膜的几何形状是决定整个工艺性能的关键,另外需要实际考虑的是单片膜本身组成膜组件的方式、单片膜的最佳几何形状,或者说其构型应具有以下特点:
(1)膜面积与膜组件的体积比高。
(2)进料侧具有高的湍流度以促进传质效果。
(3)单位产水量能耗低。
(4)单位膜面积造价低。
(5)方便清洗。
(6)设计上允许模块组装。
这些特点中有些是互相矛盾的,例如,提高湍流度就会引起能耗增加;只有在相对膜面积低的情况下,直接对膜进行机械清洗才有可能;生产一种狭窄流道的组件从而得到高的面积与膜组件的体积比是可能的,但是这样也会影响清洗方式和湍流度的提高。(www.daowen.com)
目前在膜工艺中主要有下列几种膜组件构型,如表10-4所示。
表10-4 膜组件构型
(续)
褶裥式卡式膜组件在平板形式中造价最低,这种组件仅用于微滤过程,通常设计成不可拆卸的单元形式;板框式膜组件最重要的商业化设计是在电渗析组件(或称为膜堆)中,一些微滤单元和一种反渗透膜组件的设计也采用板框式构型;螺旋管式膜组件具有结构简单的优点,同时在单位体积中可以有较大的膜面积,客观存在是反渗透和纳滤组件的标准构型。
当需要提高湍流度或者必须经常进行机械清洗时,一般选用大开孔的管式膜组件(直径超过5mm)。大多数无机膜均基于这种形式,它们经常做成一个个的单体,如在固体陶瓷基质中做成圆柱状的通道;对于高聚物来讲,做成管状后,其自身径向的机械强度随直径的减小而增加,直径的大小取决于壁厚,因此在某一个直径值时,无论液流从里向外,还是从外向里,管状高聚物膜都可以变得自我支撑,因而可以进行反冲洗(即用反向流进行清洗);中空纤维膜价格低廉、单位体积膜面积最大、可以自我支撑,通常采用从外向里的水渗透运行方式(但是也可以从里向外进行曝气),并且可以进行间歇反冲洗。
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