多功能膜分离设备

一、膜分离制氧基本原理 气体在膜中传质过程的研究推算起来实际已有100多年历史了，人们对单一的气体在聚合物及其膜中传送进行了大量的研究, 从而在理论上得到了较好的发展。然而, 膜在实际中的应用却是近几十年间的事, 较突出的例子是核武器中同位素铀的分离。直到20世纪70年代末期，气体在聚合物膜中的渗透性和选择性已发展到具有工业化经济价值时，膜才像今天这样得到大规模应用。 一般说来，膜对所有气体都是可以渗透的，只不过渗透的程度不同而已。气体透过 中空聚合物膜是一个复杂的过程，其透过机制一般是气体分子首先被吸附到膜的表面溶 解，然后在膜中扩散，最后从膜的另一侧解吸出来，膜分离技术依靠不同气体在膜中溶 解和扩散系数的差异来实现气体的分离。当混合气体在一定的驱动力（膜两侧的压力差或压力比）作用下，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧 化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷 和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集从而达到混合气体分离的目的。 二、膜分离制氧设备的流程 根据分离条件中压力 不同，通常我们将膜制氧分成两种不同的工艺流程，用户可根据不同的工况要求，选择适合的流程以达到最低单耗的目的。 1、 高压流程膜制氧 压缩空气经预处理系统除去油、尘埃等固体杂质及大部分的气态水,预热后进入膜分离器，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集；系统在PLC或DCS系统的控制下可实现连续稳定的输出氧气。 2、 负压流程制氧 经鼓风机后的原料空气，净化除去粉尘再进入膜分离器，渗透速率相对慢的气体，如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧富集后作为废气排出，以真空泵抽真空将渗透侧的富氧空气收集作为产品气。系统在PLC或DCS系统的控制下可连续获得稳定纯度的氧气。 三、膜分离制氧设备的特点 膜法氧氮分离设备主要特点 1、 装置工艺流程简单、结构紧凑、设备投资省 2、 装置占地面积小，可用于室内、外操作 3、 装置自动化程度高，开停车方便快捷；10分钟内达到氧浓度。 4、 无阀门切换等运动部件，不需定期更换易损件，维修量少。 5、 通过增加膜分离器，很容易扩大富氧空气产量。 6、 装置运行和维护费用较PSA法制氧低；在纯度25～35%的范围内，具有优越的性能 价格比。在助燃应用方面，它具有其它空气分离方法所不可比拟的优势，运行能耗较低。 7、 装置运行独立性强，稳定性好，可靠性高，常温低压下工作，安全性能好。 8、 装置规模可从0.2-50000 Nm3/h，产品氧气纯度可达25-45%； 四、膜分离制氧设备的基本组成 高压流程设备主要组成 /低压流程设备组成 1、空气压缩机 / 1、鼓风机组 2、空气源预处理组件/ 2、除尘、冷却器 3、空气缓冲罐/ 3、膜分离器 4、膜分离器/ 4、成品氧气缓冲罐 5、成品氧气缓冲罐/ 5、切换阀门及相应的管件 6、切换阀门及相应的管件/ 6、真空泵机组 7、自动控制、检测系统/ 7、氧气增压机 8、可扩展的增压系统/ 8、自动控制、检测系统 五、膜制氧设备安装运行条件 1、安装条件：安装现场应清洁、平整，吊车或叉车容易到达并进行安装； 2、使用环境要求：安装现场周围空气应干净、无油雾、无腐蚀气体，通风良好； 3、配套条件：电源：380V/50Hz/3相五线； 4、冷却水：符合工业用冷冻、冷却水。 六、膜制氧设备选型注意事项 1、在具体选型前首先确认对所需氧气设备最终产品气的要求，在制造厂商的建议下确定所需设备的流程； 2、考察设备设计的合理性（每一个配件的设置是否合理，必需，并发挥其最大功效）； 3、考察设备运行的可靠性（考证设备设计中保证措施的合理性）； 4、制造厂商研究开发能力、制造经验及水平； 5、 全面计算制氧设备的成本（设备价格、投入设备所必备的水、电、场地及其费用，设备的使用维护成本，设备的使用寿命），而不仅仅只考虑设备的价格。------------------------------------------------------------希望各位同行互相交流。E-mail:hongfun@hotmail.com

[em09501][em09504]微滤(MF) 又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 对于微滤而言，举个例子，艾柯超纯水设备膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1-1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 超滤(UF) 是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000-300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。 纳滤(NF) 是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60%-90%，相应截留分子量范围在100-1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 反渗透(RO) 是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点 ，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术.目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。 反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛。 膜分离的基本工艺原理是较为简单的（参见下图）。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr）单位膜面积（m2）透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。 膜分离操作基本工艺流程： 由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。 Part2：膜分离系统应用 1、澄清纯化技术－超/微滤膜系统 澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布范围广，被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等工艺过程中。 超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。 澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有：陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。 采用膜分离澄清纯化的优点： 1)、可得到绝对的真溶液，产品稳定性好； 2)、过滤分离收率高； 3)、分离效果好，产品质量高，运行成本低； 4)、缩短生产周期，降低生产成本； 5)、过程无需添加化学药品、溶媒溶剂，不带入二次污染物质； 6)、操作简便，占地面积小，劳动力成本低； 7)、可拓展性好，容易实现工业化扩产需求； 8)、设备可自动运行，稳定性好，维护方便。 2、浓缩提纯技术――纳滤膜系统 膜分离技术在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100－1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98％，而对一些单价离子、小分子酸碱、醇等有30～50％的透过性能，常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中。 纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺浓缩、中和等工艺过程。 浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有：卷式膜、管式膜。 采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点： (1)、能耗极低，节省浓缩过程成本； (2)、过程无化学反应、无相变化，不带入其他杂质及造成产品的分解变性； (3)、在常温下达到浓缩提纯目的，不造成有效成分的破坏，工艺过程收率高； (4)、可完全脱除产品的盐分，减少产品灰分，提高产品纯度； (5)、可回收溶液中的酸、碱、醇等物质； (6)、设备结构简洁紧凑，占地面积小； (7)、操作简便，可实现自动化作业，稳定性好，维护方便。 Part3：行业应用 1、制药行业 生物发酵液过滤除菌及下游分离纯化精制 树脂解析液的浓缩及解析剂回收 农药水剂、粉剂的生产应用 中药浸提液过滤除杂及浓缩 中药浸膏生产应用 合成药、原料药、中间体等的脱盐浓缩 结晶母液回收 [emot=emot_01]