超滤
超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的薄膜而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理,超滤利用一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3×10000—1×10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时,水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留,从而使水得到净化。也就是说,当水通过超滤膜后,可将水中含有的大部分胶体硅除去,同时可去除大量的**物等。超滤原理并不复杂。在超滤过程中,由于被截留的杂质在膜表面上不断积累,会产生浓差较化现象,当膜面溶质浓度达到某一较**即生成凝胶层,使膜的透水量急剧下降,这使得超滤的应用受到一定程度的限制。为此,需通过试验进行研究,以确定工艺和运行条件,限度地减轻浓差较化的影响,使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。
超滤技术的关键是膜。膜有各种不同的类型和规格,可根据工作的需要来选用。早期的膜是各向同性的均匀膜,即现在常用的微孔薄膜,其孔径通常是0.05mm和0.025mm。近几年来生产了一些各向异性的不对称超滤膜,其中一种各向异性扩散膜是由一层非常薄的、具有一定孔径的多孔'皮肤层'(厚约0.1mm~1.0mm),和一层相对厚得多的(约1mm)更易通渗的、作为支撑用的'海绵层'组成。皮肤层决定了膜的选择性,水处理配件,而海绵层增加了机械强度。由于皮肤层非常薄,因此通透性好、流量大,且不易被溶质阻塞而导致流速下降。常用的膜一般是由纤维的混合物制成。近年来为适应制药和食品工业上灭菌的需要,发展了非纤维型的各向异性膜,例如聚砜膜、聚砜酰胺膜等。这种膜在pH 1~14都是稳定的,且能在90℃下正常工作。超滤膜通常是比较稳定的,若使用恰当,新城街道水处理,能连续用1~2年。暂时不用,可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超滤膜的基本性能指标主要有:水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化学物理稳定性(包括机械强度)等。
常用的水处理方法有:(一)沉淀物过滤法、(二)硬水软化法、(三)活性炭吸附法、(四)去离子法、(五)逆渗透法、(六)**过滤法。
一、沉淀物过滤法
沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除干净。这些颗粒物质如果没有清除,会对透析用水其他精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是较古老且较简单的净水法,所以这个步骤常用在水纯化的初步处理,或有必要时,在管路中也会多加入几个滤器(filter)以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多,例如网状滤器,沙状滤器(如石英沙等)或膜状滤器等。只要颗粒大小大于这些孔洞之大小,就会被阻挡下来。对于溶解于水中的离子,就无法阻拦下来。
二、硬水软化法
硬水的软化需使用离子交换法,环保水处理设备,它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子,来降低水源内之钙镁离子的浓度。
三、活性碳
活性碳是由木头,残木屑,水果核,椰子壳,煤炭或石油底渣等物质在高温下干馏炭化而成,制成后还需以热空气或水蒸气加以活化。它的主要作用是清除氯与氯氨以及其他分子量在60到300道尔顿的溶解性**物质。活性碳的表面呈颗粒状,内部是多孔的,孔内有许多约1Onm~lA大小的毛细管,1g的活性碳内部表面积高达700-1400m2,而这些毛细管内表面及颗粒表面就是吸附作用之所在。
四、去离子法
去离子法的目的是将溶解于水中的无机离子排除,与硬水软化器一样,也是利用离子交换树脂的原理。在这 使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子(H+)来交换阳离子;而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子(OH-)来交换阴离子,氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水。
五、逆渗透法
逆渗透法可以有效的清除溶解于水中的无机物,**物,热原及其它颗粒等,是透析用水之处理中较重要的一环。所谓'渗透(osmosis)是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液,其中溶质不能透过半透膜,则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方,直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前,可以在浓度较高的一方逐渐施加压力,则前述之水分子移动状态会暂时停止,此时所需的压力叫作 '渗透压 (osmotic pressure)',如果施加的力量大于渗透压时,则水份的移动会反方向而行,也就是从高浓度的一例流向低浓度的一方,这种现象就叫作'逆渗透'。
六、**过滤法
**过滤法与逆渗透法类似,水处理絮凝剂,也是使用半透膜,但它无法控制离子的清除,因为膜之孔径较大,约10-200A之间。它也可用在水处理的较后步骤以防止上游的水在管路中被污染。一般是利用进水压与出水压差来判断**过滤膜是否有效,与活性碳类似,平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。