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浅析反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜处理技术各个标准

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发表时间:2018-05-12 15:47来源:浅析膜处理技术各个标准

膜产品技术指标


膜产品的相关性能指标繁多,主要有分离透过性能、物理性能和化学性能三大类,其中分离透过性能包括:产水量、水通量、纯水透过率、截留分子质量(切割分子质量)、截留率、脱盐率、回收率、最大孔径、平均孔径、孔径分布、孔隙率、气密性及完整性等;膜物理性能有:结构性能(外观、膜面积、膜厚、膜丝内外径)、机械性能(拉伸强度、爆破强度、弯曲强度、柔润指数、断裂伸长率)、电性能(荷电性、Zeta电位)、亲水性(接触角)及耐热性(最高操作温度)等;膜化学性能有:化学稳定性(化学相容性)、耐氧化性(短时余氯耐受限度、过氧化氢耐受限度)、耐酸碱性(运行及清洗pH范围)及耐污染性能等。

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膜分离透过性能反映了滤膜的适用范围,物理性能和化学性能反映了滤膜的使用条件。膜分离透过性能是膜产品最重要的技术指标,相关研究和测试方法较多,也是现有膜产品标准的主要技术内容,膜物理和化学性能指标除结构性能外,相关标准还是空白。



膜与膜组件标准分析


膜产品按膜分离过程分类为微滤(MF)膜、超滤(UF)膜、纳滤(NF)膜、反渗透(RO)膜及离子交换膜等;按膜组件型式分类可分为平板膜、卷式膜、中空纤维膜(柱式、帘式)及管式膜、碟管式膜等


通用标准

通用标准包括《膜分离技术术语》(GB/T20103—2006)和《膜组件及装置型号命名》(GB/T20502—2006)。其中GB/T20103—2006标准界定了膜分离领域包括电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体分离膜及离子交换膜的常用术语,对膜分离技术领域的221条术语进行了定义,适用于膜与膜材料、膜组件、液体分离、气体分离及其他膜分离过程。GB/T20502—2006标准规定了膜组件及装置型号的命名规则,适用于反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体分离膜、电渗析及电去离子装置。


反渗透(RO)膜标准

反渗透膜标准有4项:《中空纤维反渗透膜测试方法》(HY/T049—1999)、《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件》(HY/T054.1—2001)、《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件测试方法》(HY/T054.2—2001)和《卷式反渗透膜组件测试方法》(HY/T107—2008)。

HY/T049—1999标准规定了中空纤维反渗透膜除盐率和水通量的测试条件和测试方法,适用于进水为自来水、苦咸水及海水的中空纤维反渗透膜的测试。在测试前要进行试样制备,将膜丝用环氧树脂粘结于尼龙管或橡皮塞上,然后将固化的膜样装入测试管中在测试装置上进行测试,但对样品的制备及测试管的要求没有做出具体详细的规定或说明。水通量的测定用量筒和秒表测量,不要求恒温,测得的数据查表换算成25℃时的数值。

HY/T107—2008标准规定了卷式反渗透膜元件脱盐率、回收率、产水量、水通量、密封泄漏点及气密性6个参数的测试方法。脱盐率可按氯化钠浓度法或电导率法计算。

目前,中空纤维反渗透膜已很少见,工程中应用的几乎全为卷式反渗透膜,但是缺乏对卷式反渗透膜元件性能技术要求做出规定的标准,质检机构只能根据厂家的标称值进行质量检验,评判尺度不统一。由时代沃顿公司承担起草的海洋行业标准《卷式聚酰胺复合反渗透膜元件》发布实施后将解决这一问题。


纳滤(NF)膜标准

纳滤膜标准有1项,即《纳滤膜及其元件》(HY/T113—2008)。该标准规定了纳滤膜及其元件的分类与型号、要求、检测、检验规则等。技术要求规定了在标准条件下纳滤膜对于一价离子及二价离子的水通量和脱除率,脱盐率可按重量法或电导率法测量。一价离子以500mg/L的NaCl为测试液,脱除率应不小于30%;二价离子以2000mg/L的MgSO4为测试液,脱除率应不小于90%。


超滤(UF)膜标准

超滤膜标准有3项:《中空纤维超滤膜测试方法》(HY/T050—1999)、《中空纤维超滤膜组件》(HY/T062—2002)和《超滤膜及其组件》(HY/T112—2008)。

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HY/T050—1999规定了纯水透过率、截留分子质量及截留率的测定方法。所用标准物质聚乙二醇测试液浓度定为5000mg/L,操作上不易实现,应该给出一个允许误差范围;所用标准物质牛血清蛋白测试液浓度为1000~3000mg/L,范围太宽,不科学。关于纯水透过率的测试条件,对测试结果有重要影响的测试液温度及回收率,标准中未做出规定,缺乏严格性。

