陶瓷膜的污染与清洗技术进展
陶瓷膜的污染与清洗技术进展
王珂;赵德智;王德慧;赵玉
【摘要】对陶瓷膜分离技术进行分析,对它在水处理过程中的运用给予探究,展望其在制药行业的发展前景.归纳了陶瓷膜造成污染的根源以及它所造成的影响,介绍了几种比较常见的清理污染的方法:物理清洗法、化学清洗法、超声波清洗法、电场清洗法等以及上述几种方式的配合使用,对这一领域的发展前景给予展望.分析表明,我国在研发陶瓷膜的清洗方法的道路上还需更加努力.
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2018(047)006
【总页数】5页(P1296-1300)
【关键词】陶瓷膜;渗透;膜污染;废水;再生;清洗方法
【作者】王珂;赵德智;王德慧;赵玉
【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113001
【正文语种】中文
【中图分类】TQ110.9
陶瓷膜归类于无机多孔膜范畴，孔径多介于2～50 nm。通常情况下，陶瓷膜的成
分包含如下几种：二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆等。和有机膜比较起来，陶瓷膜在具备一定优点的同时，也有相应不足。其优点在于能够运用于高温、易腐蚀的环境之中，便于清洗且不容易造成污染，构成比较稳定，孔径大小匀称，分离效果比较理想，能耗比较合理、使用周期长等[1-2]；而其不足则主要体现在
材料比较脆，价格相对高昂，弹性空间小，膜比较难于成型等。而在全部的缺点之中最为明显的是其极易受到污染，膜污染体现在膜通量会随着时间推移、膜压差增长等[3-5]。
1 陶瓷膜的发展与应用
早在80年之前，国际社会业已开始关注对陶瓷膜的探究，其发展进程包含：分离的核工业时期；液体分离时期，此时代表技术为无机超、微滤膜；全面发展时期，以催化反应为重要内容。当前，对陶瓷膜分离已经完成了全线产业化。但是，这一技术在国内的使用较晚，在“九五”计划中，国家将之列入科技攻关重点项目等，南京工业大学作为这一行业发展的主力军，率先研制出陶瓷微滤、超滤膜技术，实现了陶瓷膜的规模生产。然而，与拥有25年专业膜开发经验的美国MPT公司联
合的杭州瑞裕通膜技术有限公司，正在重点开发低成本高性能陶瓷膜来取代石油产业的传统工艺技术。当下，陶瓷膜技术已经遍及化工、医药、环保等多个行业，其在这些行业的运用加速了陶瓷膜这一新的工业产业的发展。
1.1 陶瓷膜在水处理中的应用
在对水进行处理的过程中，陶瓷膜技术不仅能够用于转化工业废水，净化生活污水，而且还能够淡化浅海海水等。尤其是它在海水淡化的使用过程中，陶瓷膜具有极大的优势，不仅操作简便，而且效果平稳[6]。但是，因为陶瓷膜能够很好地完成过
滤且得到的油质比较干净，所以其在含油废水的处理过程中使用量也比较大[7]。
国外专家[8]使用对比法对陶瓷膜的使用效果进行了分析，他们用有机膜对重油油
田的废水进行了分离处置，对比陶瓷膜的使用效果，后者占据明显优势。
Ebrahimi等[9]实验结果表明：使用纳/微/超滤陶瓷膜等综合工艺对油田废水进行分离处置，其去油率可以超过99.6%。
化工和石化行业生成的废水，多数具有极强的酸碱性，或者强腐蚀性，使用有机膜对它们进行处理，结果不如人意。相对而言，陶瓷膜的使用效果则要理想许多，其效果极为稳定，更适宜处理此种废水。Bauer 等[10]使用微滤膜技术对制造钛白产生的废水进行处理，其中，膜内的碳纤维能够很好地过滤废水内的二氧化钛微粒。还有专家[11]针对陶瓷膜处置染料废水的过程进行探究，以膜孔径以及操作要素作为锲入视角，对清理结果进行分析，综合参照清洗所用时长以及所运用的清洗剂的类型对清洗结果所带来的变化，为陶瓷膜在废水处理过程中的运用垫定了基础。1.2 陶瓷膜在制药工业中的应用
想要制作中成药，必需进行煎煮水提，鉴于水提液内多会溶解一些杂质以及漂浮物，极易让药品品质下降。所以，需要提取杂质。在传统生产过程中，多使用醇沉的方式进行提取，但是它却存在只能运用于固体药物，且对药物的有效成分危害较大，提取时间较长，对乙醇的浪费比较严重，有效回收率也不高等缺点。使用陶瓷膜不仅能够有效提取液体药物内的杂质，而且药品的品质明显提升，对有效成分危害也较小，能够缩减提取环节等。为了提取复方中药内的杂物，董强等[12]在使用陶瓷微滤膜的同时配合运用了错流技术。对操作环境对膜的使用效率的影响进行研究，明确了运用适宜的清洗手段和操作系数，能够有效改善清洗效果。和发达国家比较，国内陶瓷技术的使用还有不少缺陷，还有很大的发展空间。
2 陶瓷膜的污染及影响因素
2.1 陶瓷膜的污染
所谓陶瓷膜的污染，指的是滤液内包含的部分成分在工作过程中形成沉淀，覆盖膜表面或者堵塞膜孔，伴随时间的延长，膜的通量率将会降低的现象。膜通量的降低是受两方面的影响：第一，浓差极化是膜的半渗透性和选择性的自然结果，导致被
污染的溶质或颗粒在邻近膜表面的传质边界层中的积累[13-16]；第二，当进料溶液中的物质离开液相在膜表面或其多孔结构内部形成沉积物时，发生膜污染[17]，陶瓷膜的污染包括物理污染和化学污染。前者指的是膜表面或者膜孔被一些难以溶解的物质拥堵引起的膜通量下降；而后者指的是溶质在膜表面和孔内壁吸附，在膜表面构成凝胶层继而导致膜的通透受阻的情况等[18]。
2.2 陶瓷膜污染的影响因素
陶瓷膜受到污染的根源有三[19]：一是陶瓷膜的性质，二是其浓差极化，三是过滤液的构成[13，20]。应当提出的是，陶瓷膜的性质包含其材质、孔径尺寸以及膜的亲水属性等[21-22]，这些属性将会给浓差极化带来一定干扰，进而造成滤液粘附或沉淀在膜表面并和滤液内的别的物质发生物理、化学效应。但是滤液构成的成分的温度、浓度、pH等也会加剧陶瓷膜的污染。
3 陶瓷膜的清洗
在陶瓷膜的使用进程内，膜污染是不能完全消除的。人尽皆知，不管是使用预处理手段，还是对其分离技术进行调整，都无法完全消除陶瓷膜的污染。如是，为了尽可能降低陶瓷膜的污染，必需另外使用清洗技术来提升陶瓷膜的通量，优化其分离性能[23]。为此，专家们提出了诸多清洗方法，其主要包含如下几种。
3.1 物理清洗
物理清洗的方法有很多，下面将对它们进行详细的分析[24]：①反冲洗法。这是极为常见的清洗方式之一。它运用液体或者气体充当反冲载体，对陶瓷膜使用透过液的方向施压，为了是让透过液反向作用，通过陶瓷膜，把膜外表和孔内所存在的污染物清理出去，进而达到恢复膜通量的效果[25-26]；②低压高流速清洗。这一方式需要借助低操作压力，加快液体的流速进而减小溶质分子滞留膜面可能性的清洗方式；③负压清洗。它需要借助真空抽吸操作，让膜的功能面侧构成负压，进而取得清理其膜内外污染物的效果。吴光夏[27]研究结果发现：在使用中空纤维膜处置
