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膜生物反应器的膜材料及构型

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学社博客 发表于 2019-9-8 10:57 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
膜生物反应器的膜材料
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0 l, q5 z5 l9 R9 H' j! _膜材料主要包括两类:聚合物和陶瓷。另外还有金属膜,但其应用领域非常特殊,不可应用于MBR。膜材料经成型(或成形)加工,达到可使水透过的要求后才具有使用价值。
, _% w' w2 D! e; D) |& R多种不同聚合物和陶瓷原料均可用于制备膜,通常膜由表面的薄层及其下的支撑层构成,表面薄层具有选择性透过性,而支撑层空隙更大、膜层也较厚,主要作用是提供机械稳定性。因此,典型的 在结构上都是各向异性的,只有在垂直于膜表面的水平上才具有对称性。通常在制备聚合膜时,既要保证高的表面孔隙率(或膜孔截面积占总磨面机的百分比),又要保证较窄的孔径分布,从而尽可能提高膜的生产能力和选择性。膜还必须具有足够的机械强度(即具有结构完整性)。最后,膜材料通常需要对热和化学腐蚀具有一定的耐受力,如在化学清洗时会出现的极端温度,pH值和(或)高浓度氧化剂。理想的膜材料还应具有一定的抗污染能力。
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) S0 a# T  M9 j& v4 v& W5 Q% c理论上,任何聚合物都可以用来制备膜,但仅有少数材料适用于膜分离,其中最常用的包括:聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)。
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采用特定的制备技术,上述几种聚合物均可制成膜材料,并具有理想的物理特性和一定的化学耐受力。但这几种材料均为疏水性材料,这就使得它们在过滤时容易被生物反应器料液中的疏水性物质污染。因此,有必要对膜表面的基础物质进行修饰改性以形成亲水性膜表面。
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膜生物反应器的膜构型

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膜构型即膜的几何形状、安装方式和相对于水流的方向,是决定整个工艺性能的关键因素。另外,需要考虑膜元件以怎样的方式安装在外壳内形成膜组件。在这里,膜元件即单个独立的膜单元,膜组件指可使水流通过的完整容器。% `1 W0 ]" ]# e/ M2tech.cn

; Y; W, ?+ O" x! v% P, B理想的膜构型应具有以下特点:
% c# j- U' X/ p( b6 j6 H1.膜面积于膜组件体积比高;
. D6 j: g" f( X6 u2.膜进水侧湍流程度高,以促进传质;
9 U' l3 K8 g3 C, Z3.单位产水量能耗低;
$ o: W+ n& O8 o7 `4.单位膜面积成本低;
; D, p& X/ T* k/ f1 e6 F2 C/ E5便于清洗;! e" U! ?* ^9 C) o2tech.cn
6.可模块化设计。
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目前,应用于膜工艺的膜构型主要有6种,每种构型都存在不同的优势和缺陷,如下表所示。8 d# {$ r/ \0 _% p2tech.cn
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膜生物反应器的构型

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MBR工艺的构型特别指膜与生物反应器相结合的方式。目前主要存在两种MBR工艺构型:浸没式(iMBR)和分置式(sMBR)。水力学操作模式也包括两种:泵提式和气提式。这些构型和主体溶液转移模式在商业上被用于传统的微生物截留MBR中。不过还存在其他两种膜工艺模式,即萃取式(eMBR)和扩散式(dMBR),这两种模式中膜的作用并不是将微生物从出水中分离出来。" x" c. \4 H+ Y5 U1 M4 u" p2tech.cn
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