HY/T062—2002规定了中空纤维超滤膜组件的分类与型号、要求、试验方法等。其中试验方法均要求按HY/T050—1999的规定操作,但这两项标准有不对应的地方,例如在HY/T050—1999中找不到“外观检测”和“渗漏检测”的规定;另外所用术语也存在不统一,例如HY/T062—2002中“纯水通量”指标在HY/T050—1999中以“纯水透过率”表述。

HY/T112—2008规定了对超滤膜的技术要求,专门规定了用于海水预处理的超滤膜组件的技术要求。纯水通量及截留性能试验方法要求按HY/T050—1999的规定执行。另外,规定了完整性检测、渗漏检验及耐压性能试验的方法,但后两者按厂家标称的最大工作压力测试,无统一确定的测试压力规定。耐压性能试验要求在标称的最大跨膜压差下运行12~24h,测试周期过长。


微滤(MF)膜标准

微滤膜标准有6项:《微孔滤膜孔性能测定方法》(HY/T039—1995)、《中空纤维微孔滤膜测试方法》(HY/T051—1999)、《微孔滤膜》(HY/T053—2001)、《中空纤维微滤膜组件》(HY/T061—2017)、《聚偏氟乙烯微孔滤膜》(HY/T065—2002)及《聚丙烯中空纤维微孔膜》(HY/T110—2008)。

HY/T039—1995标准规定了最大孔径、平均孔径、孔径分布及孔隙率等性能指标及其检测方法。该标准适用于测定平均孔径为0.1~20靘多孔膜的最大孔径(也可用泡点压力表示)、平均孔径、孔径分布及孔隙率,测试对象为膜片。测定装置采用HY/T038—1995规定的CTL-D型膜孔径测定仪,该装置为杭州水处理中心自制,不具有通用性。

HY/T051—1999标准规定了用泡点压力法测试中空纤维微孔滤膜最大孔径的方法及水通量(又称纯水透过率)测试方法。


HY/T053—2001标准规定了微孔滤膜的产品标记、要求、试验方法等。规定了膜的厚度范围、亲水性和疏水性微孔滤膜泡点压力及通量值。泡点压力测定按HY/T039—1999规定执行,通量是将湿润的直径为47mm的膜片装在过滤器上在0.09MPa的负压条件下测得,不要求恒温,根据实测水温时的通量值,用温度校正因子换算成25℃的通量。

HY/T061—2017标准规定了壳式和无壳式中空纤维微滤膜组件的要求、检测方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于壳式和无壳式中空纤维微滤膜组件的科研、生产、使用和管理。

HY/T065—2002标准适用于气体净化用的聚偏氟乙烯微孔滤膜。过滤精度分为0.01靘和0.3靘两种,性能要求中规定了空气通量、孔隙率和截留率指标值。过滤精度与截留率采用气溶胶和完整性试验方法测定,孔隙率用汞压仪测定。

HY/T110—2008标准规定了聚丙烯中空纤维微孔膜产品的分类及型号、要求、试验方法等。分别规定了疏水性膜和亲水性膜的最大孔径、孔隙率、气体通量。对膜丝的平均直径和壁厚做出了相应的规定。最大孔径、纯水通量按HY/T051—1999规定执行,孔隙率按HY/T065—2002规定执行,标准还规定了膜丝平均直径、壁厚和气体流量的测量方法。


帘式膜标准

帘式膜标准有1项,即《中空纤维帘式膜组件》(GB/T25279—2010)。该标准适用于中空纤维帘式微孔滤膜组件和中空纤维帘式超滤膜组件两类。规定了膜组件的分类与型号、要求、检测方法、检验规则等。对外观、外形尺寸、无渗漏性及产水量做出了具体要求。产水量的测试条件:自来水,25℃,-0.02MPa。


陶瓷微孔滤膜标准

陶瓷微孔滤膜标准有3项:《管式陶瓷微孔滤膜元件》(HY/T063—2002)、《管式陶瓷微孔滤膜测试方法》(HY/T064—2002)及《陶瓷微孔滤膜组件》(HY/T104—2008)。

HY/T063—2002标准规定了管式陶瓷微孔滤膜元件的外观、尺寸公差、性能要求、试验方法及检验规则等。性能要求包括:最大孔径、平均孔径、孔隙率、纯水通量、弯曲强度及耐酸碱性能。性能测试方法按HY/T064—2002标准进行。

HY/T064—2002标准与HY/T063—2002配套。HY/T104—2008标准规定了陶瓷微孔滤膜组件的分类与型号、要求(包括主要尺寸、使用条件等)、试验方法及检验规则等。


离子交换膜标准

离子交换膜标准有1项,即《电渗析技术异相离子交换膜》(HY/T034.2—1994),该标准规定了电渗析异相离子交换膜的技术要求、试验方法及检验规则等。指标包括外观、含水率、交换容量、面电阻及选择透过率。


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