陶瓷膜应用技术论文集
陶瓷膜分离技术应用文集目录
一、陶瓷膜在油田采出水处理系统中的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1
二、印钞废水处理技术┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11
三、陶瓷膜回收钛白粉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉14
四、陶瓷膜处理醋原液┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15
五、陶瓷膜在生物医药产品精制中的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19
六、无机膜在微米与亚微米固液分离中的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉20
七、膜分离技术在中药提取液中的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉23
八、谷氨酸发酵液除菌┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉29
九、膜设备用于大豆食品领域┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉30
十、无机膜、有机膜和化学法处理乳化油的比较┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉33 十一、陶瓷膜在芦荟产业中的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉35 十二、赖氨酸发酵液除菌┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉41 十三、陶瓷膜在果汁生产中的应用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉43
采用陶瓷膜及其配套工艺在油田
采出水处理系统中的应用
摘要
无机膜分离技术是近年国际上发展迅速的高新技术之一，已经在化工、食品、医药、环保等行业的分离、浓缩、提纯过程中显示出突出的优势和广阔的前景。并为油田采出水的处理拓宽了研究空间，国内外均有一些方向性的研究。如加拿大西部油田采出水采用陶瓷微滤膜处理的研究；美国墨西哥湾采油平台上在线取水，采用陶瓷微滤膜处理采出水的试验，均取得了一定的成果。无机陶瓷膜作为主要的水及其它液体分离膜之一，也将在油田采出水处理领域发挥重要的作用。
南京化工大学膜科学技术研究所是国家科委九五攻关项目《陶瓷膜成套装备及应用技术》和国家863项目《无机分离催化膜》的主持单位。在陶瓷膜制备、表征、污染与清洗及膜组件和应用设备研制等各个方面取得了多项重要成果，产品填补了国内商品无机膜的空白，并被国家科委列入《九五国家重点成果推广计划》。江苏久吾高科技股份有限公司以南京化工大学膜科学技术研究所为技术支撑，从事无机膜设备制造、过程设计、工程安装调试的专业性高技术公司。并可根据各种具体的分离任务研制专用的成套装置，已在国内成功的开发，设计制造了多套大中型设备，运用到了化工、食品、医药、环保等行业。
国内在采用陶瓷微滤膜处理采出水的领域中，已有多家机构进行了试验与研究；江汉油田及江苏油田均有采用我公司生产的陶瓷膜进行了小试、中试的试验，进行了一系列的研究工作。在上述两项工作中，两家机构均与我公司进行了研究和项目投资的密切合作。
本文的目的是简单介绍这种设备在油田采出水处理中的各项情况，并通过本文的介绍，使人们对久吾公司研制出的具有独特性能的陶瓷膜元件有进一步的了解，使其更广泛的运用到油田采出水处理中来。
油田采出水处理的的必要性
油田污水处理是原油生产中的中的重要环节，这一过程包括为了提供储油地层增压注水所进行的一切水质改造过程（也有一小部分是为了污水达标排放），这一过程随油田开采期的延长，重要性愈显突出，油田污水处理技术也随之迅速发展。油田污水处理是基于生产的需要而提出来的。一方面，维持采油地层压力，需要向地层注水；另一方面，油田地面生产过程产生大量污水（采出液脱出水，洗井水，等）。最初，油田地面生产过程产生的污水不能满足地层注水的需量，大量补充注入地面水或地下水，而随着采出液含水率的大幅上升，超过需求的污水只得排放；也有不少油田地层渗透率低，污水处理达不到注水水质要求，不得不排放。由于污水来自不同的水源，最初的油田水处理，大部分处理的是地面水或地下水，处理较简单，处理流程也不复杂，一般采用如下两段式流程：
图2、污水含油波动图
100020003000400050006000时间编号序列含油浓度（m g /L )
后来污水量逐渐增多，处理也越来越复杂，处理技术也越来越进步。油田注水方式的不断 改变，导致污水水质发生变化。二次采油阶段只是单纯注水，到了三次采油阶段，则混注或间 注聚合物，二氧化碳等，污水水质更加复杂多变，更难处理。
典型的油田地面工程中，生产流程入下：
原油 污油，污泥
油田污水的水质状况及处理要求
1、二次采油中变化剧烈的采出液脱出污水
以下是某油站的进站采出液的含油及油站脱水后的污水水质，编号序列以时间
先后排列。
从以上波动图可以看出，采出液含油波动很大，污水水质变化剧烈，污水中污染物含量的大幅波动（即冲击负荷），常给污水处理设施带来伤害，如油水界面的稳定性被破坏，过滤介质发生不可再生伤害等。
图1、采出液含油波动图
5
10
15
20
2530
35
40
时间编号序列
含油百分数2、油田污水处理要求
对注水要求，我国石油行业制定有推荐水质标准，如下：
摘自《SY/T5329－94》中的一类标准
油田主力油区注水标准：悬浮固体含量，<5.0mg/L
含油量，<5.0mg/L
河南油田某小断块水标准：悬浮固体含量，<2.0mg/L
含油量，<3.0mg/L
3、油田含油污水各处理方法的比较
一般可分为预处理、常规处理、精细处理、超精细处理等，具体方法主要为重力沉降、旋流离心分离、气浮、深床过滤、精细过滤等，各处理方法的进水要求及出水指标见下表：
综上所述，目前现有的采出水处理工艺还无法满足低渗透油田注入水水质标准要求。
无机膜技术的概况
陶瓷膜是以陶瓷材料如氧化铝、氧化锆、氧化钛等制成的不对称分离膜，呈单管状和多通道状，管壁密布微孔，在操作压差的作用下，料液在膜管内错流流动，小于膜孔径的部分通过膜孔进入渗透侧成为滤液，而大于孔径的物质被截留而成为浓缩液，从而达到物质的分离、浓缩和提纯的目的。
无机陶瓷膜的特点
* 化学稳定性好、耐酸、耐碱、耐有机溶剂；
* 机械强度大, 可承受几十个大气压的外压, 可反向冲洗, 再生能力强；
* 抗微生物能力强,不与微生物发生作用，可以在生物工程及医学领域中应用；
* 耐高温，一般可以在400℃以下操作，最高可以达800℃；
* 孔径分布窄，分离效率高；
* 分离过程简单，配套装置少，能耗低，操作运转简便；
* 使用寿命长
无机陶瓷膜的小试设备
采出水试验的小试设备是久吾公司的研制的其流程如下：
图例说明：1 储槽 2 泵 3 流量计 4 膜组件 5 液体缓冲罐 6 气体缓冲罐7 空压机Pi 压力表Vi 球阀DVi 电磁阀
此流程是我公司的小试试验设备的一般流程，可以根据研究思路，试验进展情况以及现场试验过程中的暴露的问题，通过不断地调整工艺条件，得到目前的工艺条件，中试以及工业化应用的技术经济可行性分析等等。
通过试验可以了解微滤过程、原理、微滤过程的表征参数，开展污染机理、污染影响因素、控制膜污染的工艺技术、清洗技术等等研究。江苏油田与我公司合作在江苏油田所属真武、码头庄污水处理站进行了小试试验，取得了一些成绩和经验。
工艺条件的确定
1、采用0.2μm的ZrO2膜，进水悬浮物含量小于200mg/l，含油小于500mg/l，非在线取水，即从污水处理站的沉降罐出口人工取出一定量的含油污水将其倒入小试设备的原料罐内，错流过滤。优化陶瓷膜技术在油田采出水处理中温度、膜面流速、压差、在线反冲等工艺参数。
2、错流过滤，大大的改善了膜面的沉积状态，在一定程度上延缓了膜堵塞的周期；错流过滤过程中一个重要的指标是膜面流速，研究中在温度、压差一定的情况下，试验的结果表明：在实验条件下，在一定的范围之内，膜面流速越大，膜通量的衰减越小，维持一个高的恒通量的时间越长。
但在实际应用中，膜面流速的选取必须同时考虑到系统泵功率的消耗问题。此次试验选取的膜面流速为1.5m/s。
3、过滤过程中温度也是一个重要的指标；研究中在膜面流速、压差一定的情况下，试验的结果表明：在实验条件下，在一定的范围之内，温度越高，膜通量的衰减越小，维持一个高的恒通量的时间也相对较长。但在实际应用中，温度的选取必须考虑到系统耐受的问题。此次试验选取的温度50℃。
4、膜是以静压差为推动力的液相分离过程；压差越大，过滤速率越高；实际应用中，应考虑能耗成本，此次试验选取的压差为0.15Mpa。
无机陶瓷膜处理油田采出水其处理精度能达到低渗透油藏回注水水质要求，通过试验得到了证实。然而，随着膜过滤过程的开始，膜污染即随着发生。
1、无机陶瓷膜表面性质对膜污染的影响
1.1膜表面电性质对膜的污染
当新膜处于污水中时，膜面将带上正电；而含油污水表面带负电，吸附了有机物的悬浮颗粒，其表面一般也带负电；由于电性引力的作用，膜面很快会污染。
1.2膜表面亲水性对膜的污染
陶瓷膜在油田采出水工况下，由于膜面不断吸附特定的物质，其表面的亲水性会随时间发生变化。陶瓷膜表面亲水性的变化是膜污染和通量下降主要原因之一。
2、采出水水质对膜污染的影响
2.1采出水中造成膜污染的常见有害成分
油田采出水的成分极其复杂，不仅每个油区、每个层系有差别，而且同一污水处理站在不同的时段其成分也不相同，但容易造成膜污染的成分主要包括：水垢、腐蚀性气体、细菌、油和蜡等有机物、砂子及淤泥。同时采出水的PH值、矿化度、高分子聚合物的添加与否及添加量等也会对膜污染造成不同程度的影响。
2.2水垢
水垢是具有反常溶解度的难容难溶或微溶盐类，当水中溶解盐类的浓度达到饱和状态时，设备粗糙的表面和杂质对结晶过程的催化作用就促使这些饱和盐类溶液以水垢的形态结晶析出，采出水
