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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 2019-9-9 18:33 | 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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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。
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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。
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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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# T6 T; b. g& f  B3 t8 s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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7 o' q& ^2 J- M' C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。' ^$ X4 a6 j4 d$ K) D2tech.cn
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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。3 N0 s, u' {; g3 j2tech.cn
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理想的膜构型应具有以下特点:
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1.膜面积于膜组件体积比高;
2 U) T) L5 s. a3 A7 Z/ Z2.膜进水侧湍流程度高,以促进传质;; _6 N9 h1 Y9 B* U; x0 {1 P+ V2tech.cn
3.单位产水量能耗低;
+ |! ]6 v# @& i4 t4.单位膜面积成本低;% q5 [( l- T9 }) ?  S2tech.cn
5便于清洗;* R; h' {7 y% F! r# ~' u/ k2tech.cn
6.可模块化设计。6 a  Y- E; |( `3 i  J6 q5 ~2tech.cn
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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。. s- O- H6 o/ M0 t% S) ^# \2tech.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。- v9 `8 _* K( X/ @2tech.cn
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