反渗透膜组件及装置
     的型式主要取决于膜组件的结构型式和组件的组装方式,目前世界上的反渗透组件的结构型式主要有:板框式、管式、螺旋式、中空纤维式及槽条式等类型。
一、板框式反渗透膜组件
      板框式是最早开发的一种反渗透膜组件,它采用平片膜,仿板框式压滤机制造而成。从结构形式上分,板框式反渗透膜装置主要有系紧螺栓式和耐压容器式两种。板框式反渗透装置的主要应用是浓缩含大量悬浮固体的液体和食品、饮料及制药行业中的高粘度液体。
与其他形式的反渗透膜装置相比,板框式反渗透装置具有以下优点:
1、组装比较简单
1、膜的更换、清洗、维护比较容易
3、膜装置结构紧凑
4、可简单地增加膜的层数增大处理量
5、在同一设备中可视需要组装不同数量的膜,容易实现膜装置的模块化
6、膜装置组装简单、坚固,可适用于压力变动较大的现场操作
7、原液流动截面积较大,压力损失较小,原液流速可高达1~5m/s,不易污染
二、管式反渗透膜组件
      管式反渗透装置有内压式、外压式、单管和管束式等几种。外压式是将膜装在耐压多孔管外,或将铸膜液涂刮在耐压微孔塑料管外,水从管外透过膜进入管内。外压式由于需要耐高压的外壳,且进水流动状况又差,一般少用。内压式装置与外压式装置相反,加压下的料液从管内流过,透过膜所得产品水收集在管外侧。
管式膜装置的优点有:
1、能够处理含有悬浮固体的溶液
2、机械xx杂质比较容易
3、流动状态好,流速易控制
4、安装、拆卸、换膜和维修方便
5、控制合适的流动状态可防止浓差极化和膜污染
管式膜装置制备困难、成本高以及单位体积的膜比表面积小等缺点限制了该装置的广泛应用。
三、螺旋式反渗透膜组件
      螺旋式反渗透装置最早由美国通用原子公司(Gulf General Atomic Co)于1964年开发成功。该装置中间为多孔支撑材料,两边为膜,末端是冲孔的塑料管,两层膜的边缘与多孔支撑材料密封成一个膜袋(收集产水),在膜袋之间再铺上一层隔网,然后沿中心管卷绕这种多层材料(膜+多孔支撑层+膜+进料液隔网),就形成一个螺旋式反渗透组件,将卷好的螺旋式反渗透组件,放入压力容器中,就成为完整的螺旋式反渗透装置。实际使用中是将几个螺旋式组件串联起来,放入一个压力筒中,其中料液与中心管平行流动,浓缩后从另一端排出,反渗透产水则穿过多孔支撑材料收集起来,由中心管排出。
螺旋式装置的主要优缺点如下:
优点:压力导管的设计简单,结构紧凑,安装容易;进料流道相对敞开,易抗污染。
缺点:容易产生浓差极化的趋势,不适宜于含悬浮固体料液的处理;压力消耗高;再循环浓缩困难。
四、中空纤维式反渗透膜组件
      20世纪60年代末,美国杜邦(Du Pont)公司、道化学公司(Dow)以及日本的东洋纺(Toyobo)公司相继制成了中空纤维反渗透膜及中空纤维式反渗透膜组件。这种组件类似于一端封死的热交换器。
中空纤维式装置的主要优点如下:
1、膜比表面积高,一般可达16000~30000m2/m3
2、中空纤维本身可以受压而不破裂,不需要支撑材料
3、单元回收率高
同时,由于中空纤维膜的制膜技术复杂、管板制作困难、预处理要求高等缺点限制了中空纤维式反渗透膜装置的应用。
五、槽式反渗透装置
      由聚丙烯或其它塑料挤压而成的槽条,直径为3mm左右,上有3~4条槽沟,槽条表面织编上涤纶长丝或其他材料,再涂刮上铸膜液,形成膜层,并将槽条的一端密封,然后将几十~几百根槽条组成一束装入耐压管中,形成一个槽条式反渗透单元。将一系列单元组件装配起来,就组成反渗透装置。这种装置单位体积内有效膜面积也很大,能与螺旋式反渗透装置相比拟。
各种膜组件优缺点和应用范围比较
类型 优点 缺点 应用范围
板框式 组装简单,结构紧凑、牢固,能承受高压,易实现模块化;性能稳定,工艺成熟,换膜方便 膜比表面积小,单程回收率较低,液流状态较差,易造成浓差极化,设备制造费用高,能耗大

适用于产水百吨/天以下的水厂及含悬浮固体或高粘度液体产品的浓缩、提纯等

已商业化

管式 料液流速可调范围大,浓差极化较易控制,流道通畅,压力损失小,易安装,易清洗,易拆换,工艺成熟 单位体积膜面积小, 设备体积大,装置成本高,管口密封较困难

适用于建造中小型水厂及医药、化工产品的浓缩、提纯

已商业化

螺旋式 结构紧凑,膜比表面积很大,组件产水量大,工艺较成熟,设备费用低,可使用强度好的平板膜 浓差极化不易控制,易堵塞,不易清洗,换膜困难,密封困难,不宜在高压下操作

适用于大型水厂

已商业化

中空纤维式 膜比表面积{zd0},不需外加支撑材料,设备结构紧凑,制造费用低 易堵塞,不易清洗,原料液的预处理要求高,换膜费用高

适用于大型水厂

已商业化

槽条式 单位体积膜面积较大,设备费用低,易装配,易换膜,放大容易 运行经验较少 已商业化


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