中常见的水垢及影响结垢的因素见下表：
2.3腐蚀性气体
采出水中腐蚀性气体主要有：溶解氧、溶解的二氧化碳和硫化氢。金属在采出水中的腐蚀主要是电化学腐蚀，其腐蚀过程与采出水中的溶解气有密切的关系，腐蚀产物多为铁的化合物，是水垢的重要组成部分。
2.4细菌
细菌不但会腐蚀设备，细菌的繁殖与新陈代谢会使悬浮物总量增多，形成堵塞，造成膜表面的污染。
2.5污油
采出水中的烃类成分复杂，其中石腊、胶质、沥青质等大分子重烃也由于重力沉降等原因混入其中，它们在温度较低时为可压缩性固体，随温度的升高而呈液化趋势，采出水温度一般在40～80℃的范围内，它们在这个温度范围内有一定的粘度，但主要以固态悬浮物的形态存在；而原油存在地主要形态为液态（分散油和乳化油）。
采出水中污油的危害：首先在过滤层中引起“乳状堵塞”；二是与水中的固体颗粒牢固粘结在一起，如与FeS等，增加了堵塞效应，并使反冲洗极其困难；三是过滤时说中的油能被过滤介质孔隙中的油所捕捉，以致达到膜面含油饱和度，降低过滤能力；此外，含油会促使细菌繁殖，为细菌提供了极好的营养源，它还能大量吸附加入的杀菌剂和有机缓蚀阻垢剂。
2.6砂子及淤泥
砂子及淤泥的主要成分为微粒状的硅酸盐，砂子主要成分为SiO2,它的化学性质稳定，通常以颗粒的形式存在于垢中，易形成堵塞且难被化学清洗掉，一般在垢的本体被溶解以后，用高强度反冲可以将它们从过滤介质的孔隙中冲出。
3、膜面污染物的形态
膜面污染物的形态为两层；
污垢层：它是由采出水中悬浮物堆积于膜面形成的滤饼层，由无机盐生成的水垢积附于膜面形成的水垢层以及由胶体物质或微生物等吸附于膜面形成的吸附层复合而成，并且在压力的作用下变得密实，污垢与膜重叠在一起形成双重的膜结构。
凝胶层：在油田采出水体系中随着过滤过程的进行，膜面附近乳化油的浓度不断地增大，尤其在低流速、高溶质浓度情况下，逐渐达到凝胶浓度，在污垢层的上方，形成具有串联阻力的三层结构。
控制膜污染的工艺技术
1、助滤工艺
无机陶瓷膜试验过程中采用的助滤技术，其原理是向系统中加入SiO2 TiO2等，以改变无机陶瓷膜面亲水性及电性；同时，助滤剂粒子的膜面冲刷作用，改变了膜面滤饼层、凝胶层的状态。该工艺的应用对控制膜污染起到了明显的效果，大大减小了水在膜面的传质阻力，相同操作条件下提高了膜通量。
2、原位再生工艺技术
2.1无机陶瓷膜试验过程中采用的脉冲气浮技术，其原理类似于常规水处理中的溶气气浮技术。微小的气泡吸附水中的微小油滴，形成体积更大的絮凝体，加速上浮的过程中对膜面具有一定的冲刷作用，配合助浮剂使用，对控制膜污染的效果更明显。
2.2无机陶瓷膜试验过程中采用的反冲工艺，是在进行膜过滤的同时，间歇（一般5分钟）通过压缩空气推动滤过水反向冲洗膜管，实现污染膜面的原位清洗再生，其作用时间通常在一秒左右；反冲工艺的应用，对稳定膜通量有一定的效果。
2.3 强化预处理工艺，即常规的絮凝工艺、阻垢（清蜡）工艺，把好无机陶瓷膜系统进水源头的水质关。
膜污染的清洗技术
无论采取何种形式的工艺技术，膜面污染终究不可避免，只是程度轻重不同。因此我们开展了污染膜清洗方面的研究，寻找能有效清除膜面污染污垢，最大限度地恢复膜通量的清洗工艺和清洗剂。
1、膜清洗方法简介
针对污染膜的清洗，目前常用的方法有物理方法、化学方法两大类。物理方法是指采用液流的冲刷或机械作用清除污垢的方法，通常有水力方法，气—液脉冲方法，反冲洗法、循环清洗法；化学方法是指采用化学剂与污垢之间的反应达到清除污垢目的地方法，通常采用的清洗剂有：酸、碱、氧化剂、表面活性剂、络合剂、酶以及化学剂的混合物等。
2、清洗剂与清洗工艺的确定
由于油田采出水中的成分极其复杂，造成污染的污垢成分及结构也极其复杂，有不少的污垢不溶于酸碱。因此，清洗方法和清洗剂的选择必须根据膜、处理对象的特性，针对造成膜污染的物质及污垢的形态加以选择，才能获得理想的清洗效果。采出水中一般含有BaSO4、CaSO4等难溶于酸、碱的垢；同时由于加入絮凝剂和堵水调剖剂等而引入了PAM等高分子物质的清洗，常温下的酸碱不一定有效。通过对多种清洗剂以及清洗工艺的多次试验，并以此为基础，设计选择了采用一种复合清洗剂加多种清洗工艺的技术，结果表明：清洗效果稳定，重复性好，膜污染的再生率一般在80％以上。
3、清洗技术的结论
首先，不同的过滤体系，膜污染有其不同的特点。因而污染膜清洗技术的应用上应注意普遍性与针对性的结合；其次，要化学清洗方法与物理清洗方法有效结合；最后，防治结合，是实现污染高效再生的最佳途径。
1、在小试试验的基础上进行了中试方案，其流程如下：
2、中试装置设计指标
设计处理量：100m3/d，设计通量：Q=0.4m3/m2.h(实现恒通量过滤)
进口水质指标：悬浮物<100mg/l 含油量<1mg/l
清洗周期大于48小时采出水由大罐供给，最低水位8m，滤过水进入新建大罐，最高水位为15m，浓缩液进入污水罐，最高水位为15m。
采用孔径为0.8μm，通道直径为4mm，长为1020的19通道微滤膜，共28根，有效膜面积为6.0平方米。
根据小试试验结果，确定的中试设计操作参数为：
料液温度：40~50℃
过滤压差：0.1~0.2Mpa
浓缩比：3
膜面流速：1~2m/s
自控系统采用欧姆龙公司的CPMIA可编程序控制器和CPMIA-MAD01模拟量单元为中心，配以电子流量计和若干电器元件，保证装置的连续运行，实现装置的自动脉冲反洗。
3、中试结果讨论
3.1系统出水达到了低渗透油藏回注水水质标准要求，出水悬浮物<1mg/l，含油量<1mg/l，但整体膜通量水平较低；
3.2水质不稳定影响了结果的对比性；
油区内油井洗井频繁，洗井水进罐的冲击，导致每隔几天系统进水水质波动较大，进而造成不同工艺或者同一种工艺加入不同助剂的试验，因不同试验日水质上的差异，而影响其试验结果对比的可靠性；
3.3优化配套工艺可以改善膜过滤及再生特性，小试考察的各项工艺均在码头庄中试中基本得到了验证；
3.4无机陶瓷膜处理采出水技术的使用，必须面向对象，按照工程项目的上马程序，从小试做起加以论证和优选工艺，这一点决定了无机陶瓷膜技术不可能以规范产品的形式，直接进行大规模的推广应用；
3.5无机陶瓷膜技术适用于必须进行注污水开发的低渗透或者特低渗透油藏的回注水处理，而且是常规工艺处理工艺难以达到处理精度要求或者采用其他非常规处理工艺但其处理费用比采用无机陶瓷膜技术更高。
陶瓷膜在印钞废水处理中的应用
1、简介
印钞行业是国家不可缺少的行业，然而印钞厂在生产过程中产生大量废水，主要含有碱、油墨、表面活性剂等，成分复杂，碱性大，化学耗氧量很高，颜色很深，直接排放会严重污染环境；并且该废水中含有大量的有用成分，如表面活性剂（太古油）、NaOH等，若能加以回收再利用，将会产生很高的经济效益。传统处理印钞废水的方法是化学絮凝，生物处理或它们的组合。由于印钞废水含碱量和油墨含量较高，处理时不仅要消耗大量的酸，而且步骤繁琐，占地面积大，处理效果差。超滤技术具有设备紧凑、操作简单、节省空间、能耗少和可回收有价值物质等优点，已被用来处理印钞废水，如上海原子能研究所的板式超滤膜、中国生态环境研究所的卷式超滤膜等。这些均为有机膜体系，在强碱性的体系中应用随着运行时间的延长会逐渐老化，其运行寿命短，限制了有机膜在这一体系中的广泛应用；无机陶瓷超滤膜具有耐酸碱，耐有机溶剂腐蚀，耐高温，运行寿命长及易再生的优点，故在印钞废水处理中将有较好的应用前景。
通过对膜过滤过程的研究，选择了合适孔径的膜、优化了操作参数，并对膜再生的方法、膜清洗实验重复性进行了考察。最终确定用无机陶瓷膜处理印钞废水，合适的膜孔径为50纳米，在操作压力0.3MPa，膜面流速4.0m/s，操作温度为45~550C时可取得较高的渗透通量；最简单有效的膜再生方法为渗透液清洗法，并且本实验有较好的重复性和稳定性。
由于膜分离具有无相变、能耗低、效率高、适用范围广、操作稳定、不产生二次污染等优点，膜法处理印钞废水的研究越来越多。考虑到此废水体系为强碱性（其中含NaOH1%左右），而无机陶瓷膜具有耐酸碱、耐高温、运行寿命长及易再生的优点，故选择无机陶瓷膜对印钞废水进行处理。
印钞废水经过无机陶瓷超滤膜处理后，渗透液部分经调整后循环使用，浓缩液部分含有大量的树脂、颜料、填充料等物质，其固含量约为15%，每天产生的浓缩液量为12吨左右，通过喷雾干燥形成粉末，用来制造粉笔，变废为宝，满足经济和环保的需要。
2、有机膜处理印钞废水现状
用截留分子量为1~3万左右、纤维内径1.0~2.0mm、壁厚0.25~0.32mm的单皮层聚砜共混中空纤维超滤膜处理印钞废水。在超滤实验中，当进口压力为0.17MPa，膜面流速在2.7m/s 左右，循环液温度400C左右时，渗透通量可保持在50~60L/m2.h之间，采用一般清洗和化学清洗，可使膜的通量随时间变化而基本不变；印钞废水经超滤处理后，油墨基本达到完全去处，碱和表面活性剂透过膜，成为略带黄色的澄清透明液，稍加调整即可回用；设备对印钞废水的回收率在75%以上；超滤膜使用寿命达到一年以上。
超滤系统为两极串联，经过预处理的印钞废水首先进入第一级超滤器进行循环超滤，经过浓缩处理的浓液再进入第二级继续进行循环超滤，最后排出浓液的浓度由浓液控制阀控制再原液的20%左右。第二级超滤器排出的浓缩液直接进入后处理工段继续处理。
有机膜由于耐热性及理化稳定性较差、孔径分布范围较宽、易堵塞、再生困难且难以适应多次高温灭菌和净化等缺点，所以在一些领域其应用受到了限制。自八十年代起采用陶瓷、
金属、金属氧化物及玻璃等无机材料制成的无机膜，其优异的化学稳定性、热稳定性及高机械强度等特点，使得有关无机膜的开发和应用日趋活跃。
上海印钞厂传统处理印钞废水的方法是首先加酸中和絮凝后，浓渣出厂焚烧处理，而清液仍需进行气浮及生化处理后排放。此工艺消耗大量的酸，步骤复杂，占地面积大，处理效果差。
3、陶瓷膜处理印钞废水的特点
无机陶瓷膜特点：
①化学稳定性好，能耐酸碱和有机溶剂；
②抗微生物能力强，可在生化、医药、食品等领域中应用；
③机械强度高，可承受几十个大气压，并可高压反冲进行再生；
④耐高温，一般可在773K左右使用，最高可达1073K~1273K；
⑤孔径分布窄，处理效率高。