药酒的进程中，以上3种清洗方法中，③负压清洗的使用效果最佳；④机械刮除。这一方法需要借助软质泡沫球和海绵球等介质，对膜内表面给予清理。通过水压让海绵球等对膜多次清洗，继而达成去除杂质的目标。使用这一方式去除污垢，效果极佳。同时，这一方式也很适宜清理有机胶类杂质。
3.2 化学清洗
在陶瓷膜的使用进程中，为了让膜通量保持最初的状态，只有物理清洗还远远不够，还必需配合使用化学清洗，才可以完全清除杂质和污垢。鉴于陶瓷膜处理的物质极为多样，陶瓷膜外在吸附的物质也有较大差异，其污染程度也就有所不同。所以挑选的化学清洗剂也应具有针对性。常用的清洗剂种类见表1。
表1 清洗剂种类及其功能Table 1 Type and function of cleaning agent清洗剂种类主要事例功能酸强酸:HCl、HNO3pH调节;溶解有机沉淀物弱酸:H3PO4、柠
檬酸酸化大分子的水解碱强碱:NaOH、KOHpH调节;改变表面电荷弱碱:Na2CO3碱性蛋白质水解氧化剂NaClO;H2O2氧化有机物;消毒杀菌表面活性剂阴离
子:SDS分散/悬浮沉积物阳离子:CATB螯合剂EDTA控制金属离子催化分解
3.2.1 酸碱液及螯合剂无极强酸具备极强的自主性，是能够彻底电离的酸，具有代表性的是硫酸、硝酸和盐酸。它能够转变物质的溶解性。强碱是一种使特定指示剂变色的物质，溶于水能发生完全电离，它不仅可以乳化、松动和分散沉淀物，还可以使蛋白质、油脂和藻类等生物污染、胶体污染去除；此外添加表面活性剂能够强化碱性清洗剂的去垢活性。刘锐[28]的研究表明，对去除膜污染，酸洗和碱洗都起到了重要作用，先酸洗后碱洗比先碱洗后酸洗的清洗效果更加显著。而且用软水或者蒸馏水给予再生处置可以帮助清洗膜，尤其是对碱洗的结果更佳，不足是成本较高。Na Yin等[29]实验表明，针对去除含硫废水的硫氰酸盐等，采用
1%(w/w)NaOH溶液与0.5%(w/w)NaClO混合，50 ℃清洗120 min，膜通量恢复率高于98%。表明陶瓷膜运用于废水处置效果较佳。螯合剂能够刺激螯合物的
形成，它在清洗陶瓷膜污染的过程中能够清理膜内外的沉淀物和无机盐[30]。常用的螯合剂包含如下几种：乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸、柠檬酸等。
3.2.2 氧化剂氧化剂是一种强力清洁剂，次氯酸钠溶液、双氧水都是常见的氧化剂，其对有机物有较好的清除作用[31]。钱俊青等[32]使用KMnO4溶液充当氧化剂，其清理效果比较合理，且不会影响膜的性能。王熊等[33]在采用不同的陶瓷膜过滤山楂汁的过程中，运用0.3%次氯酸钠等作为氧化剂，清洗时间维持1～1.5 h后，杂质大致能够全部清除。因此，氧化剂在工业陶瓷膜系统的使用中是必不可少的。
3.2.3 表面活性剂及有机溶剂对于陶瓷膜而言，表面活性剂主要清理的是贴敷在膜表面和其孔洞内的有机杂质。比较常用有机溶剂有石油类溶剂、卤代烃以及醇类溶剂等。鉴于它们都能够很好地溶解油类物质。所以，用它们来清理焦油污垢、焦炭污垢等效果较佳。醇类溶剂包含乙醇、异丙醇等，它们可以与水融合，而且可以溶解油脂。有机溶剂除单独使用外，经常混合使用[34]。左理胜等[35]以油分散剂、剥离剂、氧化剂、助剂为配方，采用该清洗配方对石油化工生产的多套装置进行清洗，都有比较理想的效果，运用前景也很宽广。王新等[36]对比运用了水基清洗剂以及环保溶剂，借助清洗泵实施循环清理，采用柴油溶解清理污垢。提出运用环保溶剂清理后给予正反向冲洗的方式能够完全清理污垢。左理胜等[37]研制了一种适用于多种石油化学工业设备表面的溶剂型清洗剂，通过试验得出清洗药剂对金属和垫片无腐蚀，针对油焦垢，其能够实现的理想溶解度为21.7%。李会迪等[38]在
60 ℃下，以OP-l0、聚醚、AES为主剂，碳酸钠为碱性助剂，三聚磷酸钠为助悬
剂为配方，对设备进行清洗，清洗后设备表面结垢现象基本清除。
鉴于导致陶瓷膜污染的因素极为复杂，使用一种清洗方式无法实现工业目标，应当运用多个清洗方式根据一定的次序给予组合冲洗。此外，在清洗的时候还应当严格调控温度、pH值等环境要素，避免对陶瓷膜带来意外损坏。
3.3 超声波清洗
超声波清洗是借助超声波这一介质，充分发挥其在液体内的空化以及加速作用，配合其直进流效用，将其污染物分化、脱离而实现清理的目标[39]。这一清洗方式不仅能够对清洗结果展开实时监测，而且可以穿透膜组件，所以对它的研究不断升温[40]。
膜过滤过程中固有的物质积聚在膜表面上会引起结垢，Fabian Reuter等[41]实验研究发现，超声波可用于防止污垢并实现膜清洁以及在130 kHz的频率下，实现了对陶瓷膜有效的清洁。Chai[42]研究表明，保持一定压差和功率不变的前提下，调整超声波频率，对蛋白质污染的超滤膜和牛奶水溶液污染的醋酸纤维微滤膜展开超声清洗，发现在频率为28 kHz下的水洗效果最好。Chai等[42]研究发现，借助对超声波清理陶瓷膜污染的实验，得知调整其功率和频率，能够实现在线防垢的目标。
3.4 电场清洗
电清洗借助的是电场这一介质，将膜的一边置于电场之内，让其污垢内的带电粒子随着电场活动。在陶瓷膜进行过滤的时候，借助时间空间实施相应电场，使膜表面及其附近的粒子沿电场方向进行移动，进而将沉淀在膜表面的带电杂质清理干净。Mthukumaran等[43]研究了微滤进程，借助脉冲电场，能够让陶瓷膜外在的荷电粒子移动出去。最终证实，从荷电膜的角度看，电场清洗的方式效果极为理想，在粒子和膜表面的电荷均等时，使用这一方式能够让膜通量扩张到原来的4.8倍。
3.5 组合清洗方法联用
上面几类清洗方式尽管能够适当提升陶瓷膜的通量，但其效果还不符合工业标准。鉴于陶瓷膜的污染源五花八门，一些国内外专家还使用了两种方式搭配或者多类方式交替运用的办法以达到更好的清洗效果。因为多类方法能够协同发挥作用，所以清洗效果必然更为突出。
对于牛奶废水造成的陶瓷膜污染，Muthukumaran S[44]使用超声波搭配表面活
