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范小兵博士:对国内超滤、反渗透相关技术和前景分析
亿家净水学院 / 时间:2016-04-22 09:02:48

  据水网2016年4月20日讯 4月18日晚19时,亿家净水学院请到了北京大学物理化学博士范小兵,对超滤、反渗透等技术做了深入讲解,并对国内相关企业的技术做出前景预测。
  一、超滤
  超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的,膜孔径在20~1000A°之间。中空纤维超滤器(膜)具有单位容器内充填密度高,占地面积小等优点。
  1.过滤精度——捕鱼
  超滤的原理类似于撒网捕鱼,大于孔径的鱼会被捕上来,而小于孔径的鱼则会被漏掉。大家都知道超滤膜是有孔的,那么孔径的大小便决定了,它能滤掉什么样的物质。
  从下面这张表中大家能很直观的看到超滤可以去除孔径在0.01微米以上的微生物,如0.1微米的艾滋病毒和1微米的细菌。所以超滤可以去掉细菌等一些微生物,但一些分子、抗生素等物质是去不掉的。

 

范小兵博士:对国内超滤、反渗透相关技术和前景分析

 

范小兵博士:对国内超滤、反渗透相关技术和前景分析


  2.中空纤维超滤膜怎么造—拉粉丝
  超滤中一般采用的是中空纤维超滤技术,中空纤维超滤膜的制造过程就像拉粉丝,一条一条,也是白色的。和粉丝的区别就是这种丝是中空的,这个当然和喷头的形状有关。在下图的中间位置大家可以看到,制造中空纤维的喷头中间有滤液,四周都是聚合溶液,这样出来的丝就是圆环状了。

 

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  3. 表征、工艺、材料等
  超滤膜表面会形成很多的小孔,用显微仪器去量也会发现它的孔径是0.01微米。一般来说,超滤膜的孔径是呈类似正态分布的。如果在买机器的时候,问问超滤膜的最大过滤精度和平均精度就会显得非常专业。
  中空纤维超滤膜的工艺一般有四种溶液纺丝法、热致相分离、内衬涂敷法、熔融拉伸方法。膜材料一般有下图中几类,其中聚砜主要运用在家庭净水器中,聚偏氟乙烯主要运用在工业上。那么这么多的膜种类两两结合,便形成了更多种中空纤维超滤膜。

 

范小兵博士:对国内超滤、反渗透相关技术和前景分析


  二、反渗透
  1.半透膜——量变到质变
  反渗透的原理根据各种物料的不同渗透压,就可以使用大于渗透压的反渗透压力,即反渗透法,达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
  2.反渗透技术发展历程——界面聚合

 

 反渗透膜的发展历史示意图

 反渗透膜的发展历史示意图


  界面聚合:在两种互不相溶,分别溶解有两种单体的溶液的界面上(或界面有机相一侧)进行的缩聚反应叫做界面聚合。
  下图中的红色元素是水溶性的,蓝色元素是油溶性的,那么把超滤膜先放到红色溶液中,再放到蓝色溶液中,便会在膜的表面形成一层聚合物,便形成了反渗透膜。

 

范小兵博士:对国内超滤、反渗透相关技术和前景分析


  3. 铸膜、性能改进
  反渗透膜卷式元件制作,从下图可以看出,造膜片的过程类似于织布机,然后再涂上涂层。

 

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  性能改进:则是希翼同时提高性能和脱盐率,从下图可以看出反渗透膜的脱盐率和通量是呈反比的,而通过表面改良则提高了通量。

 

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  三、国内技术与前景
  1.行业简析

 

 范小兵博士:对国内超滤、反渗透相关技术和前景分析


  2.国内膜制造企业(部分)

 

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  范小兵
2016-04-22-24.jpg  1984年出生,浙江长兴人。2002~2006年哈工大电化学本科。2006~2011年北大物理化学博士,师从寇元教授,研究生物质能源与绿色催化,发现了从合成气和乙二醇一步生成二氧戊环衍生物的新反应。其相关工作如以第一编辑发表于ChemSusChem, Green Chemistry, Catalysis Today等期刊,申请三项专利。2009~2010年英国卡迪夫大学化学系访问学生,研究选择性氧化,合作导师Graham Hutchings FRS。2011年,加入陶氏化学出任水处理业务部欧美环境(湖州)研发工程师,涉及超滤膜新技术开发及工业放大,超滤组件设计、评价及应用,组件浇注技术改进,产品国际市场开拓技术支撑。2013年11月4日,正式加盟亿家净水,出任亿家净水总工程师。

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