无机膜根据孔径大小大致可分为微滤膜（0.1~10um）、超滤膜（1~100nm）、纳滤膜（0.1~10nm）等。目前已商品化的无机膜形状主要有平板式、管式和多通道蜂窝体三种，其中平板式主要用于实验室试验和小规模的工业化生产；管式膜由于结构简单、安装维修方便、易清洗、便于控制浓差极化和膜污染等优点，特别是在大面积膜的制备和使用上，管式膜比板式膜更方便可靠，因此是无机膜工业化应用的主要形式；为了提高管式膜的装填面积，通常将其做成多通道蜂窝状，有助于降低产品成本和能耗。
现在用无机陶瓷超滤膜进行处理，渗透液经调整后直接送至印刷车间回用，浓缩液经过喷雾干燥变为粉末，可用于制造粉笔。这样，基本实现零排放。此工艺的优点是能耗少，操作简单，占地少，可回收有用物质。
4、陶瓷膜运行现状
上海印钞厂采用久吾高科技股份有限公司开发的陶瓷膜超滤装置.该装置采用全自动控制,共100m2的膜面积,三及串联方式,每级均采用三串三并共九个组件的连接方式；每级均为内循环，由循环泵提供膜面流速及流动过程中的压力损失；由一台变频供料泵系统所需的料液及压力；三级渗透侧流量由调节阀控制
超滤设备运行情况:
调试运行已有1年；渗透液可直接回用，对印刷产品无任何影响；清洗周期大于一周；
浓缩液浓度15%以上根据来料量的多少确定开机方式；系统不同运行方式之间的切换完全自控。
印钞废水的主要成分及组成
陶瓷膜回收钛白粉
钛白粉是重要的化工产品,由于其十分卓越的物理、化学、光学和颜料性能，广泛应用于涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶、搪瓷等行业。目前国内钛白粉的生产多采用传统的硫酸法工艺，在水洗工段，偏钛酸悬浮液经叶滤和水洗后，母液和水洗液中仍含有较高含量的偏钛酸粒子，工厂将母液和水洗2~3小时的滤液合并，采用自然沉降法以回收偏钛酸，由于偏钛酸粒径小，沉降漫，回收不完全，而且需许多沉降槽；排出的废酸中仍然有微米级的偏钛酸粒子，难以回收，粒子的存在又使废酸回用困难，只好排放，既造成了环境污染，又损失了昂贵的偏钛酸。另外在超细钛白粉的生产中需用去离子水洗涤TiO2粒子，仅靠斜板沉降槽回收洗涤水中的钛白粉粒子，回收效率低，大约有1~2%的钛白粉颗粒流失，这不仅严重污染环境而且也造成了经济上的较大的损失。如对一个年产1万吨的钛白粉生产厂家，仅此一项年损失就在100~200万元。
膜分离具有分离效率高，能耗低，装置简单，操作容易等特点。膜分离技术主要包括微滤（MF）、超滤（UF）、反渗透（RO）等，涉及微米和亚微米级粒子的分离主要是微滤（MF）技术。陶瓷微滤膜具有化学稳定性好、机械强度好、耐高温、分离效率高等突出优点，在化工、环保等领域有着很好的应用。
采用陶瓷微滤膜回收钛白废酸或废水中的钛白粉，不仅可以使澄清的硫酸得以回用，澄清的水作为冷却用水，而且还可以提高钛白粉的收率，取得很好的经济效益。
陶瓷微滤膜回收钛白废酸或废水中的钛白粉应用技术，关键解决了三个方面的问题，即工艺参数的确定，清洗剂与清洗方法的选择，反冲技术与反冲周期的确定，实现了工业装置的现场操作并对经济可行性进行了分析。
通过陶瓷膜回收钛白废酸中偏钛酸粒子的过程研究，确定了膜孔径、膜面流速、过滤压力、操作温度及浓缩比等工艺参数。偏钛酸粒子的平均回收率大于99%；
确定了气顶水反冲为陶瓷微滤膜回收钛白粉过程中延迟膜污染的一种稳定、有效的方法。
通过系统的实验研究，找到了有效的膜污染控制方法和稳定的膜清洗方法。
采用0.8um的陶瓷膜回收钛白洗涤废水中TiO2粒子，膜的过滤通量可以维持在500l/m2.h 以上，TiO2粒子的平均回收率大于99%。
150吨/日的陶瓷膜回收钛白洗涤废水中钛白粉的工业示范装置，经现场运行考核，每天的处理量大于150吨，钛白粉的平均回收率为99%，膜的过滤通量大于500 l/m2.h；
对年产4000吨钛白粉中、大型厂家而言，平均每年有1—2%的钛白粉流失掉，如果用陶瓷膜来回收这部分钛白粉，设备投资为20万元人民币，每年可回收钛白粉60吨，当年即可收回设备投资成本，还可获数十万元的经济收入，而且经处理后的水可作冷却水回用，其社会效益也是很明显的。
本项目已通过原化工部组织的专家鉴定，该技术达到国际先进水平，值得在相关行业中进
陶瓷膜过滤醋原液
用稀释的食用酒精发酵生产醋的过程中，由于醋酸菌的存在，得到的是混浊的液体。需要浓缩10-15%，可以用超滤膜除去包括醋酸菌在内的的所有细菌，得到澄清的产品。用氧化铝和氧化锆膜处理醋原液的的应用已经有报道了。但是这方面的文献很少。从已有的消息看，0.1μm 的氧化锆和0.2μm的氧化铝膜在去除浊度方面十分有效。用0.2μm的氧化铝膜，通量较高，115-130L/h.m2。反冲装置可以起到维持通量和减少污染的作用。
无机膜在食品和生化方面的应用
在食品和日用工业领域，无机膜的应用很广，特别是超滤和微滤。得益于高质量的膜产品以及膜技术的不断进步，膜的应用越来越广。
七十年代初，膜技术应用在乳酪的生产过程中，用来浓缩蛋白质，之后其应用领域扩展到应用超滤进行牛奶蛋白质的分离、乳胶和新鲜干乳酪的的制作，以及蛋白质与缩氨酸的分离。而且在除菌、生产脱脂牛奶以及牛奶的加热预浓缩方面，具有很高的商业潜力。
膜技术在食品和生化领域的应用主要集中在三个方面：
1、分离效果、选择性和产品产量的显著提高;
2、耐酸碱、耐温、耐溶剂以及膜的有效清洗；
3、在处理设备上领先
由分离和截留的性质区分，可以将错流过滤的应用主要分为两大类（1）不可溶性分子以及悬浮固体颗粒的浓缩；（2）溶液的澄清，主要是牛奶、饮料、水和代谢物中悬浮物的去除。随着有关膜及膜技术的的最新进展为人所知晓，膜的市场不断扩大，。以日用工业为例，1971年到1989年间，世界范围内的膜的装填面积由仅仅300m2上升至180000 m2，其中无机膜占有整个膜市场的10%的市场份额。
除菌用超滤
原奶的浓缩
工业上原奶的浓缩，使用的是0.1μm和0.2μm的无机陶瓷膜，采用的是错流过滤的形式。过滤得到的产品被用作软酪和半硬干酪的生产。用无机膜生产乳酪原料的一个突出的优点是蛋白质的浓度可以提高到21%，甚至更高。
使用无机膜处理牛奶，与有机膜相比，截留蛋白质的效果是很好的。这就说明从经济性和技术上来说，无机膜的使用是完全可行的，其营养成分也是毫不逊色于使用其它膜材料和工艺技术得到的产品。
超滤浓缩乳蛋白
膜技术为基础的超滤在食品工业总的应用已经由四十多年了。超滤可以轻而易举的得到乳蛋白粉末。纯度35到95 不等。孔径为20-100nm的氧化铝膜和氧化锆膜以及在碳撑体上的氧化锆膜十分适合于乳清蛋白的浓缩。
浓缩酸奶生产干乳酪
酸化脱脂奶或消毒奶生产干乳酪的工艺已经投入工业生产。整个工艺过程的其中一步是含有乳糖和矿物质的水相从原液中分离，几乎所有的蛋白质和脂肪作为产品保留下来，通常这一步是由离心分离机来完成的。现在，无机膜开始涉足这个领域。
使用无机膜超滤系统相对于有机膜系统而言，它不需要连接一个蒸发系统，所以无机膜替代有机膜是完全可行的，而且能耗也低的多。酸化的目的是是钙盐溶解，以使生产出的乳酪在成份上与传统方法做出的相同。用0.2μm的氧化铝膜浓缩乳酸，能得到95%左右的截留率.另外，制作干酪的原料要求蛋白质的浓度达到20-22%。有机超滤膜达不到要求，其结构的紧凑性和显著的压降制约了它的应用。，而且，有机膜的清洗再生也有一定的难度。
无机膜澄清酒类发酵液
酒类饮料的生产过程极其复杂，，前后超过十道工序，其中由一些工艺要求物料在进入下一道工序之前必须澄清。主要需要澄清的工艺列举如下：
1、发酵液的澄清和生物稳定;
2、原酒离心分离；
3、原酒的硅藻土过滤；
4、深度过滤前的预处理你；
5、未处理的酒，在传统工艺前的终端处理，澄清与生物稳定；
6、运用错流膜过滤澄清和稳定。
在白酒生产过程中运用错流过滤，2-4步可以省去，在最初的澄清和稳定后直接进入错流过滤；另一方面，对于红酒，在第一步后，直接进入错流过滤得到产品。
无机膜在发酵生产的酒精类饮料的澄清应用已经有5-10年了，像葡萄酒、啤酒以及醋的生产。酒的组成对于装置的高通量以及最终产品的品质有很大的影响。
冰啤生产中的无机膜除菌
在冰啤的消毒工艺中，虽然传统的处理工艺能有效的除去酵母和微生物，但是并不是百分之百的保险。另一个问题是，巴氏杀菌法的热负荷会影响产品中的有机物成份。错流过滤可以替代巴氏杀菌工艺，确保灌装的要求。啤酒总产量的85%是用过滤生产的。除了除菌的作用以外，无机膜的错流过滤还能提高产品的品质，但是会影响到产品的颜色和口味，所以这点不是十分的有利。0.2μm的膜过滤得到的产品损失了颜色和蛋白质，不符合生产的要求；但是0.5μm 得膜过滤产品只损失了3%的颜色，没有蛋白质的损失，细菌等也全部去除了。初步的结果表明运用膜过滤生产啤酒十分经济和可行的。
澄清罐底沉淀物以部分回收啤酒
啤酒生产过程中有以下四个主要步骤
1、用水提取麦芽和其他物质
2、将提取物煮沸
3、冷却提取物
4、发酵
发酵物要经过离心分离以回收酵母。之后用陶瓷膜在1-4℃以下过滤，产物在0℃下储存在罐内。低温过滤可以保证产品的稳定性，尽量减少有效成份的损失，以保证外观和口感。罐底物通常是一些液态凝聚物，包括悬浮固体、凝聚的澄清剂、溶解物以及酵母。用错流过滤处理
这部分物料的可行性是因为在酒业广泛使用的硅藻土可能残留有大量的蛋白质。用无机膜处理可以减少10%的损失。在有澄清剂存在的条件下，低温过滤使用的膜可能受到吸附污染，这样，县充分回收就难了；不含有澄清剂的情况下，能达到较高的回收比，也就是说可以尽可能多的回收啤酒。在陶瓷膜过滤中，孔径的选择十分的重要，不仅要保证所有的重要成份透过（酒精占总体积的5%），而且要保证得到的产品的浊度颜色也要满足要求。过滤后得到的渣子含有较高的蛋白质，可用作动物饲料。
无机膜在生化方面的应用
膜过滤在生活方面的应用很广，从发酵液中分离细胞，以及提取蛋白质或者是抗生素。在另一方面，微孔膜也可以用于生化反应，作为酶和微生物的载体，使反应与分离过程合二为一。关于这方面的文献是很少的，因为其在生化领域内的专用性。在生化应用领域，产品的纯度以及系统处理高粘度液体的能力是至关重要的。无机膜由于其特有的耐热、耐化学物质以及它良好的机械强度，在生化领域内引起广泛的重视，这些优点使得无机膜的清洗比较的容易。无机膜在某些方面的应用是十分成功的。在一种新式的发酵反应器的生产工艺中，有害的代谢物可以由0.2μm的氧化铝膜过滤除去。整个处理过程无损失可以达到很高的富集率，远胜于传统的间歇工艺。在生化上的另一方面的应用是去除热原，或者去除低分子量的有机物。