性剂两种方法联合的方式进行清洗，其效果比单一使用这两种方法中的一个更为突出。鉴于表面活性能够适当优化超声波方法的清理效果，这两种方式联合发挥效用，能够让膜通量有更为明显的提升[44]。专家们[45]探究了如何使用陶瓷膜生物反应器进行污水处理。结果发现：首先设定低压、高速、恒温的环境，保持水洗20 min；其次在适当温度下，用一定浓度的NaOH和NaClO混合溶液清洗50 min；再次在一定温度下，用适当浓度的HNO3溶液清洗5 min；最后使用水冲装置，
将溶液调整为中性，膜的通量能够提升到87%。陶瓷膜生物反应器(mbr)已被广泛应用于废水处理和回收，Wang Zhiwei，Ma Jinxing等[46] 首先，已经对膜反应器的污染与清洁问题得到很好解决，其次对全面物理、化学和生物学化学清洗进行全面解读，最后对现有的挑战和未来的研究工作进行了讨论，以确保膜清洗的发展走向一个更有效的和可持续的道路。Svetlana Popovic等[47]探究了如何清理陶
瓷膜的乳清蛋白污渍，探究证实，采用碱(NaOH)和商用洗涤剂的混合物(P3-Ultrasil 67和69)与超声波结合降解60 min，陶瓷膜的通量能提高到
(96.3±0.4)%。
田岳林等[48]探究了如何清理50 nm孔径陶瓷膜上有机洗涤污渍的清洗再生方法。研究结果表明：保持一定浓度的 H2C2O4和稀HCl溶液都可以取得理想的清洗结果。采用相应的脉冲给予定期反向冲洗，能够得到更为显著的清洗结果。姜建平等[49]运用溶剂、烘烤、催化转性、超声波和酸洗等多种方法联合的清洗方式能够彻底去除石油化工生产设备上的污垢，得到比较理想的清洗效果。刘喜峰等[50]采取先化学清洗，灼烧、敲打，再采用超声波清洗，清洗后效果良好。王军等[51]通过筛选和复配，把OP-10搭配十二烷基磺酸钠作为主清洗剂，配合NaOH碱性助剂处理之后，运用超声波给予深层清洗，取得了极好的效果。
4 结束语
在现今社会，伴随科技的不断升级，陶瓷膜分离技术的运用已成为工业领域的一大
趋势。鉴于陶瓷膜在国内工业行业领域有着极大的使用空间，它和它的相关设备的防污染和彻底清洗能力的提升，特别是适宜清洗方法和清洗条件的寻找成为研究者今后主要研究和突破的方向。本综述主要为完成陶瓷膜的工业化规模生产奠定坚实的基础。
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陶瓷膜安装、清洗及保存指南
第六章清洗、卫生清洗及消毒指导 6.1：标准清洗程序 6.2：清洗需重点考虑的问题 6.3：热消毒 虽然错流过滤已经将在膜表面形成污物的可能性降为最小，大多数过滤系统需要进行常规的化学清洗。Membralox 陶瓷膜能承受一个很宽范围的清洗剂和清洗条件（腐蚀性溶液，高温和高压），这表示他们可以有一个相当长的工作寿命，以下为所提供的有效的清洗步骤。 6.1 节：标准的清洗程序 清洗液和清洗条件将根据应用不同而改变。典型的清洗程序描述如下： 1.排空系统，将与膜具有同样温度的水充满系统时，关闭透析出口的阀门以使过膜压力可忽略不 计。这种方法可在错流条件下将污物带走，且不在膜内部或表面再沉积。 2.用同温度的水冲刷系统直到浓缩液看起来干净为止。 3.用含0.5% W/W的NaOCI和1% w/w NaOH清洗液在50C下循环15分钟。这个预清洗 步骤可去掉系统管路内的脏东西同时减轻在表面层的沉积。透析口阀门保持关闭状态。 4.仅排空浓缩端液体。 5.保持透析口关闭的条件下，用2%w/wNaO溶液在60-80 C下循环30分钟。 6.慢慢打开透析口，继续30 分钟的漂洗，这可以保证膜支撑层和透析端都被清洗到。 7.排空组件透析及浓缩两侧的液体。
8.用水冲洗直到pH接近中性。检查纯水的透过率，检测值与在同等条件下第一次测试所 得的纯水透过率值的差值必须10%￡围内。如果这个值低于首次所得测试值，就需要用HNO（按9-12步）进行清洗。 9.关闭透析端出口阀，用0.5 %-1 %的HNO3在60-70 C下循环15分钟。这步可溶解无机盐沉积 物。 10.缓慢开启透析端阀门，继续清洗10-20分钟。 11.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 12.用同样温度的水冲洗系统直到pH接近中性。 13.检测纯水的透过率（在给定的压力、温度条件下），通常表述为在20C下l/h.m2.bar 的跨膜压差，来证明清洗完全。新膜清洗透过率值在附件1中给出。 6.2节：清洗需重点考虑的问题 温度变化速度应小于10C /分钟，尤其是在50-100 C范围内，以避免对陶瓷膜元件产生热震。 清洗水必须是经软化的或是去离子水，其要求的指标如下： 总硬度：< 80mg/l 的CaCO3 浊度指标（FI）: < 3 总有机物（TOC : < 8ppm <0.5 ppm
陶瓷过滤、电渗析化学清洗方案
陶瓷过滤、电渗析化学清洗方案 介绍 本文档旨在提供一种陶瓷过滤和电渗析的化学清洗方案。陶瓷过滤和电渗析是常用的分离和纯化技术，在许多领域中得到广泛应用。 陶瓷过滤方案 陶瓷过滤是一种通过陶瓷膜实现分离的技术，其主要原理是通过孔径较小的陶瓷膜滤除溶液中的悬浮物和杂质。以下是陶瓷过滤的简单步骤： 1. 准备陶瓷滤膜和过滤设备。 2. 将待过滤溶液倒入过滤设备。 3. 注意调控过滤设备的压力，使溶液通过陶瓷膜。 4. 及时清洗过滤设备和陶瓷滤膜，以确保其良好的过滤效果。 电渗析清洗方案
电渗析是一种利用电斑传输效应实现分离和纯化的技术，该技术常用于去除溶液中的离子。以下是电渗析的简单步骤和化学清洗方案： 1. 准备电渗析设备和电解质溶液。 2. 确保电渗析设备的电极铺设良好且电解质溶液充足。 3. 将待处理溶液加入电渗析设备，调节电流和电压参数。 4. 开始电渗析，观察离子迁移和分离效果。 5. 清洗电渗析设备和电极，以防止污染和积垢。 化学清洗方案 针对陶瓷过滤和电渗析设备，需要定期进行化学清洗以保持其性能和使用寿命。以下是一些常用的化学清洗方案： 1. 酸性清洗：使用稀酸或酸性溶液进行清洗，有效去除附着在设备和膜上的有机和无机污染物。 2. 碱性清洗：使用碱性溶液进行清洗，可去除膜上的蛋白质和油脂等有机化合物。 3. 氧化性清洗：使用氧化剂溶液，如过氧化氢或臭氧水，可清除设备表面的细菌和微生物。
4. 中性清洗：使用中性溶液进行清洗，适用于对膜材料敏感的情况。 5. 定期维护：定期检查设备的状况，及时更换损坏的部件，保持设备的稳定性和可靠性。 请注意，具体的清洗方案应根据设备和溶液的特性进行定制，并遵循相关的安全操作规程。 > 注意：以上方案仅供参考，请根据实际情况和需求调整和完善清洗方案。
浅析陶瓷膜技术在水处理中的应用
