06

2023

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01

膜處理技術標準匯總(zǒng)。

作者(zhě):


由於我國分離膜行業發展較晚,出(chū)台的國家標準(zhǔn)和行業標準較少,其中膜與膜組件標準有21項,與膜產品相關的裝置標準有24項,全部為(wéi)推薦性標準,除5項為國家標準外,其他均為(wéi)行業標(biāo)準,主要是(shì)海(hǎi)洋行業標準,為27項(xiàng)。
標準作(zuò)為行業發展的一個重要步驟,起著肯定(dìng)已有成果、引導行業發展方(fāng)向(xiàng)的(de)重要作用,具有很強的指導性。因(yīn)此相關標準的製定(dìng)對促進(jìn)膜產業科學化、規範化管理,引導膜產業朝著健康有序的方向發展,推(tuī)動膜技術廣(guǎng)泛應(yīng)用起到(dào)了(le)重要的技術支撐作用(yòng)。
膜產品技術指標
膜產品的相關性能指標(biāo)繁多,主要有分離(lí)透過(guò)性能(néng)、物理(lǐ)性能和化學性(xìng)能(néng)三大類(lèi),其中分離透過性能包括:產水量、水(shuǐ)通量、純水透過率、截留分子質量(liàng)(切割分子質量)、截留率、脫(tuō)鹽率、回收率、最大孔(kǒng)徑、平(píng)均孔徑、孔徑分布、孔(kǒng)隙率、氣密性及完整性等(děng);膜物理性能有:結構性能(外觀、膜麵積、膜厚、膜絲內外徑)、機械性能(拉伸強度、爆破強度、彎曲強度、柔潤指數、斷裂伸長率)、電(diàn)性(xìng)能(荷電性(xìng)、Zeta電位)、親水性(接觸角(jiǎo))及耐熱性(xìng)(最(zuì)高操作溫度)等;膜化學(xué)性能有:化學穩定性(化(huà)學相容性)、耐氧化性(短時餘氯耐受限度、過氧化氫耐受限度)、耐酸堿性(運行及清洗pH範圍)及耐汙染(rǎn)性能等。
膜分(fèn)離透過性(xìng)能反映了濾膜的適用範圍,物理性能和化學性能反映了濾膜的使用條件。膜分離透過性能是膜產品最(zuì)重要的技術指標,相關研究和測試方法較多,也是現有(yǒu)膜產品標準的主要技術(shù)內容,膜物理和化學性能指標除結(jié)構性能外,相關標準還是空白(bái)。
膜與膜組件標準分析
膜產品按膜分離過程分類為微(wēi)濾(MF)膜、超濾(UF)膜、納濾(NF)膜、反滲透(RO)膜及離子交換膜等;按膜(mó)組件型式分類可分為平板膜、卷式膜、中空纖維膜(柱式、簾式)及管式膜、碟(dié)管式膜等。
通用標準
通用標準(zhǔn)包括《膜分離技(jì)術術語》(GB/T20103—2006)和《膜組件及裝置型號命(mìng)名》(GB/T20502—2006)。其中GB/T20103—2006標準界定了膜分(fèn)離領域包括電滲析、反滲(shèn)透、納濾(lǜ)、超濾、微濾、氣體分離膜及離子交換膜的常用術語,對(duì)膜分離技術(shù)領域的221條術語進行了定義,適用於膜與膜材料、膜組件、液體分離、氣體分離及其他膜分離過程。GB/T20502—2006標準規定了膜組件及裝置型號的命名規則,適用於反滲透、納濾、超濾、微濾、氣體分離膜、電滲析及電去離子裝置。
反滲透(RO)膜標準
反滲透膜標準有4項:
《中空纖(xiān)維反滲透膜測(cè)試(shì)方法》(HY/T049—1999)、
《中空纖維(wéi)反滲透技術中空纖維反滲透組件》(HY/T054.1—2001)、
《中空纖維反滲透技術中空纖維反滲透組件測試方法》(HY/T054.2—2001)、
《卷式反滲透膜組件測試方(fāng)法》(HY/T107—2008)。
HY/T049—1999標準規定了中空纖維反滲透膜除鹽率和水通量的測試(shì)條件和(hé)測試方(fāng)法,適用於進水為自來(lái)水、苦鹹水及(jí)海水的中空纖維反滲透膜的測試。在測試前要進行試樣(yàng)製(zhì)備,將膜絲用環氧樹脂粘結於尼龍(lóng)管或橡皮塞上,然後將(jiāng)固化的膜樣裝入(rù)測試管中在測試裝置上進行測試,但對樣品的製備及測試管的要求沒有做出具體(tǐ)詳細的(de)規定或說明。水通量的測定用量筒和秒表測量,不要(yào)求恒溫,測得的數據查表(biǎo)換算成25℃時的數值。
