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膜组件:膜分离系统的核心单元二、 膜组件的主要形式与特点

2025-10-11

根据膜的几何形态和组装方式,工业上常用的膜组件主要有以下四种基本形式:

1. 螺旋卷式组件

这是目前应用最广泛的形式,尤其是在反渗透和纳滤领域。

结构:由平板膜片、产水导流网、进水格网共同卷绕在一根中心产水管上形成。进水格网形成了流体通道。

工作方式:原水在膜袋外侧的进水格网中流动,在压力驱动下,透过液螺旋式地流向中心产水管汇集排出,浓缩液则从另一端排出。

优点:

填充密度高(介于中空纤维和平板之间)。

成本相对较低,制造工艺成熟。

抗污染能力优于中空纤维(流道设计使其有一定抗堵性)。

易于更换和维护。

缺点:

清洗效果不如管式和平板式。

对预处理要求中等,需过滤掉较大颗粒物。

主要应用:海水/苦咸水淡化、家用/工业纯水机、废水回用、食品浓缩。

2. 中空纤维式组件

结构:将数万至数百万根极细的中空纤维膜丝捆扎成束,两端用环氧树脂封装,装入压力容器中。

工作方式:分为外压式(原水从纤维外侧向内渗透)和内压式(原水从纤维内侧向外渗透)。

优点:

填充密度极高,单位体积处理能力最大,结构最紧凑。

无需支撑材料,膜自身承压。

可进行反向冲洗,清洗效果好。

缺点:

易污染堵塞,对预处理要求极高。

一旦个别纤维丝断裂,检测和修复困难。

料液流道窄,容易产生浓差极化。

主要应用:超滤/微滤(最主要应用领域)、大规模海水淡化(反渗透)、气体分离、血液透析。

3. 平板式组件

结构:类似于板框过滤机,由多片平板膜和导流板交替重叠压紧组成。导流板上既有原水流道,也有透过液流道。

工作方式:原水在膜片间的流道中流动,透过液垂直穿过膜,进入另一侧的透过液流道汇集。

优点:

抗污染能力最强,流道宽,不易堵塞。

清洗维护最方便,可以轻松打开,物理擦拭膜表面。

可承受高固体含量和高粘度的料液。

缺点:

填充密度最低,设备体积庞大。

制造成本和能耗相对较高。

主要应用:高浓度、高粘稠、易污染的物料分离,如食品工业(果汁、奶酪)、污泥浓缩、特种化工。

4. 管式组件

结构:将膜铸在多孔支撑管的内壁或外壁,将多根这样的膜管组装在一起。分为内压管式和外压管式。

工作方式:料液在管内(或管外)高速流动,透过液在压力下透过管壁汇集。

优点:

抗污染能力极强,流道最宽,可处理含大量悬浮物的液体。

清洗方便,可用海绵球等进行机械清洗。

缺点:

填充密度最低,体积庞大。

投资和运行成本(泵送能耗)最高。

主要应用:垃圾渗滤液、陶瓷废水、高含固废水等最恶劣的预处理工况。

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