板框式膜組件與流程

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

板框式膜組件與流程

最早的膜組件是于20世紀60～70年代開發(fā)出的平板超濾膜組件，使用時類似于板框壓濾機，組件被夾在一定形式的框架中間，這種結(jié)構(gòu)的組件成為板框式膜組件(plate andframe modules)，有板支撐[見圖10-13(a)]和網(wǎng)支撐[見圖10-13(b)]兩種，其中具有連通性的網(wǎng)格(板支撐組件中膜與支撐板之間的網(wǎng)格襯層)為流體的流道之一。原理上可以采用網(wǎng)格側(cè)為原料液體的進料流程(內(nèi)壓)，也可以采用網(wǎng)格側(cè)為透過物通道的流程(外壓)，但是由于膜被粘接于支撐板或網(wǎng)格上，若采用內(nèi)壓流程，耐壓性很差，當(dāng)膜兩側(cè)壓力稍大時就把膜脹破或?qū)⒄辰悠茐?，因而絕大多數(shù)的半筐膜組件均采用外壓式流程。另外，單個膜組件的膜面積較小，在使用時為了保證分離速度，需要采用較多的組件，因而衍生出組件與組

圖10-13 平板膜板框式膜組件的基本結(jié)構(gòu)和流體流程

件組合(或集裝)的問題，組件的可組合性也是在組件結(jié)構(gòu)和流程設(shè)計中必須考慮到的。

板框膜組件的結(jié)構(gòu)變化主要在外形和流道方面，但總的可變化性較小。圖10-14是早期用于分離天然氣中氦氣的平板膜板框式組件及其集成結(jié)構(gòu)。該組件的透過氣出口在膜的一側(cè)，多個組件平行疊放后透過氣串聯(lián)起來放置于密閉的耐壓容器中，運行時采用的是外壓流程。圖10-15為由板框膜組件在反滲透過程中的組合集成組件結(jié)構(gòu)和流程，該結(jié)構(gòu)有較高的膜裝填密度和較小的流道壓力損失。圖10-16為德國HUBER公司設(shè)計制作的板框膜組件、膜組件的集成結(jié)構(gòu)及其浸沒式膜生物反應(yīng)器(Sumberged Membrane Bioreactor，SMBR)，該組件為扇形，組合成集成組件圓柱狀，具有較好的安裝特性。使用時，將集成組件作為一個整體浸入生物反應(yīng)池中，透過液出口與真空系統(tǒng)連接，反應(yīng)池中的液體在負壓作用下透過膜被抽吸出來，而固體仍被截留于反應(yīng)池中。

圖10-14 分離天然氣中氦的平板膜板框式組件及其集成結(jié)構(gòu)

圖10-15 反滲透過程用板框膜組件的組合與流程

圖10-16 德國HUBER平板膜板框式膜組件及在浸沒式膜生物反應(yīng)器(SMBR) 中的集成

盡管板框式膜組件是最早獲得應(yīng)用的組件，但相對于其他形態(tài)膜的組件，它存在如下主要問題： 一 是組件中膜的裝填密度(單位空間容積內(nèi)的膜面積)較低，單個組件的通量較小；二是在應(yīng)用中進行組件組合時，需要采用大量密封墊圈，容易產(chǎn)生流體的泄漏；三是制造成本高。目前，除了在電滲析(ED)系統(tǒng)、滲透汽化(Pervaporation， PV)系統(tǒng)和少量的反滲透(RO)系統(tǒng)及高固含量/易污染的超濾(UF)系統(tǒng)中的應(yīng)用外，板框膜組件已逐漸被平板膜卷式膜組件、中空纖維膜組件代替。

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