HY/T107—2008標準規定了卷式反滲透膜元件脫鹽率、回收率、產水量(liàng)、水(shuǐ)通量、密(mì)封泄漏點及氣密性6個參數的測試方法。脫鹽率可按氯化鈉(nà)濃度法或電導率法計算(suàn)。
目前,中空纖維反滲透(tòu)膜已很(hěn)少見,工程中應(yīng)用的幾乎(hū)全為卷式反滲透膜,但是缺乏對卷式反滲透膜元(yuán)件性能技術要求做出規定的(de)標準,質檢機構隻能根據廠家(jiā)的標稱值進行質量檢驗,評判尺度不(bú)統一。由時代(dài)沃頓公司承擔起草的海洋行業標準《卷式聚酰胺複合反滲透膜元件》發(fā)布實(shí)施後(hòu)將解決這(zhè)一問題。
納濾(NF)膜標準
納濾膜標準有1項,即《納濾膜(mó)及其元件(jiàn)》(HY/T113—2008)。
該標準規定(dìng)了納濾膜及其元件的分類與型號、要求、檢測、檢驗規則等。技術要求規定了在標準條件下納濾(lǜ)膜對於一價離子及(jí)二價離子的水通量和脫除率(lǜ),脫(tuō)鹽率可按重量(liàng)法或電導率法測量。一價離子以500mg/L的NaCl為測試液,脫除率應不小於30%;二價離子以2000mg/L的MgSO4為測(cè)試液,脫除率應不(bú)小於90%。
超濾(UF)膜標準
超濾膜標準有3項:
《中空纖維超濾膜測試方法(fǎ)》(HY/T050—1999)、
《中空纖維超濾膜組件》(HY/T062—2002)
《超(chāo)濾膜及(jí)其組件》(HY/T112—2008)。
HY/T050—1999規定了純水透過(guò)率(lǜ)、截留分子質量及截留率的測定方法。所用標準物質聚乙二醇測試液濃度定為(wéi)5000mg/L,操作上不易實現,應該給出一個允許誤差範圍;所用標準(zhǔn)物質牛血清蛋白測試液濃度為1000——3000mg/L,範圍(wéi)太寬,不(bú)科學。關於純水透過率的(de)測試條件,對測試結果有重要影響的測試液溫度及回收率,標準中未做出規定,缺乏嚴格性。
HY/T062—2002規定了(le)中空纖維超濾膜組(zǔ)件的分類(lèi)與型號、要求、試驗方法等。其中試驗方法均要求按(àn)HY/T050—1999的規定操作,但這兩(liǎng)項(xiàng)標準(zhǔn)有不對應的地方,例如在HY/T050—1999中找不到“外觀檢測”和“滲(shèn)漏(lòu)檢測”的規定;另外所用術語也(yě)存在(zài)不統一(yī),例如HY/T062—2002中“純水通量”指標在HY/T050—1999中以“純水透過率”表述。
HY/T112—2008規定了對超濾膜的技術要(yào)求,專門規定了用於海水預處理的(de)超濾膜(mó)組件的技術要求。純水通量及截留性能(néng)試驗方法要求按HY/T050—1999的規定(dìng)執(zhí)行。另(lìng)外,規定了完整性檢測、滲漏檢驗及耐壓性能試驗的方法(fǎ),但後兩者(zhě)按廠家標稱的最大工作壓力測試,無統一確定的測試壓(yā)力(lì)規定。耐壓性能試驗要求在標稱的最大跨膜壓差下運行12——24h,測(cè)試周期過(guò)長。
微濾(MF)膜標(biāo)準
微濾膜(mó)標準有(yǒu)6項(xiàng):
《微(wēi)孔(kǒng)濾膜孔性能測定方法》(HY/T039—1995)、
《中空纖維微孔濾膜測試方法(fǎ)》(HY/T051—1999)、
《微孔濾膜》(HY/T053—2001)、
《中空纖維微濾膜組件》(HY/T061—2017)、
《聚偏氟乙烯微孔濾膜》(HY/T065—2002)
《聚丙烯中空纖維微孔(kǒng)膜》(HY/T110—2008)。
