為 28mil、34mil 菱形結構,多年實踐證明膜的濃水流道結構對膜的抗污染能力影響極大,因此SUEZ-WTS公司對膜元件濃水流道的結構和厚度都進行改進,研發出多項..。當采用傳統的菱形濃水流道時,污染物極易在菱角處積累,從而導致濃水流道堵塞,濃水測壓損增加。而采用平行濃水流道時,即可消除污染物在菱角處積累的現象,..濃水流道的堵塞的程度,使濃水在膜管中分配更加均勻。當采用更厚的濃水流道時,可防止較大污染顆粒在濃水流道中堵塞的現象,同時由于濃水流道加厚,濃水切向流量和流速也都相應的增加,這樣一來將增加濃水側的紊流程度,從而減少膜元件的污堵。更厚的平行濃水流道的優點:①大幅降低膜元件的濃水測壓力損失;②減少了污染物在濃水流道中的堵塞;③使膜系統的前后段的膜通量更加平衡,減少膜表面的污染;④膜系統壓降更小,不易被污染,易清洗。
Durasan 衛生級膜套。
Duratherm 耐高溫膜。
4、沃頓科技反滲透膜產品的特點
..的膜片制備技術。沃頓科技擁有..的全自動膜片生產線,實現超濾基膜和分離皮層一體化生產,提高生產能力和效率。沃頓科技探索出..脫鹽層厚度控制工藝,分離皮層厚度從100nm增至300nm,提高膜片穩定性和耐化學清洗性,顯著延長使用壽命。公司推出的300nm厚脫鹽層特征的PURO 系列膜元件,在焦化污水、鋼鐵污水等高難度廢水條件下,脫鹽層經受住高頻率化學清洗的考驗,脫除率與產水量保持穩定。為適應不同水質需求,沃頓科技率先建立具有互穿網絡脫鹽層結構的新型抗污染技術,研發了創新型四層膜片結構。
全自動化膜元件卷制技術。制造工藝實現了全自動化精密控制,..元件膜面積..、構型均一、結構穩定。得益于全自動化生產線采用的高精密尋址、計量微控等..技術,目前,八英寸膜元件有效膜面積達到 440ft2,較傳統產品提高了20.5%。
低壓差 LD 格網技術。進水格網是卷式膜元件關鍵材料之一,沃頓科技對進水格網的厚度和構型不斷優化升級。2010年開發的第二代濃網,較..代進水格網流道寬度增加了21%,膜元件壓差下降53%。2019年開發了具備高流速、低流阻特點的全新低壓差格網LD(Low Differential Pressure),優化的格網結構具有較高的傳質系數和低能耗特性。2020年,推出的Tapurim和MASE系列膜元件應用第三代格網技術,可在有效提高能源利用效率的同時提供卓越的脫鹽能力。與使用傳統格網的膜元件相比,壓差降低20%。
..U弧布水端蓋技術。沃頓科技開發了熱熔旋焊..技術,通過優化筋板結構設計,提升端蓋的強度,均勻傳導進水沖擊。中心管..結構設計,..膜元件與端蓋過盈配合的連接更為牢固,避免膜元件在受力狀態下發生松動和變形。2017年推出了U弧布水端蓋結構,該端蓋結構特點如下:①U弧布水端蓋的結構設計,減少進水阻力,流體均勻分布,同時抗壓能力提升50%;②端蓋熱熔旋焊工藝,提高一體化膜元件的抗壓差能力。
參考資料:
(1)杜邦反滲透和納濾膜元件產品與技術手冊