东丽新一代化学耐久性反渗透膜技术的研发与应用

全国石油和化工行业废水处理及污泥处置技术年会东丽最新耐久性反渗透膜—“拓夫TM”TorayNewProduct—TOUGHTM赵杰2012年1月8日于北京蓝星东丽膜科技（北京）有限公司目录目录1蓝星东丽公司简介2东丽化学耐久性反渗透膜技术的研发与应用2东丽化学耐久性反渗透膜技术的研发与应用2公司简介‹循环经济政策需要‹循环经济‹节能减排‹中国是全球最大的反渗透膜应用市场国家战略‹中国是全球最大的反渗透膜应用市场‹迫切需要掌握核心的反渗透膜技术，摆脱进口依赖‹蓝星与东丽合资建厂得到中国政府的大力支持技术引进‹引进全球先进制膜技术‹为中国水安全、环境保护做出贡献‹为中国水安全、环境保护做出贡献3母公司简介——强强联手40年膜技术研究和产品开发经验世界领先的膜厂商——东丽40年膜技术研究和产品开发经验少数拥有全系列膜技术与商业化膜产品的厂家之一全球242家附属和相关化学产品企业全球242家附属和相关化学产品企业2010年销售额达190亿美元中国化工旗下核心企业集团先进的膜工业和水处理公司——蓝星全球45家工厂，17所研究所2010年销售额456亿元人民币拥有丰富的水处理应用经验4先进技术-中国制造TBMC（中国北京）TMUS(美国SanDiego)2006年日本爱媛工厂扩产；东丽(日本爱媛)年日本爱媛工厂扩产；2007年美国工厂建成；2009年建立中国合资工厂，2011年1月正式投产。5东丽耐久性反渗透新膜“拓夫TM”“拓夫TM”反渗透膜TOUGHTMROMembraneToughOperation,UGetHappy拓夫TM开创“红膜时代”6拓夫TM开创“红膜时代”1.“TOUGHTM”规格书以及新技术-新产品“TOUGHTM”反渗透膜规格书新技术说明2.化学耐久性试验-新技术说明-强酸碱(pH1-13)清洗试验&强碱(pH13)浸泡试验-余氯（1,000ppmhr）接触试验-中试试验3.其他的改进措施新型的外包装-新型的外包装-采用宽流道格网-采用新型的ATD排气构造4.结论及问答7一、“TOUGHTM”规格书以及新技术1.新产品“TOUGHTM”开发理念2新产品“TOUGHTM”反渗透膜规格书TOUGHTM2.新产品TOUGHTM”反渗透膜规格书3.新技术说明8东丽反渗透新膜“拓夫TM ”—开发理念故障原因化学耐久性分析其它因数不恰当的预处理污堵/性能下降余氯泄漏/氧化膜元件损坏不恰当的操作膜元件化学清洗RO能否耐余氯攻击高压差—34mil错误的化学品添加RO能否耐强酸碱长期保存新方法不确定因数使用便捷化学耐久性东丽新膜的目标9丽新膜标“拓夫TM”反渗透膜拥有最高的脱盐率和产水量，且在苛刻的操作条件下维持稳定的性能。TOUGHTMROprovidestheHighestSRandPermeateandkeepsStablePerformanceattoughOperation.东丽反渗透新膜“拓夫TM”—TM720DTM720D-400与现有产品规格比较表最高脱盐率&最高产水量的苦咸水反渗透膜品牌型号测试条件流量(GPD)脱盐率(%)流道宽度（mil）化学清洗pH范围TM720D‐4002000ppm NaCl1.55MPa,15%RecpH711,000ave.  99.80341‐13min9965Toray蓝星东丽15%Rec,pH7min.  99.65TM720‐4002000ppm NaCl1.55MPa,15%RH710,200ave.  99.7311‐1215%Rec,pH7min.  99.0Dow陶氏BW30‐400/34i2000ppm NaCl1.55MPa,10,500ave.  99.5341‐13陶氏15%Rec,pH8min.  99.0Hydranautics海德能PROC102000ppm NaCl1.55MPa,15%R10,500ave.  99.75341‐1310海德能PROC1015%Rec,pH6.5‐7.510,50034113min.  99.6东丽反渗透新膜“拓夫TM”—技术规格TM720D-400膜元件型号标准脱盐率%透过水量gpd(m3/d)有效膜面积ft2 (m2)给水流道宽度(mil)gpd(m/d)ft(m)(mil)TM720D‐40099.811,000 (41.6)400 (37)34测试条件：操作压力225psi(1.55MPa)使用极限条件：最高操作压力600psi(4.1MPa)测试液温度77ﾟＦ(25℃)测试液浓度2000mg/L(asNaCl)单只膜元件水回收率15％最高进水流量70gpm(382m3/d)最高进水温度113ﾟＦ(45℃)最大进水SDI5测试液pH7单支膜元件最低脱盐率99.65％最小透过水量8,900gpd(33.6m3/d)进水自由氯浓度＜0.1mg/L连续运行时进水pH范围2‐11化学清洗时进水pH范围1‐13单个膜元件最大压力损失20psi(0.14MPa)单个膜组件最大压力损失60psi(0.42MPa)11东丽反渗透新膜“拓夫TM”—新技术新技术要点1：聚酰胺基本功能层的构造稳定化——采用分子设计技术，使分离层膜表面亚纳米级细孔分布更均匀，开孔率更高聚酰胺功能层分子设计聚酰胺功能层分子设计分子设计小孔径分子设计小孔径小孔径大孔径大孔径12新技术要点2：聚酰胺功能层立体构造的稳定化东丽反渗透新膜“拓夫TM”—新技术新技术要点2：聚酰胺功能层立体构造的稳定化——采用精密界面聚合技术，使分离层的架桥聚酰胺立体构造更具稳定性不稳定的高阶结构聚酰胺分子化学品(pH,ClO-)径大孔径小孔径聚酰胺热力学分析聚酰胺热力学分析稳定的高阶结构从热量预测从热量预测小变化小孔径从热量预测聚酰胺分子化学品(pH,ClO-)13聚酰胺分子二.化学耐久性试验1.强酸碱(pH1-13)清洗试验&强碱(pH13)浸泡试验TOUGHTM2.余氯（1,000ppm·hr）接触试验3.中试试验3.中试试验14东丽反渗透新膜“拓夫TM”—出色的化学耐久性2-1.强酸碱（pH1-13）清洗试验&强碱（pH13）浸泡试验9试验目的9试验过程9试验结果9试验结果9结论15出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡9实验目的z通过强酸（pH=1）和强碱（pH=13）化学药剂的频繁清洗，确定东丽TOUGHTM膜元件的酸碱耐久性。z通过强碱（pH=13）浸泡试验，确定东丽TOUGHTM膜元件的碱耐久性。z与其他RO膜元件的性能进行比较。试验测试膜元件规格参数试验测试膜元件规格参数公司TorayB公司膜材质聚酰胺聚酰胺膜材质聚酰胺聚酰胺膜型号TOUGHTM苦咸水膜标准脱盐率(%)99.899.5产水量gpd(m3/d)11000(416)10500(40)产水量gpd(m/d)11000(41.6)10500(40)有效膜面积ft2(m2)400(37)400(37)操作压力225psi(1.55MPa)溶液温度77ºF(25ºC)测试条件溶液温度77ºF(25ºC)溶液浓度2000mg/L(asNaCl)单只元件回收率15%溶液pH7816出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡酸碱清洗试验过程标准评价碱洗（pH13)纯水冲洗9实验过程标准评价—碱洗（pH13)—纯水冲洗—酸洗（pH1）—纯水冲洗—标准评价重复上述步骤30个周期强碱浸泡试验过程强碱浸泡试验过程标准评价—碱浸泡（pH13)—纯水冲洗—标准评价重复上述步骤15个周期（其中在第5、10、酸碱清洗试验装置重复上述步骤15个周期（其中在第5、10、15周期分别进行了一次酸洗）RO膜元件标准测试装置测试条件：测试条件：2000mg/LNaCl水溶液,25℃,pH7,1.55MPa,15%回收率17出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡9试验结果30周期的酸碱清洗膜元件脱盐率和产水量的变化-30周期的酸碱清洗，膜元件脱盐率和产水量的变化-30周期酸碱清洗后的全压力试验，膜元件脱盐率和产水量的变化-15周期强碱（pH13）浸泡，膜元件脱盐率和产水量的变化周期强碱（p）浸泡，膜元件脱盐率和产水量的变化-15周期强碱（pH13）浸泡后的全压力试验，膜元件脱盐率和产水量的变化18出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡z30周期的酸碱清洗(pH1~13)，膜元件脱盐率和透水量的变化试验条件：一周期酸碱清洗=1hr碱液(pH13)循环浸泡+1hr酸液(pH1)循环浸泡+标准测试100.0 