HY/T039—1995標準規定了最大孔徑、平(píng)均孔徑、孔徑分布及孔隙率等性能指標及其檢測方法。該標準適用於測定平均孔徑為0.1——20靘多孔膜的最大孔徑(也可用泡點壓力表示)、平均孔徑、孔徑(jìng)分布及孔隙率,測試對象為膜片。測定裝置采用HY/T038—1995規定的CTL——D型膜孔徑測(cè)定儀,該裝置為杭州水處理中心自製,不具有通用(yòng)性。
HY/T051—1999標準規(guī)定了用泡點壓力法測試中空纖維微(wēi)孔濾膜最大孔(kǒng)徑的方法及水通量(又稱(chēng)純水透過率)測試(shì)方法。
HY/T053—2001標(biāo)準規定了微(wēi)孔濾膜的產品標記、要求、試驗方法(fǎ)等。規定了膜的厚度範(fàn)圍、親水性和疏水(shuǐ)性微孔濾膜(mó)泡點壓力及(jí)通量值。泡點壓力測(cè)定按HY/T039—1999規定執行,通量是將濕潤的直徑為47mm的(de)膜片(piàn)裝在過濾器上在0.09MPa的負壓條件下(xià)測得,不要求恒溫,根據實測水溫時的通量值,用溫度校正因子換算成25℃的通量。
HY/T061—2017標準規定(dìng)了殼(ké)式和無殼式中空纖維微(wēi)濾膜組件的要(yào)求、檢測方法(fǎ)、檢驗規則及標誌、包裝、運(yùn)輸(shū)和貯(zhù)存(cún)。本標準適用於殼式和無殼式中(zhōng)空纖(xiān)維微濾膜組件的科研、生(shēng)產、使用和管理。
HY/T065—2002標準適用於氣體淨化用的聚偏氟乙烯微孔濾(lǜ)膜。過濾(lǜ)精度分為0.01靘和0.3靘兩種,性能要求(qiú)中規定了空氣通量、孔隙率和截留率指(zhǐ)標(biāo)值(zhí)。過濾精(jīng)度與截留率采用氣溶(róng)膠和(hé)完(wán)整性試驗方法(fǎ)測定,孔隙率用汞壓儀測定。
HY/T110—2008標準規定了聚丙烯中空纖維微孔膜產品的分類及(jí)型號、要求、試驗方法等。分別規定了疏水性膜和親水性(xìng)膜的最大(dà)孔徑(jìng)、孔隙率(lǜ)、氣體通量。對膜絲的平(píng)均直徑和壁厚做出了相(xiàng)應的規定。最大(dà)孔徑、純水通量按HY/T051—1999規定執行(háng),孔(kǒng)隙率按HY/T065—2002規定執行,標準還規定了(le)膜絲平均直徑、壁厚和氣體流量的測量方法。
簾式膜標準
簾式膜標準(zhǔn)有1項,即《中空纖維簾式膜組件》(GB/T25279—2010)。
該標準適用於中空纖(xiān)維簾式微孔濾膜組件和中空纖維簾式超濾膜組件(jiàn)兩類。規定了(le)膜組件的分類與型號、要求(qiú)、檢測方法、檢驗規則等。對外觀、外形(xíng)尺寸、無滲漏性及產水(shuǐ)量(liàng)做出了具(jù)體要求。產水量的測試條件:自來水(shuǐ),25℃,——0.02MPa。
陶瓷微孔濾膜標準
陶瓷微孔濾(lǜ)膜標準有(yǒu)3項(xiàng):
《管式陶瓷微孔濾膜元件》(HY/T063—2002)、
《管(guǎn)式陶瓷微孔濾膜測試方法》(HY/T064—2002)
《陶瓷微孔濾膜組件》(HY/T104—2008)。
HY/T063—2002標準規定了管式陶瓷(cí)微孔濾膜元件的外觀、尺寸公差、性能要求、試驗方法及檢驗規則等。性能要求包括:最大孔徑、平均孔徑、孔隙率、純(chún)水(shuǐ)通量、彎曲強度及耐酸堿性能。性能測(cè)試方法按HY/T064—2002標準進行。
HY/T064—2002標準與HY/T063—2002配套。HY/T104—2008標準規定了陶(táo)瓷微孔濾膜組件的分類與型號、要求(包括主要尺寸、使用條件(jiàn)等)、試驗方法及檢驗規則等。
離子交(jiāo)換膜標準(zhǔn)
離(lí)子交換膜標準有1項,即《電滲析技術異相離子交換膜》(HY/T034.2—1994)
該標準規定了電滲析(xī)異(yì)相離子交換膜的技術(shù)要求、試(shì)驗方法及檢驗規則等。指標包括(kuò)外觀、含水率、交(jiāo)換容量、麵電阻及選擇透過率。
膜產品裝置(zhì)標準
