06

2023

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01

膜處理技術標準匯總。

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由於我國分離膜行業發展較晚,出台的國家(jiā)標準和行業標準較少,其(qí)中膜與膜組件標準(zhǔn)有21項,與膜產品相關的(de)裝(zhuāng)置標準有24項,全部為推薦性標(biāo)準,除5項(xiàng)為國家標準外,其他(tā)均為行業標(biāo)準,主要是海洋行業(yè)標準,為27項。
標準作為行業發展的一(yī)個(gè)重要步驟,起著(zhe)肯定已有成果、引導行業(yè)發展方向的重要作(zuò)用,具有很強的指導性。因此相關標準的製定對促進膜產業科學化、規範化(huà)管理,引導膜產業朝著健康有序(xù)的方向發展,推動膜技術廣泛應用(yòng)起到了重要的技術支撐作用。
膜產(chǎn)品技術指(zhǐ)標(biāo)
膜產品的相關性能指標(biāo)繁(fán)多,主要有分離透過性能、物理性(xìng)能和化學性能三大類,其中分離透(tòu)過(guò)性能包括:產水量、水通量、純水透(tòu)過(guò)率、截留分(fèn)子質量(切(qiē)割分(fèn)子質量)、截留率、脫鹽率、回收率、最大孔徑、平均孔徑(jìng)、孔徑(jìng)分布、孔隙率、氣密(mì)性及完整性等;膜物理性能有:結構性能(外觀、膜麵積、膜厚(hòu)、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)、電性能(荷(hé)電性、Zeta電位)、親水性(接觸角)及耐熱性(最高操作溫度)等;膜化學性能有:化學穩定性(化學相容性)、耐(nài)氧化性(短時餘氯耐受限度、過氧化(huà)氫耐(nài)受限度)、耐酸堿性(運(yùn)行及清洗pH範圍)及耐汙染性能等。
膜分(fèn)離透過性能反映了濾膜(mó)的適用範圍,物理性能(néng)和(hé)化(huà)學性能反映了濾膜(mó)的使用條件。膜分離透過性能(néng)是膜產品最重要的技術指標,相關研究和測試方法較多(duō),也是現有膜產品標準的主要技術內容,膜物理和化學性能指標除結構性能外,相關標準還是空白。
膜與膜組件標準分析
膜產品按膜分離過程分類(lèi)為微濾(MF)膜、超濾(UF)膜、納濾(lǜ)(NF)膜、反滲透(RO)膜及離子交換膜等;按膜組件型式分類可(kě)分為平板膜、卷式膜、中空纖(xiān)維膜(柱式、簾式)及管式(shì)膜、碟管式(shì)膜等。
通用標準
通用標準包括《膜分(fèn)離技術術語》(GB/T20103—2006)和《膜組件及裝置型號命(mìng)名》(GB/T20502—2006)。其中GB/T20103—2006標準界定了膜分離領域(yù)包(bāo)括電滲析、反(fǎn)滲透、納濾、超濾、微濾、氣(qì)體分(fèn)離膜(mó)及離子交換膜的常用術語,對膜分離技術領域的221條術語進行了(le)定義,適用於膜與膜材料、膜組件、液體分離、氣體分離(lí)及其他膜分(fèn)離過程。GB/T20502—2006標準規定(dìng)了膜組件及裝(zhuāng)置型號的命名規則,適用(yòng)於(yú)反滲透(tòu)、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(mó)標準
反滲透膜標準有4項:
《中空纖維反(fǎn)滲透膜測(cè)試方法》(HY/T049—1999)、
《中空纖維反滲透技術中(zhōng)空纖維反滲透組件》(HY/T054.1—2001)、
《中(zhōng)空纖維反滲透(tòu)技術中空纖維反滲透組件測(cè)試方法》(HY/T054.2—2001)、
《卷式反滲透膜組件(jiàn)測試方法》(HY/T107—2008)。