BWRO (TOUGH)BWRO (B company)60.0 ClBWRO (TOUGH)BWRO (B company)99.4 99.7 %)‐NaCl30.0 45.0 meate(m3/d)‐Na98.8 99.1 SR(0.0 15.0 Flow of permnew 1st2nd3rd5th10th15th20th25th30thcycle numbernew 1st2nd3rd5th10th15th20th25th30thcycle number注冲洗小时经过30周期的强酸、强碱清洗，膜元件的脱盐率都略有下降，产水量上升注：BWRO（Bcompany)预冲洗100小时19出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡z膜元件全压力测试以及系统模拟计算——30周期清洗后不同压力下的脱盐率以及产水量数据BWRO(TOUGH)BWRO(Bcompany)BWRO(TOUGH)BWRO(Bcompany)99.70 100.00 BWRO (TOUGH)BWRO (B company)45.0 60.0 /d)‐NaClBWRO (TOUGH)BWRO (B company)99.10 99.40 SR(%)‐NaCl15.030.0 of permeate(m3/98.80 0.70 0.80 0.90 1.00 1.20 1.55 pressure(MPa)0.0 15.0 0.70 0.80 0.90 1.00 1.20 1.55 Flow o()pressure(MPa)pressure(MPa)运行压力(M)系统脱盐率（%）RO系统模拟条件水质：2000mg/LNaCl产水量（3/d）膜元件脱盐率（%）30周期清洗后膜元件性能参数RO系统模拟计算结果(Mpa)（%）TOUGHTM0.9798.7B公司1.0398.1水质：2000mg/LNaCl通量：23LMH回收率：75%温度：25°C（m3/d）（%）TOUGHTM51.799.7B公司45.899.520TOUGHTM膜元件在不同的压力下拥有较高的脱盐率和产水量；经过30周期清洗后的TOUGHTM膜元件，还能够在低运行压力下保持较高的系统脱盐率出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡z强碱(pH13)浸泡试验-脱盐率和产水量的变化试验条件：一周期浸泡试验=16hr浸泡+8hr标准测试100.0 BWRO (TOUGH)BWRO (B company)60.0 BWRO (TOUGH)BWRO (B company)99.6 99.8 Cl45.0 m3/d)‐NaCl99.2 99.4 SR(%)‐NaC15.0 30.0 ow of permeate(99.0 New24acid79acid1214acidCleaning time （time）0.0 New24acid79acid1214acidFloCleaning time （time）在强碱(pH13)的浸泡下，膜元件的脱盐率都较为平稳，产水量有上升趋势酸洗对TOUGHTM膜元件的性能变化有一定的影响21酸洗对膜元件的性能变化有定的影响脱率变出色的化学耐久性—强酸碱清洗&强碱浸泡z强碱(pH13)浸泡全压力测试试验-脱盐率变化新膜浸泡10天浸泡15天+酸试验条件：一周期浸泡试验=16hr浸泡+8hr标准测试新膜浸泡10天浸泡15天+酸100.00 BWRO (TOUGH)BWRO (B company)100.00 BWRO (TOUGH)BWRO (B company)100.00 BWRO (TOUG