05-FILMTECRONF膜元件特点(打印版)-12101535302198

1陶氏化学FILMTECTM反渗透膜元件特点初庆伟，田华陶氏水处理及过程解决方案2012年度DOWTMUF及FILMTECTMRO膜技术研讨会2012年12月13日,武汉2反渗透膜技术的发展历程以及陶氏化学公司的贡献FILMTECTM反渗透膜元件长期使用成功案例FILMTECTM反渗透膜元件的综合优势坚固耐用的脱盐层精密的全自动卷膜工艺内容3反渗透技术的发展历程1953年初里德等发现醋酸纤维具有良好的半透性，同年，在里德建议下，反渗透列入美国国家研究计划1960年洛布和索利拉金在加利福利亚大学成功研制出非对称CA膜，反渗透技术进入实用阶段1963年U.O.P公司的流体分部与GeneralAtomics开发了二醋酸纤维素螺旋卷式RO组件1967年杜邦研制出尼龙-66材料的中空纤维RO组件，1971年投入市场FILMTEC发明界面聚合复合膜（Cadotte，1972年）1975年美国流体推出商业化TFC螺旋卷式聚酰胺复合膜FILMTEC发明全交联聚酰胺FT30复合膜（Cadotte，1978年）NF产品研发及广泛应用（陶氏、流体、日东电工，1986年）新膜及过程发展1990年：超低压高脱盐膜1998年：抗污染膜2000年后：高脱盐高脱硼SW膜能量回收系统等）第一个大型熔剂分离工程（从润滑油中提取丁酮，1998年）21座水厂投入使用（截至1975年）4陶氏化学公司对反渗透膜技术的贡献1.1967年JohnE.Cadotte发明了微孔聚砜支撑膜，这是复合膜技术的一项重大发明，使得复合膜产水通量增加到超薄醋酸纤维素膜的两倍2.1972年JohnE.Cadotte发明了界面聚合复合膜。3.1978年JohnE.Cadotte还发明了全交联聚酰胺复合RO膜：FT30。这些发明有些被用于商品化反渗透和纳滤膜的生产，有些则广泛用于超滤膜的生产，其创造了一个40-50亿美元的工业。4.JohnE.Cadotte发明了聚哌嗪类复合NF膜5.1977年JohnE.Cadotte和其他三人在美国的明尼亚波里斯市成立了FILMTEC公司，从此，FILMTEC公司作为复合膜的发明者和复合膜合成技术及生产技术发展的领导者，引导着膜技术产业的发展。6.FILMTEC公司1985年成为美国陶氏化学公司的全资子公司。5JohnE.Cadotte陶氏化学公司的科学家，发明了全交联聚酰胺复合反渗透膜，创造了一个40-50亿美元的工业，获美国化学学会“化学界英雄”奖。6FILMTECTM反渗透膜元件长期使用成功案例1.美国羚羊谷电厂2.徐州华润电力有限公司-彭城电厂3.神华国华徐州发电有限公司4.上海石洞口第二发电厂7项目信息–地点：美国北达科他州比拉市（Beulah）–规模：118m3/h(520gpm)–用途：锅炉补给水–运行时长:17年（1992年投运）–1992年，羚羊谷发电厂安装了包含168支FILMTEC™BW30-8040膜元件的RO系统，自投运17年以来，RO系统利用密苏里河作为水源，为羚羊谷发电厂提供锅炉补给水RO系统及预处理–预处理：石英砂/无烟煤双介质过滤器、活性炭过滤器和5μm保安过滤器，RO系统前加入硫酸以将给水pH值降至7.0。换热器将RO系统前给水温度升至约24℃。–RO装置套数：4–排列：（5-2）×6–膜元件：BW30-8040运行及维护–RO膜元件每季度进行一次化学清洗（CIP）–O型密封圈、中心管和调节器在需要时进行更换运行性能–运行15年后，FILMTEC™BW30-8040膜元件仍接近于初装时的性能，进水电导率为450μs/cm，产水电导率为12μs/cm，脱盐率约为97.3%，RO系统回收率为75%。