HY/T049—1999標準規定了中空纖(xiān)維反滲透膜除(chú)鹽率和水通量的測試條件和測試方法,適用於進水為自(zì)來水(shuǐ)、苦(kǔ)鹹水及海水的中(zhōng)空纖(xiān)維反滲透膜的測試。在測試前要進行試(shì)樣製備,將膜絲用環(huán)氧樹脂粘結於(yú)尼龍管或(huò)橡皮塞(sāi)上,然(rán)後將固化的膜樣裝入測試管中在(zài)測試裝置上進行測試,但對樣(yàng)品的製備及測試管的要(yào)求沒有做出具體詳細的規定或說明。水通量的(de)測定用量筒和秒表測量,不要求恒溫,測得的數據查表(biǎo)換算成25℃時(shí)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、水通量、密封泄漏點及氣密性6個參數的測試方法。脫鹽(yán)率可按氯化鈉濃度法或電導率法(fǎ)計算。
目前,中空纖維反滲透膜已很少見,工程中應用的(de)幾乎全為卷式反滲透膜,但是缺乏對卷式反滲透膜元件性能技術要求做出(chū)規定的標(biāo)準,質檢機構隻能根據(jù)廠家的標稱值進行質量檢驗,評(píng)判尺度不統(tǒng)一。由時代沃頓公司承擔起草(cǎo)的海洋行業標準《卷式(shì)聚酰胺複合反滲(shèn)透膜元件》發(fā)布實施後將解(jiě)決(jué)這一問題。
納濾(NF)膜標準
納(nà)濾膜標準有1項(xiàng),即《納濾膜及其元件》(HY/T113—2008)。
該(gāi)標準規定了納(nà)濾膜及其元件的分類(lèi)與型號、要求、檢測、檢驗規則(zé)等(děng)。技術要求規定了在標準條件下納濾膜對於一價離子及二價離子的水通量和脫除率,脫鹽率可(kě)按重量法或電導率法測量。一(yī)價離子以500mg/L的NaCl為測試液,脫除率應不小於30%;二(èr)價離子以2000mg/L的MgSO4為測試液,脫除率應(yīng)不(bú)小於90%。
超濾(UF)膜標準
超濾膜標準有3項:
《中(zhōng)空纖維超濾膜測試方法》(HY/T050—1999)、
《中空(kōng)纖維超濾膜組件》(HY/T062—2002)
《超濾膜及其組件》(HY/T112—2008)。
HY/T050—1999規(guī)定了純水透過率、截留分子質量及截留率(lǜ)的(de)測定方法。所用標準物質聚乙二醇測試液濃(nóng)度定為5000mg/L,操作上不易實現,應該給出一(yī)個允許誤差範圍;所用標準物質牛血清(qīng)蛋白(bái)測試液濃度為1000——3000mg/L,範圍太(tài)寬,不(bú)科學。關於純水透過率的測試條件(jiàn),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規定了中空纖維超濾膜組件的分類與型號、要(yào)求、試驗方法等。其中試(shì)驗(yàn)方法均要求按HY/T050—1999的規定操作,但這(zhè)兩項(xiàng)標準有不對應(yīng)的地(dì)方,例如在HY/T050—1999中找不到“外觀檢測”和(hé)“滲漏檢測”的規定;另外(wài)所用術語也存在不統(tǒng)一,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求,專門規定了用於海水(shuǐ)預處理的超濾膜組件的技術要求。純水通量及截留性能試驗方法要求按HY/T050—1999的規定執行。另外,規定了完整性檢測、滲漏(lòu)檢驗及耐壓性能試驗的方法,但後兩者(zhě)按廠家標稱的最大工(gōng)作壓(yā)力測試,無統一確定的測試壓力規定(dìng)。耐壓性(xìng)能試驗要求在標稱的最大跨膜壓差下運行12——24h,測試周期過長。
微濾(MF)膜標準
微(wēi)濾膜標準有6項:
《微孔濾(lǜ)膜孔性能測定方(fāng)法》(HY/T039—1995)、
《中空纖維微孔濾膜測試方法》(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(lǜ)膜》(HY/T065—2002)