无机膜处理含油废水
这个领域的应用早在70年代初就开展了，虽然取得了一定的成功，但是在与传统处理方法和有机膜的竞争中，由于其经济性较差，逐渐失去了其市场份额，近年来，应用无机膜进行了一些实验。
错流过滤处理含油生产废水
近年来，应用陶瓷膜去除水中的油性物质以及悬浮固体引起了广泛关注。生产废水必须经过一定的处理才能达到某些机构的要求，比如说美国环境保护机构，排放的水必须达到有关油、油脂和悬浮颗粒的要求，可以被视为完全安全的排放。无机膜已经在陆地以及海上等很多场合使用过。。0.2μm和0.8μm的膜应用在此方面。生产废水经过预处理，是悬浮固体产生离散型絮状沉淀，以减少对膜的污染。在没有化学预处理的情况下，膜的污染比较的快，这说明，在没有条件进行化学预处理的前提下，需要采用更小孔径的膜进行预处理，但是超滤膜的通量比微滤膜要低。油性物质在透过液中的浓度是很低的，只有2-5ppm。原液中油性物质含量大约是100-575ppm，悬浮固体总量从100-390ppm降到1ppm。浓缩液中油性物质的含量最后不过1%左右。因而，处理的主要目的是要是排放达标，而浓缩或者回收是次要的。因为浓缩液的体积相对于原液的体积来说已经是相当小了。孔径的选择依然是十分的重要，不仅要保证通量，还要保证油性物质和悬浮固体的达标排放。考虑到错流过滤的经济性，污染必须尽可能的小，而且污染的膜再生要尽可能的完全，以保证稳定操作的时间，换膜周期要尽可能的长。反冲的效果取决于污染的类型。如果污染主要乃至于膜表面污染颗粒的聚集，反冲比较有效；但是如果是化学物质引起的污染，或是胶体物质深入到了膜的内部，那么引起的污染是不可逆的，反冲效果不佳。对于经过化学预处理的料液，那么凝聚效果直接影响反冲的效果。
从废油或者油水混合物中处理或者回收油类物质
关于从油水混合物中回收油的处理过程屡见报道，处理的废水主要产生于切割、轧钢等工序中。对于处理废润滑油和含有冷却剂的油水混合物的应用也有报道，处理温度从室温到65℃，PH值5-14。
无机膜具有对油的良好的截留性。渗透液中油含量极低，，通常在5ppm以下；同时表现出对废油的浓缩，从几百个ppm到25%甚至更高，浓缩到25%是可行的，但是影响到处理过程的经济性。随着油含量的升高，通量有明显的下降。原液中的油浓度升高到10%，那么透过液中的油含量就会明显增加。对油的截留率在99.5%或者更，即使溶液含油超过25%，超滤后得到的浓缩液可以用传统的化学处理或浓缩工序浓缩到50~70%，以陶瓷膜处理油水混合物可以有较高的通量，透过液油含量小于10PPM，陶瓷膜的优越性能不仅高于有机膜，而且可以满足环保对油浓度的更高要求，操作时间可以更长，这些特性在某些方面十分重要。
回收、回用机器冷却液，是陶瓷膜应用的较为新的领域。陶瓷膜在去除颗粒、油及油脂方面效果很好，同时冷却剂的损失极少。根据冷却剂的不同选择适当孔径以及合适膜的种类也是十分重要的。合适的错流速率和操作压力对于保证通量最大而又不影响过滤性能也是必须的。
对于合成机器冷却剂，超滤膜对于去除废冷却剂中的颗粒以及油类方面十分有效。虽然相对于大孔径的膜而言通量是低了点，但是过程稳定。相对于微滤膜而言，超滤膜易再生，这说明，没有颗粒进入超滤膜结构内部。对于在某些方面，仅靠膜表面性质的改性无法消除化学污染的场合，这很重要。
陶瓷膜在工业上的应用
由于陶瓷膜具有较高的机械强度、良好的化学稳定性，在一些操作环境很苛刻，有机膜或者传统工艺很难适应或者能耗很高的场合能够胜任。在许多的工业领域，无机膜的应用为解决实际工程问题提供了多一种的选择。
NaOH广泛应用在纺织行业中，在染色之前清洗织物，NaOH价格较贵，而且废碱的排放也是一个严重的环境问题，传统的处理方式是加酸中和，排放到市政污水处理厂。
膜分离系统回收80~90%的NaOH 供循环使用，不可回收的那部分至污水处理厂约10~20%，废水中的NaOH浓度为3~10%，系统每日清洗。
陶瓷膜在生物医药产品精制中的应用
在生物产品精制过程中经常用粉末活性炭脱色，由于常规的固液分离技术很难100%的截留活性炭，导致产品质量难以得到保证。陶瓷膜具有很窄的孔径分布0.2μm，可以完全脱除这部分的活性炭，同时通过连续加水洗涤可以使产品得率达到99%以上。基本工艺流程如下：
医药产品精制流程其特点为：
1、错流过滤，减缓膜污染，保证较高的渗透通量；
2、截留效率高，可除去活性炭、大分子蛋白质、胶体等；
3、间断加水洗涤，保证产品得率；
4、可实现连续性生产。
目前已有工业化设备在肌苷产品精制工段投入使用，效果十分显著。
无机分离膜在微米与亚微米固液分离中的应用
1 无机分离膜
1.1 无机分离膜的特点和发展
自80年代起，采用陶瓷、金属、金属氧化物及玻璃等无机材料制成的无机膜，因其优异的化学稳定性、热稳定性及高机械强度等特点，使无机膜的开发和应用研究日趋活跃，成为以有机膜占主导地位的膜分离技术的一个重要补充。与有机膜相比，无机膜具有如下特性：1耐高温。无机膜的使用温度可达400℃，甚至可达800℃，因此特别适合于高温操作产物的直接分离或人为提高温度，以用于高粘度流体的分离;在食品和生物工程领域可用于直接高温蒸汽清洗和灭菌。
2化学稳定性好。无机膜能耐酸碱、耐有机溶剂，适用于较宽的pH范围，因此可在强酸、强碱介质下使用，并可采用强酸、强碱等化学试剂进行清洗。另外无机膜可用于非水溶液体系的分离。
3机械强度高。无机膜特别是分离膜一般以载体膜形式使用，其机械强度远高于有机膜，因此可在较高压力下使用，膜组件及膜微孔不会产生变形和损坏，还可以高压反冲进行再生。
4抗微生物能力强。一般不与微生物发生作用，它本身无毒，不污染被分离体系，因此用于食品、生化领域有独特的优势。
1.2 无机分离膜及分离装置
工业无机分离膜多是非对称结构，主要由3层结构构成:多孔载体、过渡层和活性分离层。多孔载体的作用是增加膜的机械强度，其孔径一般在10～15μm，一般由三氧化二铝、二氧化锆、碳、金属以及碳化硅等材料制成;过渡层的作用是防止活性分离层在制备过程中颗粒向多孔载体渗透，一般孔径为0.2～5μm，每层厚度不大于10μm;活性分离层即是膜，分离过程主要是在这层薄膜上进行的，其厚度在0.5～10μm，孔径为4nm～5μm。
目前工业无机膜主要有管式、中空纤维以及多通道蜂窝体和平板式，根据孔径可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)等。
无机膜在液体过滤分离中主要采用错流过滤(Cross-flowFiltration)方式，错流过滤是指主体流动方向平行于过滤表面的压力推动过滤过程。早在60年代，错流过滤就被应用于反渗透、超滤过程;近年来错流过滤成功地应用于微滤过程上。特别在无机膜应用上主要采用错流过滤方式，与通常的终端过滤(Ded-endFiltration)相比，错流过滤能有效地改善过滤操作，由于流体流动平行于过滤表面，产生了表面剪切作用可以带走膜表面沉积物，防止滤饼的不断积累，使之处于动态平衡，因而过滤操作可以在较长时间内连续进行。
2无机分离膜在微米及亚微米级固液分离中的应用
2.1微米及亚微米级固液分离的现状
在精细化工、湿法冶金、制药、轻工、电子、食品等行业常需制备微米和亚微米级的超细产品;在化工、生化等行业常涉及原料液的净化等。这些过程都要进行微米与亚微米粒子的固液分离。
主要工业应用实例如下:
1原料液的净化用于氯碱生产用盐水;双氧水生产中原料水溶液;腈纶生产中硫腈酸钠溶
陶瓷膜的开发及应用
收稿日期:2009-07-15 作者简介:严立云(1979)),河北唐山人,吉林师范大学物理学院讲师。工学硕士,研究方向:功能材料。 陶瓷膜的开发及应用 严立云 (吉林师范大学,吉林四平 136000) 摘 要:陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜,呈管状及多通道状。陶瓷膜分离技术是近些年来国际上发展迅速的高科技之一,广泛应用在化工、食品、医药、环保等行业的液体中杂质的分离过程中,并显示出独特的优势和广阔的前景。本文首先介绍了陶瓷膜的发展及几种主要制备技术,接着介绍了其应用情况,最后对其前景进行了展望。 关键词:陶瓷膜;制备;应用 中图分类号:T Q174 文献标识码:A 文章编号:1008-7508(2009)05-0047-03 陶瓷膜也称CT 膜,是固态膜的一种,主要是A12O3、ZrO2、T iO2和SiO2等无机材料经特殊工艺制备而成的非对称多孔膜。陶瓷膜呈管状及多通道状,管壁密布微孔,在压力作用下,原料液在膜管内或膜外侧流动,小分子物质(或液体)透过膜,大分子物质(或固体)被膜截留而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。陶瓷膜具有化学稳定性好,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂,机械强度大,可反向冲洗,抗微生物能力强,耐高温,孔径分布窄,分离效率高等优点,在化工、冶金、食品、医药、环保等领域得到广泛的应用。 一、陶瓷膜的开发 陶瓷膜的研究始于20世纪40年代,其发展可分为三个阶段。从用于铀的同位素分离的核工业时期进入到以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期和以膜催化反应为核心的全面发展时期。20世纪90年代,溶胶)))凝胶技术的出现标志着无机膜的研究与应用进入第三个阶段,即以气体分离应用为主和陶瓷膜分离器)反应器组合构件的研究阶段。 目前已商品化的多孔陶瓷膜的构形主要有平板、管式和多通道三种。规模应用的陶瓷膜通常采用多通道构形,即在一个圆截面上分布着多个通道,一般通道数为7、19和37,[7]分别用来截 留直径在30~50nm 、100~200nm 、800~1000nm 范围的粒子。 无机陶瓷膜的主要制备技术有:溶胶-凝胶法、固态粒子烧结法、分相法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。目前多孔膜主要是超滤和微滤膜,其制备方法以粒子烧结法和溶胶-凝胶法为主。前者主要用于制备微孔滤膜,而后者主要用来制备超滤膜。 从发展趋势来看,膜制备技术的发展主要在两个方面:一是在多孔膜研究方面,进一步完善已商 品化的无机超滤和微滤膜,发展具有分子筛分功能的纳米滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜;二是在致密膜研究中,超薄金属及其合金膜和具有离子电子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。 二、陶瓷膜的主要应用 由于陶瓷膜具有很多优异之处,目前已在多个Journal of Jili n Radio and T V University No.5,2009(T otal No.95) 5吉林广播电视大学学报6 2009年第5期(总第95期) 学术论坛