浅析陶瓷膜技术在水处理中的应用 I. 引言 A. 陶瓷膜技术的背景和概述 B. 水处理中的陶瓷膜技术应用的重要性和必要性 C. 论文的研究目的和方法 II. 陶瓷膜技术在水处理中的原理 A. 陶瓷膜的分类和特点 B. 陶瓷膜技术在水处理中的主要原理 C. 陶瓷膜技术与传统膜过滤技术的对比 III. 陶瓷膜技术在水处理中的应用 A. 陶瓷膜技术在饮用水处理中的应用 B. 陶瓷膜技术在工业废水处理中的应用 C. 陶瓷膜技术在海水淡化中的应用 IV. 陶瓷膜技术在水处理中的优缺点分析 A. 陶瓷膜技术的优点 B. 陶瓷膜技术的缺点 C. 陶瓷膜技术的发展趋势 V. 结论 A. 总结陶瓷膜技术在水处理中的应用现状和发展前景 B. 进一步探讨陶瓷膜技术在水处理中存在的问题并提出对策 C. 未来的研究方向和实践推广建议I. 引言 A. 陶瓷膜技术的背景和概述
随着人口的增加和经济的发展，对水资源的需求和对水质量的要求越来越高。然而，水源污染、水资源短缺等问题导致了水危机的出现，进一步加剧了对水处理技术的需求。在水处理领域，膜分离技术因其高效、节能、环保等特点逐渐成为主流的处理方式。其中，陶瓷膜技术作为一种新兴的膜分离技术，具有极高的适用性和可靠性，被广泛应用于水处理领域。 陶瓷膜技术是利用陶瓷材料制成的半透膜，对水进行分离和纯化的一种技术。与传统膜分离技术相比，陶瓷膜具有更高的耐腐蚀性和耐高温性能，能够应对更为恶劣的环境；同时，陶瓷膜具有更高的截污性，可以更有效地去除难处理的污染物。因此，陶瓷膜技术在各种水处理领域中被广泛应用。 B. 水处理中的陶瓷膜技术应用的重要性和必要性 水是人类生存的基础，而清洁的水源则是健康和生命的保障。然而，人类活动和自然灾害导致的水资源短缺和水污染情况日益严重，给人类的生产生活带来了严重的威胁。因此，对水资源的保护和利用成为了当今世界面临的重大挑战。 在这种情况下，水处理技术显得尤为重要。随着科技的进步和经济的发展，膜分离技术被广泛应用于水处理领域，为清洁水资源的获取和保障做出了重要贡献。陶瓷膜技术因其具有高效、环保、低耗能等特点，成为了水处理领域的新热点，被广泛应用于海水淡化、饮用水处理、工业废水处理等领域。
陶瓷膜净水研究进展
陶瓷膜净水研究进展 陶瓷膜净水技术是一种利用陶瓷材料制成的微孔膜对水进行过滤和净化的技术。近年来，随着科技的发展和人们对水质安全的重视，陶瓷膜净水技术得到了广泛的关注和应用。在不断的研究和实践中，陶瓷膜净水技术取得了一系列重要的进展，本文就对陶瓷膜净水 的研究进展进行了总结和分析。 一、陶瓷膜净水技术的基本原理 陶瓷膜净水技术利用陶瓷材料的高温耐腐蚀、防污染等特性，通过膜孔的大小和结构，可以去除水中的微生物，有害物质和颗粒物质，从而达到净化水质的目的。陶瓷膜的制备 工艺一般包括压裂、挤压、注浆、干固、烧结等工艺步骤，膜的结构包括微孔结构和支撑 层结构，可以根据水质要求和处理目标进行调整。 1. 膜材料的研发与应用 陶瓷膜净水技术的研究进展首先体现在膜材料的研发和应用上。近年来，研究人员不 断改进陶瓷膜的制备工艺和材料配方，提高了膜的抗污染能力和膜的分离性能。陶瓷膜的 应用范围也在不断扩大，从最初的工业用水处理，到如今的家庭净水、生活饮用水等领域 都得到了广泛的应用。 2. 膜的抗污染性能 陶瓷膜是一种多孔结构的微孔膜，在实际应用中容易出现污染问题，导致膜的通量下 降和使用寿命缩短。针对这一问题，研究人员通过改良膜结构、表面处理和添加辅助剂等 手段，提高了陶瓷膜的抗污染能力，延长了膜的使用寿命，降低了膜的维护成本，使其在 实际应用中更加可靠和经济。 3. 膜的制备工艺与控制技术 陶瓷膜的制备工艺对膜的性能和稳定性有着至关重要的影响。研究人员通过改良膜的 制备工艺和控制技术，提高了膜的分离性能和通量，减少了膜孔的粒径分布，提高了膜的 稳定性和可控性，使得陶瓷膜更加适合于不同水质和处理要求的应用。 4. 膜组件与系统集成技术 陶瓷膜净水技术通常需要配套使用膜组件和系统集成技术，以达到更好的净水效果和 治理水质。研究人员不断改进膜组件的设计和制造工艺，提高了膜组件的适应性和使用寿命。对陶瓷膜净水系统的集成技术也进行了深入的研究和应用，提高了系统的稳定性和经 济性。
陶瓷膜技术简介
陶瓷膜技术简介 无机膜分离技术(Inorganic Membrane Technology)是20世纪开发成功的新兴高效、精密分离技术。它是材料科学与传质分离技术交叉结合，以分离效率高、设备简单、操作方便和节能等优点被各个领域广泛应用。工业用膜一般分为有机膜和无机膜，无机膜近几十年来迅速发展，成为能源、资源、环保、冶金、轻工、化工、石油化工、生物化工等工业过程技术进步的支撑技术。 无机膜的发展始于20世纪40年代，自80年代起采用陶瓷、金属、金属氧化物及玻璃等无机材料制成的无机膜，以其优异的化学稳定性、热稳定性及高机械强度等特点，逐步成为膜分离技术的主导技术。目前无机膜分离技术其工艺和设备已商品化，尤其是陶瓷膜，在苛刻条件下，对高温高压、腐蚀性体系，表现出有机膜所不具备的功能。 膜分离技术、设备及膜分离工程 膜分离技术介绍： 膜分离是在20世纪初出现，膜分离是20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易
于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。 膜可以是固相、液相、甚至是气相的。用各种天然或人工材料制造出来的膜品种繁多，在物理、化学、生物性质上呈现出各种各样的特性。一直以来，膜的概念都没有明确的定义，从事不同领域研究的专家们对于膜的定义理解并不完全相同，不过表达的基本意思是一样的。1984年，Lakshminarayanaiah把膜广义地定义为“起栅栏作用，阻止块体移动而允许一个或几个物类有序通过的相”。膜从广义上可定义为两相之间的一个不连续区间。这个区间的三维量度中的一度和其余两度相比要小的多。 大多数人会认为，膜离我们的生活非常遥远。其实不然，膜分离技术非常贴近我们的日常生活。如水、果汁、牛奶、保健品、中药、茶食品、饮料、调味品等我们随时可能接触到的，都会用到膜分离技术。 随着国民经济的迅速发展，膜分离技术的应用领域不但会越来越广泛，而且其会被越来越多的人认识和接受。据初步统计，2001年全世界膜和膜组件的销售额已接近80亿美元，成套设备和膜工程的市场则已达到数百亿美元，而且每年还在以10%~20%的幅度递增，
陶瓷膜生物反应器处理生活污水膜污染机理研究