《聚丙烯(xī)中空纖維微孔(kǒng)膜》(HY/T110—2008)。
HY/T039—1995標準規定(dìng)了最大孔徑、平均孔徑、孔徑分布及孔隙率等性能指(zhǐ)標及其(qí)檢測方法。該標準適用於測定平均孔徑(jìng)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、孔徑分布及孔隙(xì)率,測試對象為膜片。測定裝置(zhì)采用HY/T038—1995規(guī)定的CTL——D型膜(mó)孔徑(jìng)測定儀,該裝置為杭州水處(chù)理中心自製,不具有(yǒu)通用性。
HY/T051—1999標準規定了(le)用泡點壓力法測試中(zhōng)空纖維微孔濾膜最大(dà)孔徑的(de)方法及水通量(又稱(chēng)純水透過率)測試方法。
HY/T053—2001標準規定了微(wēi)孔濾膜的產品標記、要求、試驗方法等。規定了膜的厚度範(fàn)圍、親水性和疏水性微孔(kǒng)濾膜泡點壓力及通量值。泡點壓力測(cè)定按(àn)HY/T039—1999規定執行,通量是將濕潤(rùn)的直徑為47mm的膜片裝在過(guò)濾器上在0.09MPa的負壓條件下測得,不要求恒溫,根(gēn)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標準規定了殼式和無殼式中空纖維微(wēi)濾膜組件的要求、檢(jiǎn)測方法、檢驗規(guī)則及標誌、包裝、運輸和貯(zhù)存。本(běn)標準適用於殼式和無殼式中空纖維微濾膜組件的科研、生產、使(shǐ)用和管理。
HY/T065—2002標準適用(yòng)於氣體淨(jìng)化用的聚偏氟乙烯微孔濾(lǜ)膜。過濾精度分(fèn)為0.01靘和0.3靘(qīng)兩(liǎng)種,性能要(yào)求中規定了空氣通量、孔隙率和截留率指標值。過濾(lǜ)精度與截留率采用氣溶膠和完整性試驗方法測定,孔隙率用汞壓儀測定。
HY/T110—2008標準規定了聚(jù)丙烯(xī)中(zhōng)空纖維微孔膜產品的分類及型號(hào)、要求、試驗方法等。分別規定了疏水性膜和親水(shuǐ)性膜的最大孔徑、孔隙率(lǜ)、氣體通量。對膜絲的平均(jun1)直徑和壁厚做出了相應的規定。最大孔徑、純水通量按HY/T051—1999規定執行,孔隙率按HY/T065—2002規定執行,標準還規定了膜絲平均直徑、壁(bì)厚和氣體流量的(de)測量(liàng)方法。
簾(lián)式膜標準
簾式膜標準有1項,即《中空纖(xiān)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兩類(lèi)。規定了膜組件的分(fèn)類與型號、要求、檢測方法、檢驗規則等。對外觀、外形尺寸、無滲漏性及產水(shuǐ)量做(zuò)出了具體要求。產水量(liàng)的測試條件:自來水,25℃,——0.02MPa。
陶瓷微孔濾膜標準
陶瓷(cí)微孔濾膜標準有3項:
《管式陶瓷微孔濾膜元件》(HY/T063—2002)、
《管式陶瓷微孔濾膜測(cè)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微(wēi)孔濾膜元件的外觀、尺寸公差、性能要求、試驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)及檢驗規則等(děng)。性能要求包括:最大孔徑、平均孔徑、孔隙率、純水通量、彎曲強(qiáng)度及耐(nài)酸堿性(xìng)能。性能測試(shì)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(guī)定了陶瓷微孔濾膜組件的分類與型號、要求(包括主要尺寸、使用條件等)、試驗方法及檢驗規則等。
離子交換膜標準
離子交換膜標準有1項,即(jí)《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異相(xiàng)離子交換膜的技術要求、試驗方法及檢驗規則等。指標包(bāo)括外觀、含水率、交(jiāo)換容量(liàng)、麵電阻及選擇透(tòu)過率(lǜ)。