平板陶瓷膜在污水处理中的应用
平板陶瓷膜（plate ceramic membrane）是新一代陶瓷膜技术，采用Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC 等无机材料，利用中国千年传统烧结工艺制备而成。它主要是依据“物理筛分”理论，根据在一定的膜孔径范围内渗透的物质分子直径不同则渗透率不同，利用压力差为推动力，使小分子物质可以通过，大分子物质则被截留，从而实现它们之间的分离。平板陶瓷膜具有过滤面积大、分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势，将在人类面临的能源、资源、环境和健康等重要领域发挥关键作用，其应用市场涉及食品工业、化工与石油化工、生物医药、环保及能源等诸多领域。 结构 平板陶瓷膜（plate ceramic membrane）是新一代陶瓷膜技术，是以Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC等原料经一系列特殊工艺制作而成的具有多孔结构的分离材料，构成为多层非对称结构，由两层或两层以上的膜层构成，既形成一种无缺陷、具有良好分离功能的活性顶层，同时又减少膜的渗透阻力，保证平板陶瓷膜具有足够的机械强度和高的渗透通量。膜孔径涵盖超滤、微滤以及纳滤范围，其过滤孔径可根据可滤介质的不同在10纳米到10微米可调，孔径分布窄，并且膜表面可用不同的材料进行修饰，增加过滤精度以及过滤通量。 特性 平板陶瓷膜具有化学稳定性好、耐酸碱、耐高温、抗微生物能力强、分离精度高、机械强度大、易再生、使用寿命长等有机膜无法比拟的优点。 原理 自然界中能够作为膜的材料众多，按膜材质来分，可分为有机膜、无机膜及金属膜。平板陶瓷膜是由陶瓷制成的无机膜。其按孔径分为微滤、超滤和纳滤。分离过程可以看作是膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下当料液流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶和微生物等大分子物质通过。膜的截留作用可归纳为筛分作用、架桥作用及吸附作用。 发展历程 膜分离技术已被国际上称为二十一世纪最具应用前景的高新技术之一，而陶瓷膜是膜技术的佼佼者，陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，20世纪80年代初期成功地在法国的奶业和饮料业推广应用后，陶瓷膜分离技术和产业地位逐步确立。我国陶瓷膜的研究始于20世纪八十年代初，进入90年代，原国家科委对无机陶瓷膜的工业化技术组织了科技攻关，推进了陶瓷微滤膜的工业化进程。国家“863”计划也将“无机分离催化膜”项目列入其中。陶瓷膜主要分为平板、管式和多通道三种，管式膜由于其强度较差，已逐渐退出工业应用。而平板陶瓷膜以其过滤面积大、化学稳定性好、耐酸碱、耐高温、抗微生物能力强、分离精度高、机械强度大、易再生、使用寿命长等优势居陶瓷膜之首，平板陶瓷膜生产技术工艺难度也相对较大，目前世界上研发并规模生产平板陶瓷膜的有德国ITN、日本明电舍和中国的澳水魔方（北京）环保科技有限公司，平板陶瓷膜的国产化大大降低了企业应用的成本，平板陶瓷膜在工业污水处理领域的无可比拟的卓越性将为中国环保行业开创新的局面，促进社会可持续发展。 应用 石油工业污水处理 在石油开采过程中，由于油田地质条件不同、注水水质不同等原因，采油废水的成分较
陶瓷膜过滤技术与设备
陶瓷膜过滤技术与设备 南京博滤工业设备有限公司 （膜分离事业部Membrane Separation Dept.） 摘要：本文通过归纳简单介绍了以陶瓷纳滤膜为代表的无机膜技术及其成套设备主要构成,仅用于提供给广大膜分离环保工程技术人员交流学习与探讨之用。膜分离技术由于其具有分离效率高、能耗低、过程温和无相变、生产环境清洁等诸多优点，而越来越多的被应用于现代工业生产中物料富集（enrichment）、浓缩(concentration)、纯化(purification)等核心工艺处理过程。根据膜的材料我们可分为有机膜和无机膜，按膜孔径又可分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)等。随着工业技术的不断更新迭代，膜分离应用技术近年来也取得巨大进展，极大提升了社会生产力水平。 关键词：陶瓷纳滤技术，陶瓷纳滤膜，陶瓷膜技术，陶瓷膜设备，膜分离技术，无机陶瓷膜，陶瓷膜应用，陶瓷膜过滤，陶瓷膜分离，陶瓷膜过滤设备，陶瓷纳滤膜，陶瓷膜植物提取，陶瓷膜催化剂回收，陶瓷膜分离技术。 1 膜的定义 膜可以被视为两相之间的一个界面、具有选择透过性功能的薄层凝聚物质，它能够以特定的形式来限制和传递两侧流体中各物质的迁移过程。膜本身可以是一种均匀单相或两相以上凝聚物质所构成的复合体，其厚度大都以数微米至0.5mm之间不等。膜必须具有一定的透过性，否则就不能称之为膜。 我们可以认为理想化的膜应当结合了膜层薄、机械强度高、孔径小、耐高温、耐化学腐蚀等诸多优点，但很遗憾，在实际中，材料属性决定，该一系列理想化指标存在相互制约性矛盾，所以世界上并不存在绝对“完美”的膜，而应该结合具体工艺工况，通过对物料反复试验对比，确定采用何种最适合膜孔径，以及采取何种预处理，有时还需结合其它化学或物理辅助工艺等，这样最终优化、设计出一套最适合该工况的膜分离系统。 这对膜厂商的理论专业性、应用经验、工匠精神，以及严谨态度都提出了极高的要求。 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100μm 图1.1 膜分离实用范围过滤谱图
废水陶瓷膜处理
陶瓷膜也称GT膜，是以无机陶瓷原料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到固液分离、浓缩和纯化之目的。 在膜科学技术领域开发应用较早的是有机膜，这种膜容易制备、容易成型、性能良好、价格便宜，已成为应用最广泛的微滤膜类型。但随着膜分离技术及其应用的发展，对膜的使用条件提出了越来越高的要求，需要研制开发出极端条件膜固液分离系统，和有机膜相比，无机陶瓷膜具有耐高温、化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂、机械强度高，可反向冲洗、抗微生物能力强、可清洗性强、孔径分布窄，渗透量大，膜通量高、分离性能好和使用寿命长等特点。 无机陶瓷膜在废水处理中应用最大的障碍主要有二个方面，其一是制造过程复杂，成本高，价格昂贵；其二是膜通量问题，只有克服膜污染并提高膜的过滤通量，才能真正推广应用到水处理的各个领域。 特点 ⑴可实现在线反冲，膜通量稳定：由于复合陶瓷膜独特结构和机械性能，能有效承受0.4mp以下的反冲压力，可实现在线反冲，从而获得稳定的膜通量，克服了无机膜系统在水处理应用中价格高、易污染、膜通量小、设备庞大等问题，使无机陶瓷膜系统在水处理中应用成为可能。涤饵DEAR无机陶瓷膜是专为污水处理设计的，其最大特点是膜通量大，其运行膜通量是有机膜10-100倍，是普通多孔陶瓷膜的50-10倍、机械强度高、耐污染、可实现在线反冲。 ⑵独有的双层膜结构：涤饵DEAR无机陶瓷膜系统在在膜过滤层表面，通过溶胶一凝胶法制备TiO2溶胶，采用浸渍提拉法在陶瓷膜上涂敷纳米TiO2光催化材料，使陶瓷膜表面具有“自洁”功能，减缓有机在膜表面积累和堵塞，一方面降低膜污染，另一方面提高陶瓷膜管强度和膜过滤通量，提高膜通量稳定性；Al2O3—ZrO2复合膜结构：使膜管机械性能更加优良，由于材料本身的性能缺陷或制备过程中存在的一些实际问题，单一无机膜材料一般不能满足实际需要，因此无机负载复合分离膜的研制得到迅速发展，涤饵DEAR无机陶瓷膜采用整体复合技术，通过溶胶凝胶法，制备Al2O3—ZrO2复合膜，由于含ZrO2材料与Al2O3、SiO2和TiO2等材料相比具有更好的机械强度、化学耐久性和抗碱侵蚀等特性，涤饵DEAR®；无机陶瓷膜具有更强的机械强度和热稳定性，而且复合膜的孔径分布窄，呈单峰。 技术参数
陶瓷膜在饮用水工艺中的应用研究
陶瓷膜在饮用水工艺中的应用研究 2020.04.14
陶瓷膜在饮用水工艺中的应用研究 我国有相当大地区的饮用水是以地表水为水源水，但地表水更容易受到外界因素的干扰，成为微污染的饮用水源水。微污染水净化处理是传统饮用水厂面临的巨大挑战。而且，随着饮用水卫生标准的提高和人们对高品质饮用水的追求，采用传统处理工艺(混凝沉淀过滤消毒)的水厂无法将微污染原水处理为合格的饮用水。目前通常的做法是在传统工艺的基础上增加深度处理工艺，如活性炭或臭氧活性炭。但是处理工艺的升级导致工艺流程延长，构筑物建设费用增加，制水成本上升。而且，更为重要的是，很多中小水厂并无预留的建设用地，无法进行此类升级改造。因此，饮用水处理行业迫切需要一种有效的新型处理工艺，替代传统的处理工艺，或在原有的工艺基础上对水厂进行改造，达到新水质标准的要求。 膜工艺能有效去除饮用水中的致病菌、藻类、颗粒物和有机物。随着膜制备成本的降低和应用技术的成熟，膜过滤在饮用水处理中的应用日趋广泛。与传统工艺相比，膜技术可以减少化学试剂的使用，减少污泥量，生产高品质的饮用水，而且可以缩短工艺流程，容易实现自动化运行。当前所用的膜大多为有机膜，虽然有机膜具有价格便宜，容易安装和装填密度高等诸多优点，但其机械强度和化学稳定性较差，易发生断丝或