膜產品通過組裝(zhuāng)成裝(zhuāng)置或設備應用於許多行業,裝置標準的建立促進了(le)膜技術的廣泛應用。反滲透膜產品(pǐn)裝置標準有(yǒu):
《反滲透水處理設(shè)備》(GB/T19249—2003),
《反滲透係統膜元件清洗技術規範》(GB/T23954—2009),
《純水(shuǐ)機》(CJ/T168—2002),《生活垃圾(jī)滲濾液(yè)碟管式反滲透處理設備》(CJ/T279—2008),
《反滲透海水淡化裝置(zhì)》(CB/T3753—1995),
《火電廠反滲透水處理裝置驗收導則》(DL/T951—2005),
《反滲透裝置》(HCRJ065—1999),
《環境保護產品技術要求反滲透水處理裝置》(HJ/T270—2006),
《反滲透裝置完好要(yào)求和檢查評定方法》(SJ/T31455—1994),
《飲用純淨水製備係統SRO係列反滲透設(shè)備》(HY/T068—2002),《膜法水(shuǐ)處理反滲透海水淡化工程設計規範》(HY/T074—2003);納濾膜(mó)產品裝置標(biāo)準有:《納(nà)濾裝置》(HY/T114—2008);超濾膜產品(pǐn)裝置標準有:《超濾(lǜ)水(shuǐ)處理設備》(CJ/T170—2002),
《中空纖維超(chāo)濾裝置》(HY/T060—2002),
《環境保護產品技術(shù)要求超濾(lǜ)裝置》(HJ/T271—2006),
《火力發(fā)電廠超(chāo)濾水處(chù)理裝置驗收導則》(DL/Z952—2005),
《家用(yòng)和類(lèi)似用途超濾淨水機》(QB/T4143—2010);微濾膜產品裝置標準(zhǔn)有:《微濾水處理(lǐ)設備(bèi)》(CJ/T169—2002),
《GTL——D型膜孔徑測定(dìng)儀》(HY/T038—1995),
《聚偏氟乙烯微孔濾膜(mó)折疊式過濾器》(HY/T066—2002),
《中空纖維微孔濾膜裝置》(HY/T103—2008);離(lí)子交換膜(mó)產品裝置標準有(yǒu):《電滲析(xī)技術(shù)電滲析器》(HY/T034.3—1994),
《電去離(lí)子膜堆(組件)》(HY/T120—2008),
《環境保護產品技術要求電滲析裝置》(HJ/T334—2006)。
膜技術標準重點內容分析
超濾膜截留性能
超濾膜的截留性能包括截留分子質量和截留率兩項指標,是超濾膜(mó)最重要的分離性能指標。截(jié)留率是指超濾膜截留特定溶質占溶液總特定溶質的比率(lǜ),截留分子質量是指膜對某種特定溶質截留率達到90%以上時的最小分子質(zhì)量。
它們是反映膜孔徑大小和分布的替代(dài)參數,決定了超濾膜的分離性能。
我國超濾膜的3項標準中,關於截留性能的測試,都采用標(biāo)準HY/T050—1999的方法。在該標準中(zhōng),規定用於超濾膜截留性能的測量的基準物質為(wéi)以下(xià)幾種:聚乙(yǐ)二醇(分子質量為6000、10000、20000u);細(xì)胞色(sè)素C(分子(zǐ)質量為(wéi)13000u);卵清蛋白(分子質量為45000u);牛血清(qīng)蛋白(分(fèn)子質量(liàng)為67000u)。
盡管目前已經有較多的基準物質應用於(yú)超濾膜截留性能的測試,但是這些化合物並不完全具備超(chāo)濾膜截留性能檢(jiǎn)測用(yòng)基(jī)準物(wù)質的特性,不能(néng)很好地滿足準確測定超濾膜截留性能的要(yào)求。主(zhǔ)要存在如下(xià)問題:
①單一化合物分子質(zhì)量分布不(bú)集中,凝膠色譜測試測(cè)得重均/數(shù)均分子質量比值(Mw/Mn)>1.1,不適合用(yòng)作基準物質;
②聚乙二醇、聚環氧(yǎng)乙烷及葡聚糖等化合物雖然具備純度高、性質穩定、分子質量分(fèn)布窄等優點,但是這類化合(hé)物的分子構型為線型且濃度隨環境變(biàn)化而變化(huà),不能(néng)確切地表征超濾膜的截留性能,測出的截留率不可靠。
