• 較聚合物膜來說,陶瓷膜的優勢在哪里?

      發布時間:2018-04-20

      世界范圍內的水資源短缺以及人口增長的增加導致了水生產和再利用必須變得更加高效。使用大量水的行業,包括食品和能源行業,越來越注重可持續過濾解決方案,以提高工業用水的重復使用效率。雖然絕大多數應用都使用陶瓷膜,但新型高品質多孔陶瓷膜正在開發作為創新過濾系統的一部分,旨在提高過濾效率,減少維護停機時間并降低能耗。

      過濾系統基礎知識

      聚合物或陶瓷管膜目前用于清潔,保存和再利用各種工業和公共廢水應用中的水,包括污水處理廠,建筑物,甚至游輪。目前,聚合物膜約占膜過濾市場的75%,陶瓷占其余25%的大部分(以及少量其他材料,如金屬膜)。圖一顯示了各種可用的過濾分離過程,并概述了它們在特定應用中的用途。

      用于廢水應用的可持續陶瓷膜.png 

      圖一  過濾光譜圖

      陶瓷膜的使用在乳品生產和果汁澄清中很常見,而聚合物目前在廢水處理領域占主導地位。由于采購價格較低,使用聚合物膜的系統在廢水過濾市場中普遍存在。然而,雖然聚合物膜的制造成本比其陶瓷等同,但聚合物系統需要更頻繁的過濾器更換。

      與陶瓷膜相比,聚合物膜的低電阻性能限制了它們可以使用的應用的數量。一般來說,陶瓷膜過濾模塊外殼通常是金屬的,它為加工侵蝕性介質設置了限制,而不是過濾器本身。相反,當聚合物膜用于惡劣環境時,過濾材料將首先磨損。另外,對于給定的孔直徑,通過陶瓷膜的流速可以高于穿過聚合物膜。陶瓷過濾裝置也需要較低的壓力(以及較少的能量)來循環流體。

      隨著中水回用成為更重要的問題,一些要求極高的工業應用面臨著需要濾除越來越具有挑戰性的介質。由于陶瓷膜的材料具有卓越的耐化學性和耐磨性,因此在某些應用中,它們的使用優于聚合物膜。

      并且陶瓷可以承受0-14的pH值,聚合物膜只能承受更窄的pH范圍; 它們可以被定制以抵抗中性,酸性或堿性pH,但是通常不是所有三種范圍都具有相同的材料。陶瓷膜也適用于高溫應用。它們可以進行滅菌或蒸汽清洗以用于特定應用,例如在醫療行業中,這對于聚合物是不可能的。而且,陶瓷具有更高的強度和剛度,使其在壓力下比聚合物材料具有更好的尺寸穩定性。

      在含有油或脂肪酸(例如表面活性劑)的水的過濾中,通常需要破乳化學分散劑來限制聚合物膜表面上的有機污垢層的形成。已經發現高質量的陶瓷膜在不需要分散劑添加劑的情況下更能抵抗結垢。

      雖然陶瓷和聚合物的結垢是不可避免的,但是對于采用現場清洗(CIP)工藝的系統來說,陶瓷可以提供更廣泛的選擇。在某些應用中,膜必須用苛刻的化學品清洗,并能夠承受來自兩個方向的高壓。在反沖洗過程中這是特別必要的,以防止在膜表面或孔中形成污垢層,導致膜的過濾能力降低。

      例如,過氧化物化學清潔劑或高溫蒸汽清潔對于陶瓷是可以接受的,但是對于聚合物來說可能是一個問題。一種燃燒的高溫空氣凈化處理可用于陶瓷,但可能會熔化聚合物膜。當使用陶瓷膜時,可以在不中斷過濾過程的情況下自動執行CIP操作,但是對于聚合物膜來說這更困難。

      在各行業正在采用水再利用和保護方法的同時,他們正在努力減少這些活動在其設施上的占地面積。膜選擇和設計在減少使用這些系統的企業或公共建筑中的設施占地面積方面發揮著作用。由于其設計和幾何結構的多功能性,新開發的陶瓷膜可以實現非常緊湊(每單位體積單位膜增加的表面積)。陶瓷過濾模塊的緊湊性和改進設計也有助于提高此類系統的能效。

      綜上所述,相對于聚合物膜來說,陶瓷膜在水生產及水處理中的應用會更加廣泛。


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