卷式膜組件與流程

時間：2023-03-24 05:41:25來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

卷式膜組件與流程

[db:作者] / 2023-02-08 00:00

卷式膜組件與流程

顧名思義，平板膜的卷式膜組件是將膜制作成卷狀，基本結(jié)構(gòu)如圖10-17所示，其特點是將一片膜夾在兩片柔性間隔網(wǎng)之間，經(jīng)卷繞、密封得到，其中膜的分離功能層表面一側(cè)(膜為非對稱膜時)為原料側(cè)。兩層網(wǎng)格分別為液體或氣體原料流體的通道和透過膜流體的通道，網(wǎng)格層的厚度隨組件中膜面積和膜通量的增大而增大。制備這種組件的關(guān)鍵是流體流道進(jìn)出口的設(shè)計，通常情況下采用的是中心管為透過物收集流道，原料流體進(jìn)口、濃縮流體(截留物或排污)出口和透過物出口在圓柱體兩端的結(jié)構(gòu)。在試驗用小型單層膜的卷式組件中，膜面積為0.2～1.0m2。

圖10-17 卷式膜組件結(jié)構(gòu)與組件內(nèi)流體流程

分離運(yùn)行過程中，透過物流體到達(dá)中心收集管的流程可達(dá)到數(shù)米(與組件的直徑有關(guān))，如此之長的流程會導(dǎo)致透過物側(cè)產(chǎn)生較大的壓力損失，進(jìn)而降低膜兩側(cè)的壓力差和通量。為解決這個問題，在工程化分離應(yīng)用中常用的卷式膜組件往往是將間隔層隔開的多片膜卷繞到中心管上，以減小透過物流體到達(dá)中心管的流程，每片膜的面積也提高到1～2m2。工業(yè)常用標(biāo)準(zhǔn)卷式膜組件的外徑為8in、長度為40in (lin=0. 0254m，下同)，膜片數(shù)為15～30、總膜面積為20～40m2，也有外徑為4in和6in的組件，它們的長度、膜片數(shù)和總膜面積也相應(yīng)地減小。目前，外徑為12in、長度為60in、膜片數(shù)為40、總膜面積為600m2的卷式膜組件已有產(chǎn)品供應(yīng)，但由于操作更難，還沒有實現(xiàn)大規(guī)模的工程化應(yīng)用。通常，人們把4～6個卷式組件經(jīng)中心管串聯(lián)起來放置到一個大直徑的耐壓長管容器內(nèi)進(jìn)一步制作成大的組件(圖10-18)。一種含有6個8in組件的典型集成組件內(nèi)的膜面積為100～200m2。

上述結(jié)構(gòu)的卷式膜組件適用的膜過程主要有反滲透、超濾、氣體分離和納濾等，運(yùn)行時壓力往往較高，密封成為膜組件設(shè)計和制作的關(guān)鍵之一。在卷式膜組件的反滲透、超濾過程處理食品、飲料等易導(dǎo)致膜污染的體系中，需要采用原料流體的錯流和一定比例的回流工藝，使膜表面流體有較高的線速度，以降低膜表面的吸附污染。其中錯流的實現(xiàn)可以通過組件結(jié)構(gòu)和流程設(shè)計實現(xiàn)。

圖10-18 卷式膜組件的集成結(jié)構(gòu)

與前面卷式膜結(jié)構(gòu)不同，另一種由平板膜制備、外形也呈圓柱狀的組件稱為折疊組件(常稱折疊濾芯)。該組件的多層材料分別具有過濾、保護(hù)、支撐等作用，也可通過不同層材料(膜)之間的孔徑梯度使不同的層有不同的截留性能。使用時，常用流程是以中心管為透過流體的收集管、外壓工藝運(yùn)行。由于采用的膜主要為微濾膜和超濾膜，折疊濾芯比較適合于氣體過濾除塵和液體中懸浮物的分離。

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