破损的问题，使用年限较短。而且为增强混凝效果、去除藻类、重金属，臭味和微量污染物等，水处理工艺中需投加氧化剂，而氧化剂会对有机膜产生危害。因此需要一种机械强度高且耐氧化膜，以满足当前水处理工艺的需求。 陶瓷膜是无机膜的一种，具有较高的机械强度、化学稳定性和热稳定性等优点，能够耐受极端污染环境和清洗条件，适合在投加氧化剂的饮用水处理工艺中使用。随着膜技术的发展，陶瓷膜的制备成本不断下降。在一些经济条件允许的国家和地区，陶瓷膜在饮用水处理中的应用越来越多。陶瓷膜工艺与其他工艺联合后，能够实现去除浊度、病原微生物和有机物的功能，而且能够减少后续消毒工艺中的消毒副产物。因此，在当前的水厂升级改造中，陶瓷膜及其集成工艺有较好的应用前景。针对陶瓷膜集成工艺开展研究，可为小型水厂改造提供强有力的技术支持。 截至2010年，METWATER公司已有近套生产规模设备运行，总供水能力约为5×105m3天，最长运行年限已经超过13年，均无膜破损现象发生，说明陶瓷膜具有很好的稳定性，能克服当前中空纤维有机膜频繁出现断丝的现象。陶瓷膜的高机械强度可应对颗粒物的磨损，实现对混凝水的直接过滤。而且，其优良的化学稳定性使其可以与臭氧等氧化剂联用，在改善污染物去除效果的同时减缓膜污染。
膜分离技术
膜分离技术 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半 透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔。 膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。 微滤（MF）通常孔径范围在0.1～1微米，大于1微米不能通过。 又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 超滤（UF），膜两侧需压力差，膜孔径在0.05um至1nm之间，通常截留分子量范围在1000～300000。 是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm 之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，
超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。 纳滤（NF），孔径为几纳米，截留分子量在80～1000的范围内。 是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 反渗透（RO），以膜两侧静压为推动力，反渗透仅让水透过膜，能截留所有的离子。 是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具
陶瓷膜使用手册
天津科建科技发展有限公司 2006年4月
陶瓷膜简介 一、陶瓷膜性能指标 支撑体结构：23通道多孔陶瓷芯 外形尺寸：膜管外径φ25mm，通道内径φ3.5mm，管长1178mm 膜材质：氧化锆、三氧化二铝、二氧化钛 膜孔径：1.4μm 爆破压力：≥9.0MPa 最大工作压力：≤1.0MPa pH适用范围：0~14 工作温度：≤350℃ 灭菌温度：121℃-30分钟 单只膜面积：0.35m2 抗氧化剂性能：优 抗溶剂性能：优 二、23通道陶瓷膜组件参数
三、膜管的检验与安装 注意事项：安装和搬运膜管时，应尽量防止碰撞和震动，搬运膜管包装箱需托住底部。 1、检验： a、打开膜管包装箱，观察箱内泡沫垫有无损坏，膜管有无明显的损坏迹象。 b、若运输过程中包装损坏，则需进一步检查膜管是否损坏。将膜管竖放，下 端堵住，从上端向每个通道内注满水，观察膜管外表面是否有异常渗漏，如出现异常渗漏则说明膜管已破损，不能使用。 2、安装： a、将硅橡胶密封圈装在膜管一端。 b、将膜组件壳体水平放置，膜管由周边至中心逐根插入。 c、将膜管另一侧密封圈套上，使膜管端面与膜壳平齐，且密封圈端面整齐， 在一个水平面上。 d、一人扶稳壳体，另一人将组件压板扣上，拧紧周边八只M10的螺栓，直 至压板与壳体花板密合。注意将密封圈置于压板槽内。 e、将另一压板装上。 f、将组件轻轻平放。 注意：1.4μm的除菌膜有方向，膜管外侧的箭头方向与泵出口流体流动方向要一致。 四、组件密封性能检验 组件使用之前，更换密封圈或膜管之后，应进行如下试验。 1、放空组件壳体中液体，堵住膜管的一个主进料口和一个渗透侧出口，临时堵 住另一个渗透侧出口，垂直放置膜管组件，从上主进料口灌水至大量气泡被排除； 2、从上渗透侧口处注入最大压力不超过0.03MPa的空气，如果密封效果好，则 液面上见不到更多的气泡，若密封效果不好或密封圈位置不正确，气泡将会
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤液处理
以陶瓷膜为核心的MBR工艺用于垃圾渗滤 液处理 一、我国垃圾渗滤液处理技术介绍 近10年来，我国工业化和城市化进程加快。城市垃圾总量以每年10%以上的速度增长，有一些城市增长率更是高达15%一20%。按这样的增长速度测算，到2010年底我国城市生活垃圾将达到2.6亿吨，2030年将超过4亿吨。目前我国城市生活垃圾的新鲜渗滤液年产量约2900万吨，可控点源排放的渗滤液约1515万吨，再加上填埋场、堆场历年垃圾产生的渗滤液，年产量估计为新鲜渗滤液的数倍，而1吨渗滤液约相当于100吨城市污水所含污染物的浓度。但目前为止，适合我国国情、符合“高效、低耗”处理标准的渗滤液处理工艺仍处于研发阶段。国家又制定了垃圾渗滤液新标准GB16889-2008，垃圾渗滤液现场处理并达标排放，则要求较复杂的处理工艺、较高的管理水平和较高成本。 表1 1997标准与2008标准的对比 污染物 1997年标准2008年标准 （一级）（二级）（三级）排放限值特别限值 SS（mg/L）702004003030 BOD5 （mg/L）301506003020 CODcr（mg/L）100300100010060 氨氮（mg/L）1525258 色度（倍）------4030 总氮（mg/L）------4020 总磷（mg/L）------3 1.5 我国卫生填埋起步较晚，真正意义上的卫生填埋场从20世纪80年代末才开始建设。渗滤液处理厂的建设就更晚，从时间上看，渗滤液的处理经历了三个阶段，如图1所示。 第一阶段：好氧处理工艺(接触氧化、SBR、氧化沟等) (处理出水达甚至达不到97年老的排放标准)
第二阶段：厌氧(UASB等)+好氧处理工艺 (对氨氮处理效果不好,只能达到老标准中二、三级排放要求) 第三阶段：MBR+深度处理工艺&两级DTRO反渗透 (可以稳定达到新标准排放的要求) 图1 我国垃圾渗滤液处理工艺的发展 目前，深度处理分为两类，膜法深度处理和高级氧化深度处理。从运行费用上看，目前主要采用膜法深度处理，其中应用到管式超滤膜，浸没式平板膜，纳滤膜，反渗透膜等。其中各种工艺的比较如表2所示。 表2 垃圾渗滤液处理工艺的比较 典型工艺优势劣势 回灌处理1、工艺简单2、投资 小 1、非彻底去除，已经基本不再采用 物化+生化1、设计成熟2、投资 适中3、大部分填埋 场采取的工艺 1、出水难以保障，无法达到2008新 标准 2、构筑物多，占地大 两级反渗透RO 1、出水效果好2、占 地小 1、初投资和运行费用大 2、COD，盐分不断累积，无法彻底根 除 3、需要30%浓缩液回灌处理 生化MBR+NF&RO 1、工艺成熟2、出水 效果好3、彻底去除 COD，氨氮 1. 对膜材料的选择及其维护上 要求高 较之其他所列工艺，目前，以生化MBR+NF&RO工艺最为成熟，在老填埋场的污水处理改造和新填埋场建设中使用范围更广。但选择MBR工艺时需要考虑选择能够耐高污泥浓度，抗膜污染，耐化学清洗的超滤膜膜产品。这不但可以保证MBR运行的稳定性，还可以给后序纳滤或者反渗透提供可靠稳定的出水水质。对保护纳滤膜或者反渗透膜的运行起到关键作用。 二、陶瓷膜简介
陶瓷膜知识
陶瓷膜 超滤膜技术与超滤膜设备 1. 综述 超滤膜是利用筛分原理进行分离，它对有机物截留分子量从10000～100000 Dalton可选，适用于大分子物质与小分子物质的分离、浓缩和纯化过程。 从膜分离装置发展过程来看，超滤装置是伴随着反渗透装置的开发而发展起来的。超滤装置可代替传统的板框式、中空纤维式等超滤形式，从而高效、节能、环保的实现物料的过滤分离、纯化、浓缩。 2.超滤技术的应用 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、乳品工业、饮料工业、医药工业、医疗、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。 3.超滤膜系统的优点 ＄超滤膜元件用知名公司产品，确保了客户得到目前世界上最优质的有机膜元件，从而确保高截留性能和高膜通量。 ＄系统回收率高，所得产品品质优良，可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。 ＄处理过程无相变，对物料中组成成分无任何不良影响，且分离、纯化、浓缩过程中通过冷却系统始终使物料处于常温状态，特别适用于热敏性物质的处理，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。 ＄系统能耗低，生产周期短，与传统工艺设备相比，设备运行费用低，能有效降低生产成本，提高企业经济效益。 ＄系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。＄系统制作材质采用卫生级不锈钢，全封闭管道式运行，现场清洁卫生，满足GMP或FDA生产规范要求。＄控制系统可根据用户具体使用要求进行个性化设计，结合PLC先进的控制软件，现场在线集中监控重要工艺操作参数，避免人工误操作，多方位确保系统长期稳定运行。 陶瓷膜过滤：超滤膜的孔径范围在：0.01μm—0.05μm；微滤膜的孔径范围在0.05μm——1.4μm 陶瓷膜有点：机械强度大，耐磨性好 孔径分布窄，分离精度高 耐高温，适用于高温过滤过程 使用寿命长，综合成本低，性价比高 浓缩倍数高，降低水使用量，减少浓缩废水排放 PH耐受范围宽，耐酸，耐碱，耐有机溶剂及强氧化剂性能好 易清洗，可高温消毒，反向清洗 GT膜其一是制造过程复杂，成本高，价格昂贵；其二是膜通量问题，只有克服膜污染并提高膜的过滤通量。