陶瓷膜生物反应器处理生活污水膜污染 机理研究 摘要：研究了陶瓷膜生物反应器在处理生活污水中膜污染机理的问题。通过实验和分析，探讨了膜污染的成因以及如何通过优化操作来减轻膜污染的影响。适当的操作条件和维护措施可以显著降低膜污染，提高生活污水处理效率。这对于提高污水处理设备的可持续性和环境保护具有重要意义。 关键词：陶瓷膜，生物反应器，污水处理，膜污染，机理研究 引言： 生活污水处理是现代社会中至关重要的环境保护任务之一。陶瓷膜生物反应器作为一种先进的污水处理技术，具有高效、节能、环保等优点，已经在实际应用中取得了显著的成果。然而，膜污染问题一直是制约其应用的关键因素之一。本研究旨在深入探讨陶瓷膜生物反应器中膜污染的机理，以期找到降低膜污染的有效方法，提高生活污水处理的可持续性。 一、膜污染成因分析 1.1 水质因素影响 水质是生活污水处理中的一个关键因素，对膜污染产生直接影响。以下是一些水质因素可能引发的膜污染问题： 一方面，悬浮固体物质的存在是导致膜污染的主要因素之一。生活污水中含有各种悬浮物，如颗粒物、有机物和微生物等。这些悬浮物质会在膜表面沉积，形成污物层，从而阻碍了水的渗透，导致膜通量下降。另一方面，生活污水中的有机物质也是引发膜污染的关键因素。有机物可通过生物降解产生胞外聚合物，这些聚合物会与膜表面发生吸附反应，形成膜污染的初级来源。此外，有机物的降解过程还可能导致膜污染的次生产物生成，如胞外聚合物。微生物的生长和活
动也会加剧膜污染。在陶瓷膜生物反应器中，微生物是生物降解有机物的关键参 与者。然而，当微生物在膜表面或膜孔道附近生长时，它们可能会形成生物膜， 称为生物污物，这进一步影响了膜的性能。 1.2 操作条件对膜污染的影响 操作条件是另一个重要的膜污染成因。合理的操作条件可以降低膜污染的发 生和发展，反之则会加剧膜污染。以下是一些关键的操作条件，它们可能对膜污 染产生影响： 一方面，通常情况下，较高的通量和较低的通量会影响膜的使用寿命。较高 的通量可能会引起膜表面的物质更快地沉积，从而导致膜污染。相反，较低的通 量可能会降低生活污水处理效率，增加能源消耗。因此，确定适当的通量是防止 膜污染的重要步骤之一。另一方面，操作温度也是影响膜污染的重要因素之一。 温度的升高可以促进生物降解过程，但过高的温度可能会导致微生物的不稳定和 膜材料的老化，进而引发膜污染。操作压力对膜污染有着直接的影响。高压力下，生活污水中的物质更容易穿透膜孔道，增加了膜污染的风险。因此，需要仔细控 制操作压力，以防止膜污染的发生[1]。 二、膜污染机理探究 2.1 膜表面污染机理 膜表面污染是陶瓷膜生物反应器在生活污水处理中膜污染的重要方面。了解 膜表面污染的机理对于采取相应的对策至关重要。以下是膜表面污染的主要机理： 一方面，生活污水中的悬浮颗粒物和有机物质会在膜表面沉积。这些沉积物 形成的初级层通常是由胶状物质组成，如微生物胞外聚合物和有机胶体。这些物 质在膜表面吸附并交联，形成坚硬的污物层。另一方面，随着时间的推移，膜表 面的污物层会逐渐增厚。这是由于生活污水中的有机物和微生物继续沉积和生长，形成次生的污物层。这些污物层会导致膜孔道的部分或完全堵塞，从而限制了水 的渗透，降低了膜通量。膜表面污物层还可以提供一个理想的生长环境，吸引了 更多的微生物附着于其上。这些附着的微生物形成生物膜，进一步增加了污物层
陶瓷膜净水研究进展
陶瓷膜净水研究进展 陶瓷膜净水是一种利用陶瓷膜作为过滤介质进行水质净化的技术。陶瓷膜相比于传统的净水方法具有许多优点，如高效、稳定、耐久等。近年来，陶瓷膜净水技术得到了广泛关注和研究。本文将介绍陶瓷膜净水的研究进展。 陶瓷膜净水的研究重点之一是提高净水效率。由于陶瓷膜具有非常小的孔径，能够有效地过滤掉水中的微小颗粒和溶解物质。研究人员通过改变陶瓷膜的制备方法、调整膜孔径大小等手段，不断提高陶瓷膜的过滤效率。目前，已经有一些研究表明，采用纳米陶瓷膜可以获得更高的净水效率，这对于解决水资源紧缺问题具有重要意义。 陶瓷膜净水的研究重点之二是提高膜的稳定性和耐久性。由于水中含有各种杂质和颗粒物，容易导致陶瓷膜的堵塞和损坏。研究人员通过改进陶瓷膜的表面结构和化学成分，提高其防污性能和抗损耗能力。采用一些先进的膜清洗和维护方法，延长陶瓷膜的使用寿命。这些研究对于发展可持续的水资源利用具有重要意义。 陶瓷膜净水的研究还关注陶瓷膜的制备方法和工艺优化。目前，常用的陶瓷膜制备方法有浸渍法、沉积法和浓缩法等。研究人员通过优化这些制备方法，不断改进陶瓷膜的结构和性能。引入新型材料、改变膜孔径和膜厚等，可以提高陶瓷膜的透水性和选择性。还有一些研究探讨了陶瓷膜的多孔结构和亲水性表面，以提高膜的过滤效果和防污能力。 陶瓷膜净水的研究还关注其应用领域的拓展和技术创新。目前，陶瓷膜净水技术已经应用于饮用水净化、废水处理、海水淡化等领域。研究人员还通过将陶瓷膜与其他净水技术结合，如超滤、反渗透等，实现更高效的水质净化。还有一些研究探索了陶瓷膜与其他材料的复合应用，如陶瓷膜与活性炭复合使用，可以进一步提高净水效果和水质净化能力。 陶瓷膜净水技术的研究不断取得进展，为解决水资源短缺和水污染问题提供了重要的技术支持。随着研究的深入和技术的不断创新，相信陶瓷膜净水技术将在实际应用中发挥更大的作用，为人们提供更干净、安全和可持续的水资源。
陶瓷膜安装清洗及保存指南
第六章清洗、卫生清洗及消毒指导 ：标准清洗程序 ：清洗需重点考虑的问题 ：热消毒 虽然错流过滤已经将在膜表面形成污物的可能性降为最小，大多数过滤系统需要进行常规的化学清洗。Membralox陶瓷膜能承受一个很宽范围的清洗剂和清洗条件（腐蚀性溶液，高温和高压），这表示他们可以有一个相当长的工作寿命，以下为所提供的有效的清洗步骤。 节：标准的清洗程序 清洗液和清洗条件将根据应用不同而改变。典型的清洗程序描述如下： 1.排空系统，将与膜具有同样温度的水充满系统时，关闭透析出口的阀门以使过膜压力可 忽略不计。这种方法可在错流条件下将污物带走，且不在膜内部或表面再沉积。 2.用同温度的水冲刷系统直到浓缩液看起来干净为止。 3.用含% W/W的NaOCl和1％w/w NaOH 清洗液在50℃下循环15分钟。这个预清洗步 骤可去掉系统管路内的脏东西同时减轻在表面层的沉积。透析口阀门保持关闭状态。 4.仅排空浓缩端液体。 5.保持透析口关闭的条件下，用2%w/wNaOH溶液在60-80℃下循环30分钟。 6.慢慢打开透析口，继续30分钟的漂洗，这可以保证膜支撑层和透析端都被清洗到。 7.