膜產(chǎn)品裝置標準(zhǔn)
膜產品通過組裝成裝置或設備應用於許多行業,裝置標準的建立促進了膜技術的廣泛應用。反滲透膜(mó)產品裝置標準(zhǔn)有:
《反(fǎn)滲透水處理設備》(GB/T19249—2003),
《反滲透係統膜元件清(qīng)洗技術(shù)規範》(GB/T23954—2009),
《純水機》(CJ/T168—2002),《生活垃圾滲濾液碟管(guǎn)式反滲透處理設(shè)備》(CJ/T279—2008),
《反滲透(tòu)海水淡化(huà)裝置》(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),
《反滲透裝置完好要求和檢查評定方法》(SJ/T31455—1994),
《飲用純(chún)淨水製備(bèi)係統SRO係列反滲透設備》(HY/T068—2002),《膜(mó)法水處理反滲透海水淡化工程設計規範》(HY/T074—2003);納濾膜產品裝(zhuāng)置標準有(yǒu):《納濾裝置》(HY/T114—2008);超濾膜產品裝置標準有:《超濾(lǜ)水處(chù)理設備》(CJ/T170—2002),
《中(zhōng)空纖維(wéi)超濾裝置》(HY/T060—2002),
《環境保護產品技術要求超濾裝置》(HJ/T271—2006),
《火力發電廠超濾水(shuǐ)處理裝置驗(yàn)收導則》(DL/Z952—2005),
《家用和類(lèi)似用途超濾淨(jìng)水機》(QB/T4143—2010);微濾膜產品裝置標準有:《微濾水處理設(shè)備》(CJ/T169—2002),
《GTL——D型膜孔徑測定儀》(HY/T038—1995),
《聚偏氟乙烯微孔濾膜折疊(dié)式(shì)過濾器》(HY/T066—2002),
《中空纖維微孔濾膜裝置》(HY/T103—2008);離子交換膜產品裝置標準有:《電滲析技術電滲(shèn)析器》(HY/T034.3—1994),
《電去離子膜堆(組件)》(HY/T120—2008),
《環境保護產品技術要求電滲析裝置》(HJ/T334—2006)。
膜(mó)技術標準重點內容分析
超濾膜截(jié)留性能
超濾膜的截留性能包(bāo)括截留(liú)分子質量和截留率(lǜ)兩項指標,是超濾膜最重要的分離性能(néng)指標。截留(liú)率是指超濾膜截留特定溶質占溶液總特定溶質的比率,截留分(fèn)子質量是(shì)指(zhǐ)膜對(duì)某(mǒu)種特定溶質截(jié)留率達到90%以上時的最小分(fèn)子質量。
它(tā)們(men)是反映膜孔徑大(dà)小和分(fèn)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(zhǔn)中,關(guān)於截留性能的測試,都采用標準HY/T050—1999的方法。在該(gāi)標準中,規定用於(yú)超濾膜截留(liú)性能的測量的基準物質為以下幾種:聚乙二醇(分子質(zhì)量為6000、10000、20000u);細胞色素C(分子質量為13000u);卵清蛋白(分子質量為45000u);牛血清蛋(dàn)白(分子質量為67000u)。
盡管目前已經有較多的基準物質應用於超濾膜截留性能(néng)的測試,但是這些化合物並不完全(quán)具(jù)備超濾膜截留性能檢測用基準物質的特(tè)性,不能很好地滿足(zú)準確測定超濾膜截留性能的要(yào)求。主要存在如下問題:
①單一化(huà)合物分子質量分布不集中,凝膠色譜測試測得重均/數(shù)均分子質量比值(Mw/Mn)>1.1,不適合用作基準物質;
②聚乙二醇、聚環氧乙烷及葡聚糖等化合物雖然具備純度高、性質穩定、分子質量分布窄等優點,但是(shì)這類化合物的分子(zǐ)構型為線型且濃度隨環境變化而變化,不能確切地表征超濾膜的截留性能,測出的截留率不可靠。
