膜的組件介紹———————————————╮
╰———the introduction of membrane modules
有機(jī)管式膜組件就目前常用的幾種膜組件結(jié)構(gòu)來說，管式膜組件是最抗污染和最易清洗的.管式膜抗污染、易清洗，可容易實(shí)現(xiàn)海綿球機(jī)械清洗，但是其單位體積的膜面積最小，造價(jià)遠(yuǎn)高于其他結(jié)構(gòu)膜組件。因此管式膜組件一般應(yīng)用于物料含固量高，回收率要求高，有機(jī)污染嚴(yán)重并且難以運(yùn)用預(yù)處理的環(huán)境，其在果汁和染料行業(yè)運(yùn)用非常成功，特別是染料行業(yè)幾乎全采用管式膜。
無機(jī)陶瓷膜的工業(yè)組件基本都是管式膜結(jié)構(gòu)，這主要由其加工工藝—燒結(jié)的方式所決定。陶瓷膜的主要特點(diǎn)是可以耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿氧化劑，抗物理磨損能力強(qiáng)，并且使用壽命長，一般為3-5年，這些是有機(jī)膜無法具備的。其膜系統(tǒng)一般提供反沖洗裝置，而復(fù)合結(jié)構(gòu)的有機(jī)膜是不能進(jìn)行反沖洗的。目前陶瓷膜系統(tǒng)主要應(yīng)用于高溫、高堿性廢水處理，原蒸發(fā)濃縮領(lǐng)域，果汁、糖等黏度高的食品飲料、顏料，發(fā)酵液和啤酒發(fā)酵罐底部廢液處理。膜的長度一般為1M，太長容易折斷。操作壓力進(jìn)出口端一般分別為3－5bar/2－3bar，壓力通常損失1－1.5bar，最大承受壓力10bar。膜管內(nèi)流速一般為4－6m/s 流速，進(jìn)料流量通常為循環(huán)流量的10%。一般要求100－150um的預(yù)過濾。
金屬管式膜組件
另一類目前常用的管式膜是金屬膜。金屬膜是在上世紀(jì)70—80年代為解決在高溫、高壓及一些高黏度的條件下微小物質(zhì)的分離而發(fā)展起來的一種過濾技術(shù)，最早的技術(shù)原型是金屬“濾棒”，后發(fā)展出錯(cuò)流過濾的形式而發(fā)展成膜過濾技術(shù)。該技術(shù)的主要代表是美國Graver公司的Secpter金屬膜。作為一種微濾技術(shù)，它的過濾孔徑一般在0.1微米以上，與無機(jī)陶瓷膜具有基本相同的截留分離性能，只是更加適合在高溫和高壓的條件下使用。目前其主要應(yīng)用于催化劑的回收（高溫），玉米糖漿中糖泥的過濾（高黏度）和生物發(fā)酵液的過濾。
卷式膜組件在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用是極為廣泛和極其成功的。螺旋卷式結(jié)構(gòu)，簡稱卷式結(jié)構(gòu)。它由多葉膜袋組成，每一葉膜袋由兩片膜正面相背的膜片、置于兩片膜片間的產(chǎn)品水流道和放置在膜表面的進(jìn)水湍流網(wǎng)格流道組成，該膜袋三邊用膠粘劑密封，第四邊開口于有孔的產(chǎn)水收集管上。
卷式膜組件的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）單位體積內(nèi)膜的填充密度相對較高；（2）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，價(jià)格低廉 ；（3）制造工藝簡單；（4）安裝操作方便 ；（5）有進(jìn)料分隔板，物料的交換效果良好。 其缺點(diǎn)在于：（1）難以清洗，因此對物料的預(yù)處理要求嚴(yán)格；（2）滲透液流體流動(dòng)路徑較長 ；（3）膜必須是可焊接或可粘連的；（4）膜元件如有一處破損，將導(dǎo)致整個(gè)元件失效。
平板膜組件平板膜組件在膜技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的初期就已經(jīng)廣泛使用，其早期的結(jié)構(gòu)簡單，主要由（1）平板膜，（2）支撐膜的平盤，（3）進(jìn)料邊起流體導(dǎo)向作用的平盤三部分構(gòu)成。其突出優(yōu)點(diǎn)是，每兩片膜之間的滲透物都是被單獨(dú)引出的，因此可以通過關(guān)閉個(gè)別膜組件來消除操作中的故障，而不必使整個(gè)膜組件停止運(yùn)轉(zhuǎn)。其更換單對膜片很方便，膜片在加工中也無需象卷式需要粘合才能使用，并且換膜片的成本是所有膜系統(tǒng)中最低廉的。甚至可以簡單地增加膜的層數(shù)實(shí)現(xiàn)增大處理量的目的。
其缺點(diǎn)是（1）該系統(tǒng)需要個(gè)別密封的的數(shù)目太多，（2）內(nèi)部壓力損失也相對較高（取決于物料轉(zhuǎn)折流動(dòng)的狀況），（3）其對膜的機(jī)械強(qiáng)度要求較高，（4）由于組件流程較短，其單程的回收率較低，（5）其組件的裝填密度較低，一般為30-500m2/m3,(6)組件基本都由不銹鋼制作，成本昂貴。 平板膜組件在發(fā)展過程中為了更大程度的提高其抗污染能力，各生產(chǎn)廠家都對支撐膜的平盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大幅度的改良，使平盤上具有各種類型的凹凸結(jié)構(gòu)，目的在于增加物料流動(dòng)的湍流程度以減小濃差極化。 通過結(jié)構(gòu)上的改良，平板膜組件目前廣泛運(yùn)用于含固量較高的發(fā)酵、食品行業(yè)。其在工藝上取代了傳統(tǒng)的絮凝、板框過濾，并成功解決了以往絮凝、助濾處理發(fā)酵液時(shí)帶來的3-10%的產(chǎn)品損失。 平板膜組件在使用中受以下條件限制：（1）不能用于強(qiáng)酸強(qiáng)堿的場合 ；（2）耐有機(jī)溶劑性能較差；（3）不能用于高溫場合 ；（4）膜組件單位體積內(nèi)的膜面積較小。
中空纖維式膜組件
中空纖維式膜組件最早是由美國Dow公司采用醋酸纖維素為原料研制成功，并在工業(yè)上得到應(yīng)用。中空纖維式膜在結(jié)構(gòu)上是非對稱的。與管式膜不同，其抗壓強(qiáng)度靠自身的非對稱結(jié)構(gòu)支撐，可承受6MPa的靜壓力而不會(huì)被壓實(shí)。由于纖維管徑細(xì)小，一般為幾十到幾百μm，因此中空纖維式膜組件是填充密度最高的一種膜組件。按其作用方式不同可分為內(nèi)壓式和外壓式兩種。采用何種封裝方式及進(jìn)料采用外壓式還是內(nèi)壓式取決于組件被用于何種分離過程和料液的性質(zhì)。當(dāng)料液走在纖維外時(shí)，可平行于纖維流動(dòng)，也可通過位于纖維束中心的多孔分布作徑向流動(dòng)。