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 8.用水冲洗直到pH接近中性。检查纯水的透过率，检测值与在同等条件下第一次测试所 得的纯水透过率值的差值必须10%范围内。如果这个值低于首次所得测试值，就需要用HNO3（按9-12步）进行清洗。 9.关闭透析端出口阀，用％-1％的HNO3在60-70℃下循环15分钟。这步可溶解无机盐沉 积物。 10.缓慢开启透析端阀门，继续清洗10-20分钟。 11.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 12.用同样温度的水冲洗系统直到pH接近中性。 13.检测纯水的透过率（在给定的压力、温度条件下），通常表述为在20℃下l/的跨膜压差， 来证明清洗完全。新膜清洗透过率值在附件1中给出。 节：清洗需重点考虑的问题 ❑温度变化速度应小于10℃/分钟，尤其是在50-100℃范围内，以避免对陶瓷膜元件产生热震。 ❑清洗水必须是经软化的或是去离子水，其要求的指标如下： 总硬度：< 80mg/l的CaCO3 浊度指标（FI）：< 3
陶瓷膜净水研究进展
陶瓷膜净水研究进展 陶瓷膜制备工艺 陶瓷膜的制备过程通常分为采用真空蒸着法、气相沉积法、离子束辐射法和溶胶-凝胶法等多种方法。其中，离子束辐射法和溶胶-凝胶法是广泛采用的制备方法。离子束辐射法是一种比较成熟的技术，其主要原理是利用高速离子束轰击靶材表面，使得靶材表面的原子溅射并沉积在基板上形成陶瓷膜层。其制备过程简单，成本低，但是离子束辐射法制备的陶瓷膜具有较大的孔隙度和较粗糙的表面形貌，不适合用于制备高通量和高选择性的陶瓷膜。 溶胶-凝胶法是一种比较先进且广泛的陶瓷制备方法。其主要原理是先将陶瓷前驱体（如氧化铝、氧化锆等）加入溶液中，然后通过继续加热和干燥来促使前驱体凝胶化成陶瓷膜层。该方法制备的陶瓷膜具有较低的孔隙度和较平滑的表面形貌，适合于制备高通量和高选择性的陶瓷膜。但是，其制备过程相对复杂，需要较高的技术水平和设备投入。 陶瓷膜的性能特点 与传统的聚合物膜相比，陶瓷膜具有以下几个优点。 首先，陶瓷膜的热稳定性能较强。由于陶瓷膜的组成材料主要为无机物质，其相对热稳定性要比聚合物更高。因此，陶瓷膜能够在较高的温度下稳定地工作，不会产生溶解、变形等问题。 其次，陶瓷膜的阻垢性能也比聚合物膜更好。陶瓷材料的表面电荷密度较大，因此其表面电荷和静电吸引力也较强，能够有效地阻止污染物的吸附和沉积。 再次，陶瓷膜的韧性较强。相比聚合物膜的脆性，陶瓷材料的韧性要好得多，可以更好地适应水流剧烈冲刷和高压下的应力。 最后，陶瓷膜的寿命较长。陶瓷材料的化学稳定性和耐腐蚀性能较强，能够在长时间内稳定地工作，减少更换和维护的次数，其使用寿命大大延长。 应用场景 陶瓷膜的净水技术在饮用水、工业废水处理、海水淡化等领域中有着广泛的应用前景。 在饮用水处理方面，陶瓷膜可以使用在超滤、微滤和纳滤等领域中，主要用于去除水中的悬浮物、细菌和病毒等。相比传统的液态过滤，陶瓷膜可以大幅度提高水的澄清度和清洁度，同时减少传统过滤的操作流程和设备成本，更适合大规模工业化生产。
陶瓷膜在水处理中的应用研究
陶瓷膜在水处理中的应用研究 作者：肖永辉齐宏丽 来源：《智富时代》2019年第05期 【摘要】陶瓷膜具有化学稳定性好、耐酸碱、分离性能高、抗污染性强等优点，在水处理领域有着广泛的应用。重点介绍了陶瓷膜在饮用水、海水淡化、各行业污水处理中的应用研究，概述了当前水处理领域陶瓷膜制备以及陶瓷膜低成本化方面的研究进展，并对水处理陶瓷膜应用的瓶颈性问题进行了讨论 【关键词】陶瓷膜；饮用水；海水淡化；污水 1.陶瓷膜在饮用水处理中的应用 陶瓷膜应用于给水处理始于20世纪80年代初期，主要应用于欧洲一些发达国家。地表水是饮用水水源的主要组成部分，传统的自来水生产工艺为混凝—过滤—消毒，可去除水中大量的悬浮物和细菌。用微孔陶瓷膜进行给水处理的优点是能够保证水质，不用化学物质，特别适合于高附加值产品；另一个重要特点是陶瓷膜可以和传统的饮用水净化工艺有机结合，成为饮用水厂的补充工艺及深度处理工艺，保障了水厂供水安全性。近年来，陶瓷膜已形成与混凝、吸附、氧化等传统工艺集成的净水技术，组合工艺得到的处理水质优于国家饮用水相关标准，展示了无机膜在饮用水处理应用中的广阔前景[1]。Zhang等[2]模拟陶瓷膜污染行为发展了一种“滤饼层坍塌”污染模型，该模型综合考虑污染絮体的分形维数、伸缩率、配合指数、絮体尺寸等因素。模拟结果发现，滤饼层孔隙率由絮体间孔隙与絮体内孔隙构成，在陶瓷膜过滤过程中滤饼层的坍塌是造成膜污染的重要因素，配合指数是该模型研究膜污染的重要参数。 2.陶瓷膜在海水淡化中的应用 海水淡化中膜分离是其核心技术。由于海水水质和含盐量高等特点，无机膜微滤是更适用作为海水淡化的预处理元。南京工业大学膜科学技术研究所最早研究陶瓷膜海水淡化处理工艺，已取得了一定的成果，截至2009 年9 月，日处理规模为150 m3的陶瓷膜海水淡化预处理示范装置已在舟山成功运行，各项出水水质指标达到海水淡化反渗透进水水质要求[1]。Zhu等[3]利用晶种二次增长技术制备了MFI型沸石反渗透膜用于处理盐水，当过滤压力为7 MPa 时，过滤通量为4 L m-2 h-1，盐截留率为80 %，UV254去除率高达90 %以上。长期运行结果表明，MFI型沸石反渗透膜抗污染性能良好，耐氯性高，可用于海水淡化。 3.陶瓷膜在废水处理中的应用 3.1生活污水处理 在各类水体污染源中，生活污水占相当大的比例，如能处理后循环使用，对保护淡水资源、提高水的利用率是十分有益的。污水深度（回用）处理以有机膜为主，但是普遍存在通
陶瓷膜安装、清洗及保存指南