陶瓷膜处理工业污水
精品整理 陶瓷膜处理工业污水 一、技术详情 1、纳米平板陶瓷膜污水处理工艺，由纳米陶瓷膜分离技术和生物技术有机结合的新型水处理工艺，采用第五代纳米陶瓷技术生产的纳米平板陶瓷膜，利用MBR的长污泥龄优势，在系统内通过精确控制溶解氧、污泥浓度等条件，实现系统同步硝化和反硝化脱氮，提高生物除磷能力。再通过纳米陶瓷膜进行污水分离，有效拦截水中的病原微生物、重金属等污染物。本技术主要适用于生活污水、工业废水、中水再生回用、屠宰养殖废水、农村污水处理、垃圾渗滤液等领域。纳米平板陶瓷膜污水处理工艺具有占地面积低，能耗低，剩余污泥量低，处理效率高等优势。实践证明，其出水水质远优于我国城镇污水处理排放标准最高要求，达到了中水回用的标准。 2、纳米平板陶瓷膜一体化装备是在纳米平板陶瓷膜污水处理技术的基础上，集陶瓷膜组器及生物反应器于一体，综合了生物处理和陶瓷膜过滤技术特点的复合型水质净化器。本技术产品主要用于生活污水、工业废水、各类有机废水及乡镇污水处理等，采用高度集成化设计、标准化生产。 二、技术优势 本技术处理出水达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准。主要的技术经济指标： （1）本技术主要技术指标：溶解氧浓度控制在0.5-2mg/L，水力停留时间在4-6小时，污泥浓度在8000-15000mg/L。 （2）污泥负荷：0.03-0.15kgBOD5/KgMLSS.d。 （3）氮负荷：0.006-0.012kgN/KgMLSS.d。 （4）污泥产率：0.05-0.1kgMLSS/KgCOD。 （5）投资成本在通常在3000~4000元/吨，直接运行成本在0.4-0.8元/吨，综合运行成本在1.0~1.2元/吨。 三、适用范围 适用于工业区污水处理。
陶瓷膜技术的特点
陶瓷膜技术的特点 1 陶瓷膜 陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而成的非对称膜，呈管状或多通道状，管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到分离、浓缩和纯化之目的。 2 陶瓷膜性能指标 支撑体结构：19通道多孔氧化铝陶瓷芯，氧化铝含量大于95% 外形尺寸：膜管外径φ30mm，通道内径φ4mm，管长1015mm 膜材质：氧化锆、氧化铝、氧化钛 膜孔径：0.8μm、0.5μm 、0.2μm、50nm、10 nm 、1nm 爆破压力：60MPa pH适用范围：0~14 膜管烧结温度：大于800度 抗氧化剂性能：优 抗溶剂性能：优 3 陶瓷膜过滤系统的结构优越性 膜孔为刚性且烧结在一起，高压或压力脉冲不会改变微孔尺寸或损坏膜，对于物料的选择筛选具有稳定单一性 · 易于实现全自动化 · 由于是组件设计,易于工业放大 · 操作简单，易于清洗和消毒 · 无需添加溶剂，不会引入其他化学成分，防止二次污染 · 密封件选用硅橡胶或聚四氟乙烯，耐溶剂性好
· 滤孔呈不对称分布，可实现反向冲洗，恢复性能 · 膜材料及辅助设备材料均为无污染材料，可实现GMP规范要求 4 陶瓷膜过滤系统的工艺优越性 · 产品不含固形物,可最大限度的减少离交和吸附工艺中的污染 · 无需助滤剂(如硅藻土等) · 可在低温下操作，保证产品活性 · 可减少后续工艺中有机溶剂的使用量 · 与传统工艺相比，可提高产品收率 · 无相变，低能耗 · 最少的废物排放 · 耐酸耐碱，易于清洗 · 设备系统占地面积小 · 降低投资，劳动力和维修费用 · 仅需消耗水，空气，电和清洁剂 5 无机陶瓷膜与有机膜相比的优越性 · 无机陶瓷膜耐高温性能优于有机膜，在生产过程中可直接用蒸汽或加热灭菌消毒。 · 无机陶瓷膜耐化学腐蚀性好，可使用各种不同的清洗剂进行彻底清洗，膜通量可完全恢复，使用寿命长，可达8年以上 · 无机膜的膜孔分级精细，因而能准确有效地将原液中的某种成分分离，从而达到去除或提取的目的，这是有机膜所做不到的。 6 膜分离技术与萃取技术、离子交换分离技术的比较 · 膜分离技术在常温下操作，无相变，可避免组分受热，不破坏主要成分。 ·膜分离技术在操作过程中不混入其他杂质，避免了萃取过程中有机溶剂的夹带对组分的影响
陶瓷膜过滤器工作原理
陶瓷膜过滤器工作原理 南京博滤工业设备有限公司 （膜分离事业部Membrane Separation Dept.） 摘要：随着工业技术的不断更新迭代，膜分离应用技术近年来也取得巨大进展，极大提升了社会生产力水平。膜分离技术由于其具有分离效率高、能耗低、过程温和无相变、生产环境清洁等诸多优点，而越来越多的被应用于现代工业生产中物料富集（enrichment）、浓缩(concentration)、纯化(purification)等核心工艺处理过程。根据膜的材料我们可分为有机膜和无机膜，按膜孔径又可分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)等。本文简单介绍下以陶瓷膜为代表的无机膜材料及其分离器构成与工作原理。 关键词：膜分离技术，无机陶瓷膜，陶瓷膜应用，陶瓷膜过滤，陶瓷膜分离，陶瓷膜过滤设备，陶瓷纳滤膜，陶瓷膜植物提取，陶瓷膜催化剂回收，陶瓷膜分离技术。 1 膜的定义 什么是膜？膜可以被视为两相之间的一个界面、具有选择透过性功能的薄层凝聚物质，它能够以特定的形式来限制和传递两侧流体中各物质的迁移过程。膜本身可以是一种均匀单相或两相以上凝聚物质所构成的复合体，其厚度大都以数微米至0.5mm之间不等。膜必须具有一定的透过性，否则就不能称之为膜。 我们可以认为理想化的膜应当结合了膜层薄、机械强度高、孔径小、耐高温、耐化学腐蚀等诸多优点，但很遗憾，在实际中，材料属性决定，该一系列理想化指标存在相互制约性矛盾，所以世界上并不存在绝对“完美”的膜，而应该结合具体工艺工况，通过对物料反复试验对比，确定采用何种最适合膜孔径，以及采取何种预处理，有时还需结合其它化学或物理辅助工艺等，这样最终优化、设计出一套最适合该工况的膜分离系统。 这对膜厂商的理论专业性、应用经验、工匠精神，以及严谨态度都提出了极高的要求。 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100μm 图1.1 膜分离实用范围过滤谱图 2 什么是陶瓷膜 2.1陶瓷膜是采用高纯度α-Al2O3在高温条件下烧制而成，具有筛分过滤作用的多孔固体连续介质。南京博滤工业无机陶瓷膜呈不对称结构，由三层组成：支撑层、过渡层和分离层。
无机陶瓷膜技术处理碱炼洗涤废水
吉林敖东延边药业股份有限公司 膜分离技术在中药口服液生产中的应用 公司膜分离技术实施小组
膜分离技术在中药口服液生产中的应用 一、前言 膜分离技术是近几十年发展起来的分离技术，以其常温操作、多数过程无相变、能耗低、分离效率高等特点，在许多领域中获得应用，也已应用于单方中药的分离。有报道采用超滤对中药提取液进行精制，以达到澄清、除杂的目的。随着中药理论和制剂的发展，传统的水提醇沉法除杂已暴露出一些缺点，且复方中药中的各种未知成分采用醇沉法可能使其损失较大。 我公司经过邀请北京中化化工科学技术研究总院研究所的柴国镛教授、马仁川教授现场考察和讲解，使我公司科研人员提高了对膜分离技术的认识，成立了“膜分离技术在中药口服液生产中应用”实施小组。通过南京工业大学—膜科学技术研究院和久吾高科技股份有限公司以及江苏太仓华辰净化设备有限公司科学技术人员的大力支持，经对已应用膜分离技术的厂家现场考察、提供的相关技术资料、网上搜索查询和与膜设备厂家人员研讨等形式，决定应用现代化膜分离纯化新技术，对药液进行有效的分离纯化，来解决复方中药口服液制剂中大量沉淀的问题。 由于复方中药口服液配方中，药材品种多，沉淀杂质黑、粗、大，而且药液黏度大，容易产生挂壁现象。新工艺以陶瓷膜微滤、中空纤维超滤两级精制替代醇沉法。 二、工艺流程对比 原工艺：配料——药材提取液——药液浓缩——一次醇沉——乙醇回收——二次醇沉——乙醇回收——制备（倍用液）——液体配液——灌封——灯检——成品
新工艺：配料——药材提取液——粗滤或离心——微滤（陶瓷膜过滤）——药液浓缩——醇沉——乙醇回收——制备（倍用液）——液体配液——超滤（中空纤维超滤器过滤）——灌封——灯检——成品 图1 膜分离技术实施前后工艺流程对比图
陶瓷膜及其检验测试规范标准汇编
管式陶瓷微孔滤膜元件（HY/ T 063-2002） 及其测试方法（HY / T 0 6 4-2002）汇编 3 定义 本标准采用下列定义 3 . 1陶瓷微孔滤膜c e r a mi c mi c r o p o r o u s f i l t r a t i o n m e m b r a n e 陶瓷微孔滤膜是采用多孔陶瓷材料制成的压力推动型膜，包括陶瓷微滤膜、超滤膜 3 . 2 孔隙率p o r o s i t y 孔隙率是膜的微孔总体积( 与微孔大小及数量有关) 与膜的总体积的百分比率，以%表示。 4 分类与型号 4.1 分类 管式陶瓷微孔滤膜按通道数不同可划分为单管和多通道两种形式，按其平均孔径大小可分为陶瓷 微滤膜和陶瓷超滤膜。陶瓷微滤膜的平均孔径在50nm -104nm之间，常用孔径规格主要有5000n m, 1000nm, 800nm, 500nm, 200nm, 100nm等几种; 陶瓷超滤膜的平均孔径在2nm-50nm之间，常用的孔径规格主要有50nm, 20nm, 4nm等几种。 4.2 型号 陶瓷微孔滤膜元件的型号由代号和阿拉伯数字按下列规则组成。 4.2. 1 外型规格以大写的英文字母表示。常见的规格见表1所示。
4.2.2 膜材料代号以金属元素符号表示，几种常用的膜材料见表2. 示例: CM-M-800-C-Al 表示陶瓷微孔滤膜元件为:cm为陶瓷微孔滤膜元件，M为微滤，孔径为800 nm，通道数为19个通道，外径为30 mm，膜材料为氧化铝。 5 要求及测试方法（T） T 3 定义 本标准采用下列定义。 T 3.1 干膜d r y m e mb r a n e 干膜是指孔内无浸润剂，并充满渗透剂的陶瓷微孔滤膜。 T 3.2 湿膜we t me mb r a n e 用浸润剂充分浸润后的陶瓷微孔滤膜称为湿膜。 T 4 主要试剂和材料 本方法中所用下列试剂均为分析纯。 —纯净水: 符合G B 1 7 3 2 3 各项技术指标。 —固体N a O H. —浓度为9 8 %的硫酸。 —异丁醇。 —异丙醇。 —甲基红指示剂: 0 . 1 %的甲基红指示剂。 —酚酞指示剂: 1 %的酚酞指示剂。 T 5 仪器和设备 —分析天平: 感量为0. 001g —工业天平: 最大称量1k g , 感量为0. 01 g , 超声清洗仪。