温度24°C1段进水压力15.5bar2段进水压力12.8bar浓水压力11bar给水电导率450μs/cm浓水流量39m3/h浓水电导率1390μs/cm产水流量118m3/h产水电导率12μs/cm脱盐率97.3%美国羚羊谷电厂*数据采集时间:2009年8项目信息–地点：徐州–规模：1320T/D–水源：井水–用途：锅炉补给水反渗透系统及预处理–预处理：多介质过滤器–RO装置套数：2–排列：（8-4）×6芯–膜元件：FILMTECBW30-330–通量：25LMH–回收率：75%运行性能–徐州彭城电厂隶属徐州华润电力有限公司，设计规划容量为1200兆瓦，一期工程为2×300兆瓦国产引进型机组。陶氏RO膜BW30-330在彭城电厂一期从1996年初开始运行，经过16的连续稳定运行，脱盐率依然维持在98%。徐州华润电力有限公司-彭城电厂一期2*300MW1段进水压力17.8bar进水流量75m3/h2段进水压力16.5bar产水流量55m3/h浓水压力15.2bar产水电导率10-20μs/cm给水电导率1000μs/cm脱盐率＞98%*数据采集时间:1996年-2011年12月(总计15年)9徐州华润电力有限公司-彭城电厂一期2*300MWRO膜元件：FILMTECBW30-330FILMTECRO运行时长：16年（1996年投运，2012年更换）工程公司：美迪托国际股份有限公司10徐州华润电力有限公司-彭城电厂二期2*300MW反渗透系统及预处理–预处理：多介质过滤器–RO装置套数：2–排列：（8-4）×6芯–膜元件：BW30-400–通量：25LMH–回收率：75%–RO膜元件使用时间：8年（2004~2012）–工程公司：南京中电联运行性能–陶氏反渗透膜BW30-400在彭城电厂二期从2004年开始运行，经过8的连续稳定运行，脱盐率依然维持大于98%。1段进水压力11.8bar进水流量60m3/h2段进水压力8.9bar产水流量46m3/h浓水压力5.6bar产水电导率18μs/cm给水电导率~1000μs/cm脱盐率＞98%11项目信息–地点：徐州铜山茅村–2*220MW，2004年2*1000MW，2012年四台机组共用一套除盐水系统–水源：井水–用途：锅炉补给水补给水系统流程细砂过滤---一级RO---阳床---脱气塔---阴床---混床反渗透系统–RO装置套数：3*75T/h（产水量）–排列：（9-5）×6芯–膜元件：BW30-365FR–回收率：75%–脱盐率：98%–使用时间：8年（2004~2012）神华国华徐州发电有限公司1段进水压力10.1bar进水流量70m3/h2段进水压力8.7bar产水流量53m3/h浓水压力8.4bar产水电导率~30μs/cm给水电导率~1700μs/cm脱盐率＞98%12项目信息–规模：4×60m3/h–回收率：75%–用途：锅炉补给水–启动时间：2003年–运行时长：8年–膜元件型号：BW30-365–系统排列：（8-4）×6芯反渗透预处理–重力过滤器→石英砂过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器–RO系统前加入盐酸以将给水pH值降至5.7-5.8运行及维护–反渗透系统每半年进行一次化学清洗（CIP）–O型密封圈、中心管和适配器在需要时进行更换运行性能–运行8年后，BW30-365膜元件仍能满足水质及水量要求。因为取水口处于长江入海口，由于海水倒灌，进水电导率在250-2700μs/cm之间波动，产水电导率一直能保持在20μs/cm以下，脱盐率保持在95%以上。1段进水压力15bar浓水压力13bar给水电导率250-2700μs/cm浓水流量20m3/h浓水电导率1000-10800μs/cm产水流量60m3/h产水电导率＜20μs/cm脱盐率＞95%FILMTEC--稳定的脱盐率性能（上海石洞口第二发电厂）上海石洞口第二发电厂13*数据采集时间:2003年1月-2010年1月(总计8年)95.5%FILMTEC--稳定的脱盐率性能（上海石洞口第二发电厂）14FILMTECTM反渗透膜元件的综合优势坚固耐用的脱盐层全芳香高交联度聚酰胺脱盐层没有补丁的膜片无预氯化处理高耐酸碱清洗精确的全自动卷膜工艺膜叶片更短，膜叶片数量更多精确而均匀的封胶线精确而均匀的膜叶片间隔15坚固耐用的脱盐层1.