膜分离原理

PALLFiltration.Separation.Solution.TM膜分离原理PALLFiltration.Separation.Solution.TM分离膜种类分离原理分类膜种类膜功能分离驱动力透过物质截留物质微滤多孔、去除微粒压力差水、溶剂、溶解物悬浮物、细菌类、微粒子超滤去除胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、乳胶、微粒子反渗透/纳滤去除盐类及低分子物压力差水、溶剂无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD等透析去除盐类及低分子物浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、尿素、尿酸、糖类、氨基酸电渗析去除离子电位差离子无机、有机离子渗透气体去除溶液中低分子及溶剂间分离压力差浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过气体PALLFiltration.Separation.Solution.TM定义过滤/分离范围颗粒尺寸10-410-310-210-11.010102103(微米)平均分子量10020020,000500,000不溶有机物Cloth&DepthFiltersScreens&Strainers微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围RedBloodCellsLatexEmulsionsOilEmulsionsPaintPigmentBacteriaSandHumanHairProtein/EnzymesCarbonBlackVirusAtomicRadii可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸不溶有机物滤布和深层过滤器筛网和滤网微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围红细胞乳胶油乳剂油漆颜料细菌沙粒人发蛋白/酶碳粒病毒辐射原子可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸PALLFiltration.Separation.Solution.TM尺寸定义1微米(um)=10－6米英文：micron1纳米（nm)=10－9米英文：nanometer1埃(Å）=10－10米英文：“angstrom”微米孔径(um)近似分子量（KD)1.210000.610000.24000.12000.051000.01200.00510PALLFiltration.Separation.Solution.TM滤材孔微滤膜分离功能利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去各种悬浮微粒（胶体、细菌等）渗透液(滤出液，下游)原料液(进料液，上游)PALLFiltration.Separation.Solution.TM定义小颗粒的相对尺寸8.040人发直径裸眼可见最小颗粒花粉红细胞酵母和真菌6.0100um806020105.0沙雷氏菌假单胞菌0.43.02.01.00.80.60.50.34.0umPALLFiltration.Separation.Solution.TM小颗粒的相对尺寸大硅胶颗粒(20um)铅笔墨点(40um)红细胞(7mm)酵母细胞(3um)典型细菌(0.2mm)PALLFiltration.Separation.Solution.TM微过滤机理PALLFiltration.Separation.Solution.TM三种过滤机制直接拦截惯性撞击扩散拦截PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截液体中的基本过滤机制本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸大于其孔径的颗粒PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截颗粒大于孔径PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截绝对截留-颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除容污能力可以用弯曲结构提高筛网无此作用PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截不规则形状的颗粒/方向性多个颗粒同时撞击到同一个滤孔PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截不规则形状的搭桥PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截多个小颗粒的搭桥PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线运动的惯性颗粒离开流体主流而撞击到滤材上PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面,因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。这将增加该过滤机理的有效性。PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击颗粒被机械拦截或被吸附拦截在气体中比在液体中更有效.对大于0.5-1.0微米的颗粒很有效.PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击结果被吸附表面相互作用电荷不同范德华力(VanderWaals)拦截尺寸小于滤孔的颗粒由于:PALLFiltration.Separation.Solution.TM表面吸附作用PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta正电势:滤材所带的正电荷捕捉带负电的污染物絮凝:添加高分子电解质(例如淀粉)使细颗粒凝聚成较大的颗粒进而形成滤饼助滤剂:添加助滤剂(例如：硅藻土)以形成滤饼液体过滤的辅助方式PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta正电势Zeta正电势是颗粒在水溶液中表面产生的动电学吸引力(电荷)带电的颗粒将被带相反电荷的滤材表面吸引并由于这些力而被牢固阻截PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta正电势颗粒接触到滤材表面由于吸引力而被阻截带负电的污染物水溶液带正电的滤材PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附/Zeta电势细菌支原体病毒酵母大多数需过滤的颗粒都带负电，例如：硅颗粒细菌内毒素(热源)蛋白分子PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截气体分子(作随机运动)碰撞小颗粒或雾滴布朗运动(Brownianmotion)碰撞的结果，增加了颗粒碰撞过滤介质的机会仅在气体中有效PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截气体分子作布朗运动PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截分散在气体分子中的小颗粒或雾滴受到撞击发生位移PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截被随机运动的气体分子碰撞的颗粒撞击到过滤介质上并被吸附截留PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。这将增加过滤机制的有效性。PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度的污染物对细小颗粒(小于0.1-0.3微米)非常有效如果一个气体过滤器在湿润环境中运行，它的去除能力即变为液体精度PALLFiltration.Separation.Solution.TM小结过滤介质的过滤/分离效率由于直接拦截惯性撞击扩散拦截的共同作用而增强PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤机理总结直接拦截惯性撞击扩散拦截PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤机理及其效率0.010.1110100颗粒直径(um)5060708090100效率(%)0.3直接拦截扩散拦截惯性撞击PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤精度PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤器性能测试的目的是什么?•模拟与预测使用性能•指定去除精度•测量性能一致性•识别过滤器特征PALLFiltration.Separation.Solution.TM依据绝对精度或公称精度如何确定过滤器的性能呢？PALLFiltration.Separation.Solution.TM公称精度•公称精度的定义：基于大于或等于给定尺寸所有颗粒的某一去除百分数，由过滤器厂商指定的有争议的微米数值。它几乎没有好的详细说明，也无再现性。•noNon-fixedporeconstruction1.有争议的微米精度2.由制造商自己指定3.去除重量百分比4.可变的、不可再现的下游流体质量5.非固定孔结构PALLFiltration.Separation.Solution.TM重量与数量One½”marbleinabarrel.256billion2µmparticles12.6mg/lPALLFiltration.Separation.Solution.TM独创的绝对精度定义•在指定试验条件下能够通过过滤器的最大刚性球形颗粒的直径。•它是过滤器元件中最大开孔的标志。PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤精度挑战试验方法(1µm)微粒挑战•玻璃珠•中等硅土试验粉尘•粗硅土试验粉尘•乳胶球形颗粒•聚苯乙烯球形颗粒PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤精度挑战试验方法(1µm)生物学挑战•细菌•支原体•噬菌体•热原PALLFiltration.Separation.Solution.TM绝对精度试验程序污染悬浮物压力罐试验过滤器收集容器显微检测分析膜片PALLFiltration.Separation.Solution.TM玻璃珠试验显微镜评估原理穿透试验过滤器的最大玻璃珠？用显微镜刻度评定最大玻璃珠尺寸1.4PALLFiltration.Separation.Solution.TM什么是F-2试验?•一种采用“单次通过”方式试验水相应用过滤器的快速半自动方法•基于采用“多次通过”方式评价液压器的试验系统......最初由Oklahoma州立大学开发并称之为“OSU试验”。F-2试验现在也称之为“改进OSU-F-2试验”PALLFiltration.Separation.Solution.TMF-2试验装置示意图TestFilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTestElementpAutomaticParticleCountersClean-upFilterPALLFiltration.Separation.Solution.TMF-2试验优点•所用SAE（美国汽车工程师学会）中等试验粉尖对实际污染物具有很好的代表性。•污物载荷更符合实际。•挑战能进行至过滤器堵塞。•对整个过滤器性能可得到更多信息。PALLFiltration.Separation.Solution.TM结果表达由计数器读数计算“过滤比”或称“Beta比”，符号上游大于直径x的微粒数x=下游大于直径x的微粒数PALLFiltration.Separation.Solution.TM取得数