膜過濾器是一種將膜以某種形式組裝在一個基本單元設(shè)備內(nèi),然后在外界驅(qū)動力作用下實現(xiàn)對混合物中各組分分離的器件,它又被稱為膜組件或簡稱膜分離器。在實際生產(chǎn)中,除選擇適用的膜外,膜器件的類型選擇、設(shè)計和制作的好壞,將直接影響到過程最終的分離效果。
工業(yè)上常用的膜器件型式主要有:板框式、圓管式、螺旋卷式、中空纖維式和毛細管式等5種類型。
板框式
框式膜器件主要是由許多板和框堆積組裝在一起而得名,其外觀很像普通的板框式壓濾機。所不同的是后者用的過濾介質(zhì)為帆布等,而前者用的是膜。
板框式膜器件主要用于液體分離過程,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,它是以隔板、膜、支撐板、膜的順序,多層交替重疊壓緊組裝在一起制成的。隔板表面上有許多溝槽,可用作原料液和未透過液的流動通道;支撐板上有許多孔,可用作透過液的流動通道。當原料液進入系統(tǒng)后,沿溝槽流動,一部分將從膜的一面滲透到膜的另一面,并經(jīng)支撐板上的小孔流向其邊緣上的導(dǎo)流管排出。
板框式膜器件的特點主要有:
(1)組裝簡單。與圓管式、螺旋卷式和中空纖維式等相比,板框式膜組件的最大特點是制造組裝比較簡單,裝置的體積比較緊湊,當處理量增大時,可以簡單地通過增加膜的層數(shù)來實現(xiàn)。
(2)操作方便。板框式膜器組件在性能方面與圓管式相似,由于原料液流道的截面積可以根據(jù)實際情況適當增大,因此其壓力損失較小,原液的流速可以高達1 ~5m/s,同時,由于流通的截面積比較大,因此原液中即使含有一些雜質(zhì)異物也不易堵塞流道,從而提高了對處理物料的適應(yīng)能力。另外,還可以將原液流道隔板設(shè)計成各種形狀的凹凸波紋,使流體易于產(chǎn)生湍流,減少污染,提高分離效率。此外,板式膜損壞后替換相對容易些。
(3)膜的機械強度要求高。板框式膜器件的缺點是對膜的機械強度要求較高。由于膜的面積可以大到1.5m2,如果沒有足夠的機械強度將難以安裝、更換和經(jīng)受住湍流造成的波動。此外,需要密封的膜的邊界較長,對各種零部件的加工精度要求較高,從而增加了成本。而板框式膜組件的流程比較短,加上原液流道的截面積較大,因此,單程的回收率比較低,需增加循環(huán)次數(shù)和泵的能耗。不過,由于這種膜組件的阻力損失較小,可進行多段操作來提高回收率。
板框式膜器件主要應(yīng)用于超濾(UF)、微濾(MF)、反滲透(RO)、滲透汽化(PV), 和電滲析(ED)。