③牛血清蛋白和卵清(qīng)蛋白等(děng)蛋白質(zhì)雖然具有(yǒu)分子質量分布範圍非常小、分子形狀基本呈圓球(qiú)形等(děng)優點,但是蛋白質的球形是非(fēi)剛性的,容易受到測試條件(如壓力和溫度變化)的影響(xiǎng)。另外,可用的蛋白質分子質量隻有極少數幾種,而且蛋白質的價格昂貴。更(gèng)為嚴重的是,牛血清(qīng)蛋白等蛋白質類物質對膜材料的吸附性強易造成測試結果誤(wù)差(chà)大,尤其是對於聚碸超濾(lǜ)膜,且這種吸附甚至(zhì)是不可逆的。
④目前,工程中大量(liàng)應用100000u以上截留分子質量的超(chāo)濾膜,但測試標準中基準物質的最高分子質量隻有67000u,無法滿足測試需要。另(lìng)外,隨著技術的發展,超濾膜表(biǎo)麵(miàn)改性後可能發生顯著變化(huà),如吸(xī)附了(le)功能性物質或者(zhě)帶有電荷(hé),在此情(qíng)況下利用傳統的基準物已經不(bú)能夠準(zhǔn)確測量超濾膜的截留性能。
基於現有基準(zhǔn)物質存(cún)在的不足及行業對超濾膜截留性能測試的需(xū)求,亟待開發性能(néng)優良的係列基準物。
微濾膜孔(kǒng)徑
微濾膜的孔徑(jìng)與膜的(de)分(fèn)離性能和通量密切(qiē)相(xiàng)關,是(shì)微濾膜最重要的特性表征參數。標準HY/T051—1999根據泡點法測(cè)定濾膜(mó)最大孔徑,但是該方法是建立在膜(mó)孔為均勻通直圓孔(kǒng)的假設條件下,所測得的結果與實際相比往往存在誤差。因為微濾膜孔是極其複雜和不規則(zé)的,對於微濾膜而言(yán),孔徑是指貫通於膜兩表麵的孔通道中最窄細(xì)處的通道半徑,即貫通孔的孔頸半徑。另外,測定過程中容易受到潤濕效應、升壓速率、孔的長度、潤濕液(yè)與膜材(cái)料的親和性等因素的影響,重現性(xìng)差。
為真實地測定微濾膜及組件的孔徑,可借鑒超濾膜截留性能測定方法,配製具有一定粒徑範圍的標準粒子溶液作為(wéi)原水(shuǐ),通過微濾膜過濾後,用(yòng)顆粒計數(shù)儀測定(dìng)原水和透(tòu)過水中不同粒徑的(de)標(biāo)準顆粒數目(mù),根據微濾膜對標(biāo)準顆粒的截(jié)留情況,可以得到微濾膜組件的孔徑及孔徑分布數據。
總結
一、雖然我國膜技術標準發展取得了相當的成果,但標準仍然滯(zhì)後於行業發展,標(biāo)準的數量和質量還不能滿足需要(yào)。
二、現有膜技術標(biāo)準中涉及的性能參數主要為分離透過性能指標,膜物理性能和化學性能指標的相關標準有(yǒu)待建立。
三、一些(xiē)早期的標準需要盡快進行修訂。
四、現有基準物質不能(néng)滿足行業對(duì)超濾膜截留性能測試的需要,亟待開(kāi)發性能(néng)優良的係列基準物。
五、可研究采用標準(zhǔn)粒子法真(zhēn)實地測定微濾膜及組件的孔徑(jìng)和孔(kǒng)徑(jìng)分布。
六、標準是膜產品的質量準則和進行膜產品質量監督檢驗的依據,對於我國膜技術標準的發展(zhǎn),建議如下:
一是(shì)完(wán)善(shàn)標準體係建設。構建一個結構合理、內容(róng)完整、重點突出、層次分明(míng)的(de)分離膜標準體係框(kuàng)架,引導分離膜標準化工作科學(xué)發展;
二是(shì)深入開展(zhǎn)標準基礎研究,提高分離膜標準技術(shù)水平;
三(sān)是製(zhì)定強製標準,保(bǎo)證分離膜用於飲用水等方麵的健康安全;
四是(shì)加強分(fèn)離膜產品質量監管,常態化進行國家(jiā)膜產品質量監督(dū)抽查;
五是推行膜產品質量認證,實行市場準入;
六是加強分離膜標準的宣(xuān)貫,促進分離膜領域標準化基礎知識的(de)普及和標準對行業的規範作用。

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