全芳香高交联度聚酰胺脱盐层2.没有补丁的膜片3.无预氯化处理4.高耐酸碱清洗16超薄脱盐层(约:0.2μm)刚性支撑层(约:40μm)支撑织物(约:120μm)FILMTEC聚酰胺复合膜特点：①全芳香高交联度聚酰胺②脱盐层更厚③脱盐层厚度分布更均匀④脱盐层无补丁聚酰胺复合膜结构图17NH2NH2+COClCOClClOCCOOHCONHCOHNn1-nNHCOHNCOCO+HCl这种全交联芳香聚酰胺膜化学，决定了其高度的化学物理稳定性和耐久性，这也是FILMTECTM膜元件更耐化学清洗，使用寿命更久的一个最重要原因。全芳香高交联度聚酰胺脱盐层18某些膜生产商生产的膜片局部有缺陷，需要补丁修补脱盐层。打上补丁的膜片会影响产水量，并加速污染，降低可清洗性，化学清洗时更易损坏。FILMTECTM膜片脱盐层更厚更均匀，决无上述缺陷，这也是FILMTECTM膜元件更耐化学清洗，使用寿命更久的另一个重要原因。FILMTEC--没有补丁的膜片19FILMTEC-没有氯化处理的膜片预氯化处理潜在的问题一些反渗透膜制造商采用预氯化处理来提高膜的初始性能：提高产水量；提高脱盐率；膜的脱盐率性能会快速衰减；对某些离子的脱除率更低(Na,NO3-,Boron,Silica,IPA,boricacid,etc.)；对高pH化学清洗条件会高度敏感；膜的寿命会大大缩短；20FILMTECTM膜元件型号最高温度≤45℃pH范围最高温度≤35℃pH范围最高温度≤25℃pH范围SW30HR,SW30ULE,SW30XLE,SW30HRLE,SW30XHR1-10.51-121-13BW30,BW30FR,BW30XFR,BW30HR,XFRLE,HRLE,LE,XLE,TW30,LP1-10.51-121-13NF200,NF2703-101-111-12SR903-101-111-12聚酰胺复合RO膜对酸洗不敏感，清洗pH范围完全不受温度影响聚酰胺复合RO膜对碱洗敏感，清洗pH受温度影响FILMTEC膜元件的清洗pH和温度范围2100.511.522.5Relativechangepermeateflow2%citricacid@pH4,40CHCl@pH2.5,35CHCl@pH2,35CHCl@pH1,25CHCl@pH1,35C清洗恢复效果较差清洗恢复效果较好酸性清洗的pH范围“HCl”相对于“柠檬酸”成本更低FILMTECTMRO膜可直接用pH=1(温度35℃)的HCl清洗酸洗pH值对去除碳酸钙垢的影响2205101520RelativechangepermeateflowpH10pH11pH122%STPP+0.8%NaEDTA@35C清洗恢复效果较差清洗恢复效果较好碱性清洗的pH范围针对严重生物污染，清洗pH往往要控制在12以上，温度在35℃以上碱洗pH值对去除生物污染的影响23RO1SystemSaltRejectionnormalizedtodesignstart-upperformance95%96%97%98%99%100%1-May-011-May-021-May-0330-Apr-041-May-051-May-061-May-0730-Apr-081-May-09CleaningCleaningCleaningReferenceCleaningCleaningCleaningCleaningCleaningCleaningCleaningCleaningMessstreckegeändertCleaningCleaning*数据采集时间:2001年5月-2009年5月(总计9年)水源：地表水99%98%脱盐率(%)FILMTEC--稳定的脱盐率性能（德国项目）24精密的全自动卷膜工艺1.膜叶片更短，膜叶片数量更多2.精确而均匀的封胶线3.精确而均匀的膜叶片间隔25浓水流道产水有效分离层产水收集流道水流给水浓水浓