③牛(niú)血清(qīng)蛋白和(hé)卵清蛋白等蛋白質雖然(rán)具有分子質量分布範圍非常小、分(fèn)子形狀基本(běn)呈圓球形等(děng)優點,但是蛋白質的(de)球(qiú)形是非剛性的,容易受到測試條件(如壓力和溫度變化)的影響。另外,可用(yòng)的蛋白質分子質量隻有極少數幾種,而(ér)且蛋白質的價格昂貴。更為嚴重的是,牛(niú)血清蛋白等蛋白質類(lèi)物質對膜材料的(de)吸附性強(qiáng)易造(zào)成(chéng)測試結果誤差大,尤其是對(duì)於(yú)聚碸超濾膜,且這種吸附甚至是不可逆的。
④目前,工程中大量應用100000u以上截留分子質量的超濾膜,但測(cè)試標準中(zhōng)基準物質(zhì)的最高分子質量隻有(yǒu)67000u,無法滿(mǎn)足測試需要。另外,隨著技術的發展,超濾膜表麵改(gǎi)性後可能發生顯著變化,如(rú)吸附了功能性物質或者帶有(yǒu)電荷,在此(cǐ)情況下利用傳統的基準物已經不能夠準確測量(liàng)超濾膜的截留性能。
基於現有基準物質存在的不足及行業(yè)對超濾膜截留性能測(cè)試的(de)需求,亟(jí)待(dài)開發性能優良的係列基準物。
微濾膜孔徑
微濾膜的孔徑與膜的分離性能(néng)和通量密切相關,是(shì)微濾膜最重要的特性表征參數。標準HY/T051—1999根(gēn)據泡點法測定濾膜最大孔徑,但是該方法是(shì)建立在膜孔為均勻通直圓孔的假設條件下,所測得的結(jié)果與實際相比往往(wǎng)存在誤差。因為微(wēi)濾膜孔是極其複雜和不規則的,對於微濾膜而言,孔(kǒng)徑(jìng)是(shì)指貫通於膜兩表麵的孔通道(dào)中最窄細處的通道半徑,即貫通孔的孔頸(jǐng)半徑。另外,測定(dìng)過程中容(róng)易受到潤濕效應、升壓速率、孔的長度、潤濕液與膜材料的(de)親和性等因素(sù)的影響,重現性(xìng)差。
為真實地測定微(wēi)濾膜及組件的孔徑,可借鑒超濾膜截留(liú)性能測定方法,配製具有一(yī)定粒徑範圍的標準粒子溶液作(zuò)為(wéi)原水(shuǐ),通過微濾膜過濾後,用顆(kē)粒計(jì)數儀測定原(yuán)水和透過水中不同粒(lì)徑的(de)標準顆粒數目,根據微濾(lǜ)膜對標準顆粒的(de)截留情況,可以得到微濾(lǜ)膜組件的孔徑及孔徑分布數據。
總結
一、雖然(rán)我國膜技術標準發展取得了相當的成果,但標準仍然滯後(hòu)於行業發展(zhǎn),標準的數(shù)量和質量還不(bú)能滿足需要。
二、現有膜技(jì)術標準(zhǔn)中涉及的性能參數主要為分離透過(guò)性能指標,膜物理性能和化學性能指標的相關標準有待建立(lì)。
三、一些早期的(de)標準需要盡快進行修訂。
四、現有基(jī)準物質不能滿足行業對超濾膜截留性(xìng)能(néng)測試的需要,亟待開發性能優良的係列基準物(wù)。
五、可研(yán)究采用標準粒子(zǐ)法(fǎ)真實地測定微濾膜及組件的孔徑和孔徑分布。
六、標準是膜產品的質量準則和進行膜(mó)產(chǎn)品質量監督檢驗的依據,對於我國膜技術標(biāo)準的發展,建(jiàn)議如(rú)下(xià):
一(yī)是完善標準(zhǔn)體係建(jiàn)設。構建(jiàn)一個結(jié)構(gòu)合理、內容完整(zhěng)、重點突(tū)出、層次分明的分離膜標準體係框架,引導分離膜標準化工作科學發展(zhǎn);
二(èr)是深入開展標(biāo)準(zhǔn)基礎研究(jiū),提高分離膜標準技術水平;
三是製定強製標(biāo)準,保證分離膜用於飲用水等方麵的健康安全;
四是加強分離膜產品質量(liàng)監管,常態化進行國家膜產品質量監督抽查(chá);
五是推行膜產品質(zhì)量(liàng)認證,實行市場準入;
六是加強(qiáng)分離膜標準的宣貫,促進分離膜領域標準化基礎知(zhī)識的普及和標準對行業的規範(fàn)作用。

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