陶瓷膜分离技术在中药口服液中的应用
陶瓷膜分离技术在中药口服液中的应用 中药现代化的重要内容之一就是生产过程中的提取浓缩、分离纯化等关键单元技术的现代化，以下是为大家搜集的一篇探究陶瓷膜分离技术在中药口服液中应用的，供阅读参考。 清脑复神液收载于卫生部颁布的药品标准中药成方制剂第九册(WS3-B-1838-94)，是 由人参、黄芪、鹿茸、菊花、黄柏、山楂等药材组成的纯中药口服液，具有清心安神、化痰醒脑、活血通络的功效，临床用于治疗神经衰弱、失眠、顽固性头痛，脑震荡后遗症所致头痛、眩晕、健忘、失眠等症[1].目前，其精制工艺为静置15d,该工艺存在生产工时长，生产成本高，生产效率低等缺点。 膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对混合物中特定组分实现分离、提纯和浓缩的分离技术，具有操作过程简单、节能、无相变、无污染等优点，已广泛用于食品、化工、生物、制药等领域[2-4].近年来，膜分离技术也广 泛应用于中药口服液的研究与生产中[5-7].然而在实际操作过程中，由于中药提取液组分 复杂，往往含有较多的杂质成分，直接运用膜分离技术会造成膜污染加剧，从而引起的膜通量显着下降[8-11]. 清脑复神液的溶剂为10%~20%乙醇，对有机膜材质有一定的溶蚀性能，故本实验采用陶瓷膜分离技术，对其精制工艺进行再评价研究。并用活性炭吸附的方法对滤过前药液进行预处理，以减少对陶瓷膜的污染，同时对滤过压力、温度、药液收集量等进行考察，优化滤过工艺参数。以解决清脑复神液目前生产工时长、生产成本高、生产效率低等问题，为陶瓷膜分离技术在中药口服液中的应用提供示范性研究。 1仪器与试药 FA2004分析电子天平，上海良平仪器仪表有限公司;DZF-6050A真空烘干箱，北京 中兴伟业仪器有限公司;HH-S6电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司;APLD-90液 体搅拌机90D,广州市安培力机械制造有限公司;UV230II高效液相色谱仪，大连依利特分 析仪器有限公司;YT600-1J蠕动泵，保定兰格恒流泵有限公司;UV2300紫外可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司;陶瓷膜，50、100、200nm,江苏久吾高科技股份有限公司; 耐震压力表，成都天威仪表厂。 活性炭(批号20120927)、十二烷基苯磺酸钠(批号2014093001)、次氯酸钠(批号2014122301)、氢氧化钠(批号2014090201)，成都市科龙化工试剂厂;盐酸小檗碱对照品(质量分数>98%,批号110713-201212)、芦丁对照品(批号100080-200707,质量分 数>98%)，均购自中国食品药品检定研究院;清脑复神液浸渍提取液，由实验室依据清脑
陶瓷膜处理碱洗液
MACHINERY & EQUIPMENT
PRIMARY METAL MEETING 5/6/7 November 2003
1
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不同过滤方法对应的过滤精度
Ultrafiltration Depth filters
Membrane Type
Nanofiltration Reverse osmosis
Microfiltration Screens Oil emulsions Red blood Paint Bacteria Human hair
Relative Size of Common Materials
Particle size(μm) Molecular weight
Aqueous salts Atomic radii
Carbon black
Protein/enzymes
10 -4 100
10-3 200
10 -2 20K
10 -1 100K
1 500K
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10 3
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机械工业中错流过滤的应用
除油清洗液的再生
? 电镀生产线 ? 喷漆生产线
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? Copyright Pall schumacher
电镀生产线——冷轧钢板的清洗
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陶瓷膜反应分离技术在精细化工领域中的应用
陶瓷膜反应分离技术在精细化工领域中的应用 邢卫红陈日志张利雄徐南平 （南京工业大学化工学院、江苏省材料化学工程重点实验室、南京工业大学） 一、膜反应器发展概况 早在上个世纪60 年代末，Michaels 就提出：若将具有分离功能的膜应用于化学工程，即把膜与反应器合于一体，同时兼有反应与分离功能的膜反应技术，可节省投资，降低能耗，提高收率，必将会产生新的化工过程。 膜反应器技术首先在研究开发相对成熟的有机膜领域得到实施，有机膜固有的一些特性决定了这一应用仅局限于条件较为温和的均相催化和生物体系。自上世纪80 年代中期，随 着无机膜特别是具有性质稳定的无机膜的开发，为膜在苛刻条件下的应用开辟了途径。因无机膜具有高温下的长期稳定性、对酸碱的优良化学稳定性、高压下的机械稳定性以及寿命长等一些优点，无机膜反应器的开发引起了众人的关注。 目前，无机膜反应器的大多数研究主要针对气相反应，而针对液相反应过程的研究还比 较少。液相无机膜反应器中，无机膜主要为多孔性膜，如丫-Al 2Q、a -Al 2Q、TQ2、ZrO2等 或以多孔性膜为支撑层的致密金属膜，如Pd/ a -Al 203复合膜。膜在系统中的作用主要可归 纳为：分离产物、催化剂的载体、分离回收催化剂、气液分布器、液体微量分布器等。所使用的催化剂可以悬浮在液相中，也可以通过离子交换、表面浸渍、有机金属化学蒸汽沉积等方法负载在膜的表面上8 催化剂或以颗粒形式均匀分布在膜上或以薄膜的形式附在多孔膜支撑体上9 或浸入膜孔内。催化剂负载在膜上可以避免催化剂分离回收的难题，但这不利于催化剂的高效使用。催化剂处于悬浮态的无机膜反应器中，反应器与膜组件的耦合有两种方式：分置式、一体式，如图1、图 2 所示。
陶瓷膜
陶瓷膜元件 一、陶瓷膜简介 陶瓷膜主要是A12O3，Zr02和Ti02等无机材料制备的多孔滤膜，具有有机膜无法替代的许多优点：化学稳定性好；耐酸、耐碱、耐有机溶剂；刚性和机械强度好；可反向冲洗；抗微生物侵蚀，不与微生物发生作用；抗化学药剂侵蚀；耐高温耐磨损；孔径分布窄，膜孔不变形；过滤精度高；抗污染能力强；附加或预处理工艺少；清洗容易操作简便，膜再生性能好；膜分离效率高等特点。陶瓷膜在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、治金工业、机械加工等领域得到愈来愈广泛的应用。
陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等材料经特殊工艺制备而成的多孔非对称膜。陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：在压力作用的驱动下，原料液在膜管内流动，小分子物质透过膜，含大分子组分的浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。 陶瓷膜过滤精度涵盖微滤和超滤，微滤膜的过滤孔径范围在0.05μm至1.4μm之间，超滤膜过滤精度范围可在10KDa-50KDa之间。可根据物料的粘度、悬浮物含量选择不同孔径的膜，以达到澄清分离的目的。 无机陶瓷膜具有耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、抗微生物能力强、渗透量大、可清洗性强、孔径分布窄、分离性能好和使用寿命长等特点，目前已在化工与石油化工、食品、生物和医药等领域分离工艺获得成功应用。 陶瓷膜设备主要特点： 1、机械强度大，耐磨性好； 2、耐高温，适用于高温过滤过程； 3、使用寿命长，设备综合成本低，性价比高； 4、PH耐受范围宽，耐酸、耐碱、耐有机溶剂及强氧化剂性能好； 5、易清洗，可高温消毒、反向冲洗，适于除菌过滤过程；
6、使用寿命长，某些行业使用寿命大于5年，设备综合成本低，性价比高 7、自动化，半自动化，手动设计系统兼备，操作方便 8、可以实现连续进料、连续出滤渣和滤液 9、具有高的切向流速，降低膜表面的浓差极化现象，膜通量稳定 关于发酵液澄清除杂新技术 点击次数：279 发布日期：2009-6-16 来源：本站仅供参考，谢绝转载，否则责任自负 BFM膜分离系统简介 在各种发酵液制药生产中，除杂澄清过滤中使用膜分离技术产生的能耗大、膜易污染、占地大、投资大等问题。在有些中药和原料药等的生产过程中，由于原料粗糙，通常采用平板膜或陶瓷膜过滤的工艺方式，但系统膜面积装填密度小、投资大、占地面积大、膜抗污染程度低、运行成本高等缺陷使应用受到限制。 然而如果采用卷式膜，虽然装填密度大、投资小、占地面积小、运行成本低的特点，但由于对进料要求高（需达到真溶液要求），使整个分离工艺变得复杂，系统可靠性和稳定性变差；目前，在已应用的工业系统中，大部分系统故障都是因进料条件不能满足要求而导致的。 为此，厦门天泉鑫专门针对以上问题，组织相关技术领域专家学者，进行攻关研制。于今年推出的BFM膜分离设备，并已经在乳酪废水蛋白回收、赤霉素发酵液板框滤液现场中试实验验证，得到用户肯定，其技术性能稳定、经济性十分显著，已形成合作意向。