Nanostone Membrane Matters 153 - 陶瓷膜从有机聚合物造成的膜污染中完全恢复

Nanostone Membrane Matters 153 - 陶瓷膜从有机聚合物造成的膜污染中完全恢复

陶瓷膜从有机聚合物造成的膜污染中完全恢复

背景介绍

与有机膜相比,陶瓷膜具有公认的高可靠 性。陶瓷所具有的化学品耐受性、温度稳定 性、机械强度及本身所具有的高通量都使陶 瓷膜性能得到显著提升。此外,Nanostone创 新性的CM-151*陶瓷超滤膜组件与有机膜组 件实现成本平价。综合以上两点,陶瓷膜现 已成为主流水处理应用领域切实可行的工艺 选择。Nanostone陶瓷膜另一主要特性是其高 度的亲水性。

图1 - Nanostone CM-151* 陶瓷膜块片

这一主要特性在膜抗污染和受污染后膜的恢 复能力中都起着关键作用。膜抗污染性与膜 主要性能密切相关,这些性能包括膜通量、 清洗周期/频率及膜总寿命。下文将对人为投 加阳离子聚合物造成膜污染后,Nanostone亲 水性膜膜性能全面恢复的实验情况进行详细 介绍。而对有机膜而言,即使是最少量的阳 离子聚合物也会造成不可恢复的污染。

亲水性和膜抗污染性

评估膜亲水性的常规做法是测水滴在膜表面 的接触角。三相界面处形成的接触角可用 于测算膜表面能。接触角测量程序概述请 见Water Research Foundation Web Report #41021。

图2 - 接触角测量装置

接触角越小则亲水性越好。Nanostone陶瓷膜 与主要有机膜品牌不同膜材料的平均接触角 数据比较见下图。

图3 - 接触角数据

Nanostone 膜中试验证工作介绍

在过去的两年里,Nanostone对其创新性的陶 瓷超滤膜在全球范围的多个项目现场开展了 中试。除了证实陶瓷膜的基本性能外,中试 的主要目标是测试陶瓷膜应对恶劣工况的能 力,以评估陶瓷膜的整体可靠性。

这些已经开展的中试覆盖数个工业主流水处 理应用领域。中试对不同应用中的各种苛刻 工况进行了评估,包括进水中含:

  • 1,000 ppm 油 (含油废水)
  • 1,000 NTU 浊度 (反洗废水回收)
  • 30 ppm 铁 (地下水)
  • 680 ppm 悬浮固体 (冷却塔排污水)

在所有的案例中,Nanostone陶瓷超滤膜都表 现出了卓越的抗污染能力,在常规清洗后膜 渗透性得到全面恢复。

图4 - 含油废水应用案例的进水/产水

图5 - 反洗水回收中试的进水/产水

有机聚合物挑战测试

中试往未经处理的地表水中投加10 ppm阳离 子聚合物,以模拟澄清池因药剂投加过量可 能对有机膜造成灾难性后果的不利情况。

下面的结果表明,随着阳离子聚合物的投 加,净驱动压力正如预期快速上升。净驱动 压力达60 psi后进行常规的碱/酸化学清洗。 根据测试数据,陶瓷膜在阳离子聚合物投加 造成膜污染的情况下,经过常规化学清洗后 膜渗透性得到彻底恢复,从而证明陶瓷膜从 该膜污染中完全恢复。我们还对阴离子聚合 物开展了同样的实验,得到了相似的结果, 陶瓷膜同样在常规化学清洗后膜渗透性得到 完全恢复。

图6 - 阳离子和阴离子有机聚合物测试 - 膜污染可恢复

References

“Evaluation of Membrane Characterization Methods”, (Water Research Foundation, Web Report 4102, 2012); http://www.waterrf.org/publicreportlibrary/4102.pdf

Yoon, S. (2015). Membrane Bioreactor Processes: Principles and Applications. Boca Raton, FL : CRC Press, 37.