For personal use only in study and research; not for commercial use 第六章清洗、卫生清洗及消毒指导 6.1：标准清洗程序 6.2：清洗需重点考虑的问题 6.3：热消毒 虽然错流过滤已经将在膜表面形成污物的可能性降为最小，大多数过滤系统需要进行常规的化学清洗。Membralox陶瓷膜能承受一个很宽范围的清洗剂和清洗条件（腐蚀性溶液，高温和高压），这表示他们可以有一个相当长的工作寿命，以下为所提供的有效的清洗步骤。6.1节：标准的清洗程序 清洗液和清洗条件将根据应用不同而改变。典型的清洗程序描述如下： 1.排空系统，将与膜具有同样温度的水充满系统时，关闭透析出口的阀门以使过膜压力可 忽略不计。这种方法可在错流条件下将污物带走，且不在膜内部或表面再沉积。 2.用同温度的水冲刷系统直到浓缩液看起来干净为止。 3.用含0.5% W/W的NaOCl和1％w/w NaOH 清洗液在50℃下循环15分钟。这个预清 洗步骤可去掉系统管路内的脏东西同时减轻在表面层的沉积。透析口阀门保持关闭状态。 4.仅排空浓缩端液体。 5.保持透析口关闭的条件下，用2%w/wNaOH溶液在60-80℃下循环30分钟。 6.慢慢打开透析口，继续30分钟的漂洗，这可以保证膜支撑层和透析端都被清洗到。 7.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 8.用水冲洗直到pH接近中性。检查纯水的透过率，检测值与在同等条件下第一次测试所 得的纯水透过率值的差值必须10%范围内。如果这个值低于首次所得测试值，就需要用HNO3（按9-12步）进行清洗。 9.关闭透析端出口阀，用0.5％-1％的HNO3在60-70℃下循环15分钟。这步可溶解无机 盐沉积物。 10.缓慢开启透析端阀门，继续清洗10-20分钟。 11.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 12.用同样温度的水冲洗系统直到pH接近中性。 13.检测纯水的透过率（在给定的压力、温度条件下），通常表述为在20℃下l/，来证明清 洗完全。新膜清洗透过率值在附件1中给出。 6.2节：清洗需重点考虑的问题 ❑温度变化速度应小于10℃/分钟，尤其是在50-100℃范围内，以避免对陶瓷膜元件产生热震。 ❑清洗水必须是经软化的或是去离子水，其要求的指标如下： 总硬度：< 80mg/l的CaCO3 浊度指标（FI）：< 3 总有机物（TOC）：< 8ppm 铁：<0.5 ppm 锰：< 0.5 ppm 硅：< 5 ppm
陶瓷膜安装、清洗及保存指南
陶瓷膜安装、清洗及保存指南
第六章清洗、卫生清洗及消毒指导 6.1：标准清洗程序 6.2：清洗需重点考虑的问题 6.3：热消毒 虽然错流过滤已经将在膜表面形成污物的可能性降为最小，大多数过滤系统需要进行常规的化学清洗。Membralox陶瓷膜能承受一个很宽范围的清洗剂和清洗条件（腐蚀性溶液，高温和高压），这表示他们可以有一个相当长的工作寿命，以下为所提供的有效的清洗步骤。 6.1节：标准的清洗程序 清洗液和清洗条件将根据应用不同而改变。典型的清洗程序描述如下： 1.排空系统，将与膜具有同样温度的水充满系统 时，关闭透析出口的阀门以使过膜压力可忽略不计。这种方法可在错流条件下将污物带走，
且不在膜内部或表面再沉积。 2.用同温度的水冲刷系统直到浓缩液看起来干 净为止。 3.用含0.5% W/W的NaOCl和1％w/w NaOH 清洗液在50℃下循环15分钟。这个预清洗步骤可去掉系统管路内的脏东西同时减轻在表面层的沉积。透析口阀门保持关闭状态。 4.仅排空浓缩端液体。 5.保持透析口关闭的条件下，用2%w/wNaOH 溶液在60-80℃下循环30分钟。 6.慢慢打开透析口，继续30分钟的漂洗，这可 以保证膜支撑层和透析端都被清洗到。 7.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 8.用水冲洗直到pH接近中性。检查纯水的透过 率，检测值与在同等条件下第一次测试所得的纯水透过率值的差值必须10%范围内。如果这 （按个值低于首次所得测试值，就需要用HNO 3 9-12步）进行清洗。 9.关闭透析端出口阀，用0.5％-1％的HNO3在 60-70℃下循环15分钟。这步可溶解无机盐沉积物。 10.缓慢开启透析端阀门，继续清洗10-20分
陶瓷膜技术在食品、环保、化工和生物工程等领域的应用进展
陶瓷膜技术在食品、环保、化工和生物工程等领域的应用进展路洪涛;段学华 【摘要】介绍陶瓷膜技术的制备方法和过滤机理,重点介绍陶瓷膜技术在各方面的应用,如气固分离、绿茶生产、对氨基苯酚生产装置、生物工程材料、除尘器、水 处理、乳品的浓缩和除菌、植物油废水处理等. 【期刊名称】《能源与环境》 【年(卷),期】2012(000)002 【总页数】3页(P24-25,31) 【关键词】陶瓷膜;过滤;应用 【作者】路洪涛;段学华 【作者单位】德州市环境保护监测中心站山东德州 253034;德州市环境保护监测 中心站山东德州 253034 【正文语种】中文 【中图分类】TQ028.8 所谓膜，是一种很薄的物质，它能将气体或液体的流体分隔成互不相同的2部分，同时能使这2部分流体之间产生传质作用。国际上的膜技术产业已初具规模，在 国外的分离膜销售市场中，仍以美国、日本、西欧为主,我国的膜技术产业也发展 迅速。其中，陶瓷膜分离技术是一种“错流过滤”形式的液体分离过程，原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透
过膜,含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的 目的［1］。“九五”期间，在国家重点科技攻关项目、国家“863”计划、国家 自然科学基金等项目的大力支持下，创建了膜科学技术研究所，实现了多通道陶瓷微滤膜的工业化生产，并建成了生产基地，目前单台陶瓷膜设备的膜面积已达到220m2，继欧美等国之后，初步形成了陶瓷膜的新产业。陶瓷膜具有众多的优良 特性，使其在各行业得到了广泛应用。 作为一种新型的膜材料，陶瓷膜的制备方法有：溶胶/凝胶法（目前制备无机陶瓷 膜的主要方法）、粒子烧结法、阳极氧化法。此外,制备无机陶瓷膜的方法还很多, 如原位合成法、化学气相沉淀法、动态膜法、溅射法、物理气相沉淀法、原位制粒法等[2]。 陶瓷膜的过滤机理有2种：静态过滤和动态过滤。静态过滤或称“死端”过滤， 是一种传统过滤方式。对陶瓷膜来说,其过滤是吸附、表面过滤和深层过滤相结合。对液—固、气—固系统的过滤与分离来讲,其过滤机理主要是惯性冲撞、扩散和截留；动态过滤又称十字流过滤，十字流过滤的原理是使原料液从很高的流速平行流过膜表面,以限制溶质向膜面的沉聚，同时还有助于强化膜面已沉积的溶质向主体 流扩散,从而有效地削弱浓差极化,实现高速连续过滤操作。 陶瓷膜具有化学稳定性好，耐酸、耐碱、耐有机溶剂，机械强度大等特点，其不足表现在价格昂贵、制造过程复杂等方面。陶瓷膜经过多年的发展，在众多领域获得了广泛的应用，成为膜领域发展最迅速、最有发展前景的品种之一。 1 在气固分离上的应用 气-固分离是在化工、冶金、煤炭燃烧和气化、水泥、环境保护等行业中都要用到 的分离过程,特别是高温气体中固态粒子的脱除、回收一直是工业废气处理、环境 保护的重大课题。目前,已广泛应用的气-固分离技术如旋风除尘、水膜除尘、纤维过滤、静电除尘和袋式除尘等在应用过程中都或多或少存在一些问题。陶瓷膜用于
陶瓷膜安装、清洗及保存指南
第六章清洗、卫生清洗及消毒指导 6。1：标准清洗程序 6.2：清洗需重点考虑的问题 6.3：热消毒 虽然错流过滤已经将在膜表面形成污物的可能性降为最小，大多数过滤系统需要进行常规的化学清洗.Membralox陶瓷膜能承受一个很宽范围的清洗剂和清洗条件（腐蚀性溶液，高温和高压)，这表示他们可以有一个相当长的工作寿命，以下为所提供的有效的清洗步骤。 6。1节：标准的清洗程序 清洗液和清洗条件将根据应用不同而改变。典型的清洗程序描述如下： 1.排空系统,将与膜具有同样温度的水充满系统时，关闭透析出口的阀门以使过膜压力可 忽略不计。这种方法可在错流条件下将污物带走,且不在膜内部或表面再沉积. 2.用同温度的水冲刷系统直到浓缩液看起来干净为止. 3.用含0.5% W/W的NaOCl和1％w/w NaOH 清洗液在50℃下循环15分钟。这个预清 洗步骤可去掉系统管路内的脏东西同时减轻在表面层的沉积。透析口阀门保持关闭状态。 4.仅排空浓缩端液体。 5.保持透析口关闭的条件下，用2％w/wNaOH溶液在60—80℃下循环30分钟. 6.慢慢打开透析口,继续30分钟的漂洗，这可以保证膜支撑层和透析端都被清洗到。 7.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 8.用水冲洗直到pH接近中性。检查纯水的透过率，检测值与在同等条件下第一次测试所 得的纯水透过率值的差值必须10％范围内。如果这个值低于首次所得测试值，就需要用HNO3(按9—12步）进行清洗。 9.关闭透析端出口阀，用0。5％-1％的HNO3在60-70℃下循环15分钟。这步可溶解无机 盐沉积物。 10.缓慢开启透析端阀门，继续清洗10-20分钟. 11.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 12.用同样温度的水冲洗系统直到pH接近中性。 13.检测纯水的透过率（在给定的压力、温度条件下)，通常表述为在20℃下l/h。m2.bar 的跨膜压差，来证明清洗完全。新膜清洗透过率值在附件1中给出。 6.2节：清洗需重点考虑的问题 ❑温度变化速度应小于10℃/分钟,尤其是在50-100℃范围内，以避免对陶瓷膜元件产生热震。 ❑清洗水必须是经软化的或是去离子水，其要求的指标如下： 总硬度：< 80mg/l的CaCO3
环保工程水处理陶瓷膜技术的应用研究
环保工程水处理陶瓷膜技术的应用研究 摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国科学技术的不断完善和创新。随着技术的发展与制备成本的降低，陶瓷膜在饮用水处理中的应用已受到越来越多的关注。相比起有机高分子膜，陶瓷膜耐压，耐化学清洗，抗老化能力优秀，且具有更高的通量和更长的生命周期。国际上从20世纪60年代开始研究陶瓷膜在水处理中的应用，国内在这方面的广泛研究则始于本世纪初，本文主要介绍陶瓷膜在饮用水处理中的应用与膜污染控制技术。 关键词：环保工程；水处理；陶瓷膜技术；应用 引言 随着国家乡村振兴战略的不断推进,因地制宜选择合适的处理工艺,解决潜在供水危机的要求迫在眉睫。 1陶瓷膜在水处理中的应用与发展 近年来，随着国内的陶瓷膜工业化水平逐步提高，已有超过100家本土公司进入微滤／超滤陶瓷膜组件市场，陶瓷膜工艺投资成本在此背景下逐年下降，将其应用于饮用水处理领域的关注度也越来越高，预计未来陶瓷膜在水处理中的市场会逐渐增长。由于饮用水生产成本通常较高、处理流程较多，陶瓷膜在其中的主要应用方向可能是取代传统饮用水处理工艺中的某些环节，例如取代沉淀池或者砂滤池。与此同时，陶瓷膜对微生物有很好的筛分效果，能够有效去除病原菌和病毒，因此可以减少消毒剂使用量。在陶瓷膜与混凝联用工艺中，只需形成较小的矾花即可被陶瓷膜截留，所以可以减少混凝剂投加量和混凝时间。另有研究表明，若陶瓷膜通量能维持在150L/（m2·h）以上，其投资总成本将低于有机高分子膜。综上所述，使用陶瓷膜的投资成本可通过减少其他方面的运营成本、提高通量以及延长使用寿命来进行补偿。膜污染仍是当前陶瓷膜应用于水处理的重要瓶颈，有大量的研究工作致力于减缓膜污染速率、延长陶瓷膜的运行时间，从而减少化学清洗的频次，目前主要有三种途径控制膜污染：①陶瓷膜组合工艺，
陶瓷膜安装、清洗及保存指南
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3.钟。 4.排空组件透析及浓缩两侧的液体。 5.用同样温度的水冲洗系统直到pH接近中性。 6.检测纯水的透过率（在给定的压力、温度条件 下），通常表述为在20℃下l/h.m2.bar的跨膜压差，来证明清洗完全。新膜清洗透过率值在附件1中给出。 6.2节：清洗需重点考虑的问题 ❑温度变化速度应小于10℃/分钟，尤其是在50-100℃范围内，以避免对陶瓷膜元件产生热震。 ❑清洗水必须是经软化的或是去离子水，其要求的指标如下： 总硬度：< 80mg/l的CaCO3 浊度指标（FI）：< 3 总有机物（TOC）：< 8ppm 铁：<0.5 ppm 锰：< 0.5 ppm 硅：< 5 ppm
* FI指标检测方法详见附件3。 建议对清洗水进行预处理，以防止水中可能存在的磨蚀颗粒带来的污染。建议过滤精度为1um （β＝5000）。 ❑使用含氯清洗剂时，对游离氯的含量需要维持一定量（取决于污染物的含量，所加的氯会被消耗）；含氯清洗液的pH值维持在10-12之间。❑取决于污染物的类型，采取不同的清洗顺序将会更有效（例如先酸洗后碱洗）。然而，需要确定清洗溶剂不会对进料或安装组件（陶瓷、不锈钢）产生影响。例如，在处理牛奶的系统先使用酸清洗的话将会造成酪蛋白沉淀。在这个例子中，需要先进行碱清洗步骤。 ❑控制苛性碱和酸的浓度将会使清洗更有效。❑如果含有高含量的油、碳氢化合物或脂肪，则清洗步骤需包含阴离子表面活性剂。 ❑绝对不允许让脏的膜干掉；如果发生这种情况，则在清洗之前先进行长期浸泡会更有效；❑长期储存时，可以将膜放在80℃条件下干燥一夜（在一个干净环境）或者浸泡在无菌储存溶液中（0.5%HNO3）以防止细菌的生长；这