迎接分離技術(shù)的“膜時代”
在水處理工藝中，膜技術(shù)早在幾年前就成為一種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，之后，膜技術(shù)逐步發(fā)展壯大。在一些大型的應(yīng)用項(xiàng)目中，如Siemens Water技術(shù)公司獲得的澳大利亞GWFA公司的一份價值超過260萬歐元的合同中，應(yīng)用了Siemens公司提供膜以及膜生物反應(yīng)器（MBR）所需的系統(tǒng)部件。這一膜生物反應(yīng)器每天可以處理3.5萬t市政污水和工業(yè)污水。污水處理系統(tǒng)的過濾設(shè)施共12套，每套各有216個膜。膜進(jìn)行的水處理是反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理，每天可為本地的工業(yè)企業(yè)提供0.8萬t的工業(yè)用水。
膜技術(shù)早在幾年前就已成為一種標(biāo)準(zhǔn)的水處理技術(shù)，2007年，膜技術(shù)終于進(jìn)入了工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用之中，包括食品、醫(yī)藥、生物、化工以及燃料電池等生產(chǎn)領(lǐng)域。在使用了符合流程工業(yè)領(lǐng)域特點(diǎn)的膜材料、采用了合適的模塊化結(jié)構(gòu)后，膜技術(shù)已經(jīng)能夠滿足不斷提高、不斷發(fā)展的流程工藝技術(shù)要求。與傳統(tǒng)的分離提純技術(shù)，例如與萃取、蒸發(fā)、離子交換和吸附相比，膜技術(shù)有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
膜技術(shù)的市場預(yù)測
在流程工藝中的應(yīng)用
在酸和堿的生產(chǎn)過程中，膜可以代替酸洗液，在化學(xué)反應(yīng)過程中控制酸堿度。
借助于微濾和超濾技術(shù)可以將微小顆粒和大分子分離出來。通過選擇性透過，可將清潔用堿液中的含水物質(zhì)保留在溶液中，將雜物分離出來。納濾技術(shù)還可將需要回收的離子分離出來，從而將堿和酸分離出來。在電滲析技術(shù)中，通過膜的電勢差可以將陰離子和陽離子分離出來，有多種多樣的酸、堿處理方法。
據(jù)Microdynnadir公司介紹，在化學(xué)和醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域中使用膜技術(shù)的難點(diǎn)是：
·單鹽和復(fù)鹽、小分子、聚合物、蛋白質(zhì)、病毒及細(xì)胞的濃縮提純；
·復(fù)合的工藝技術(shù)（消毒/蒸汽）；
·在膜反應(yīng)器中化學(xué)平衡的產(chǎn)量難以提高；
·均質(zhì)的和非均質(zhì)的催化反應(yīng)以及納米顆粒的分離；
·蛋白質(zhì)的濃縮和提純；
·特種潤滑液的生產(chǎn)（例如：生物添加劑）。
他們根據(jù)自己的實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)介紹描述了膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。在化學(xué)工業(yè)中，膜技術(shù)可用于增白劑和顏料的滲析處理、原糖汁的生產(chǎn)、酒精發(fā)酵或者塑料原材料的濃縮，從而生產(chǎn)可生物降解的塑料產(chǎn)品。例如，在汽車制造業(yè)和包裝業(yè)中使用的塑料產(chǎn)品。
FuMA技術(shù)公司將微濾技術(shù)和納濾技術(shù)應(yīng)用于許多生產(chǎn)領(lǐng)域，例如，抗生素的濃縮、醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)品，醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)過程的反應(yīng)溶液脫鹽，以及在色譜分析領(lǐng)域的溶液濃縮。據(jù)該公司的工作人員介紹，膜技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是緊湊的結(jié)構(gòu)和模塊式部件。
“集裝箱”式的超濾設(shè)備
在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用
Roland Berger國際管理咨詢公司受環(huán)境保護(hù)局（UBA）委托進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告。報(bào)告顯示，目前使用的膜中3/4是由塑料材料制造的，此外是陶瓷材料的膜。與陶瓷膜相比較，聚酯膜的優(yōu)點(diǎn)是有效工作面積較大，即在過濾性能相同的情況下，整個系統(tǒng)可以更小。此外，聚酯膜的制造成本更低，并可在各種分離等級中使用。目前，已有適合于微濾、超濾和納濾以及反滲透過濾等各種類型的聚酯膜了。但是，它的缺點(diǎn)是斷裂強(qiáng)度較低，穩(wěn)定性較差，使用壽命較短。
與聚酯膜相反，陶瓷膜在耐化學(xué)腐蝕性能和耐熱性能方面，都有著很好的表現(xiàn)。根據(jù)專家的測試，陶瓷膜在連續(xù)工作的工況下能夠使用8年之久。該報(bào)告中介紹，過去一年里為擴(kuò)大聚酯膜的應(yīng)用范圍，對提高其耐腐蝕和耐熱性方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。
舉一個來自實(shí)踐的例子，Haase能源技術(shù)公司利用膜技術(shù)和生物技術(shù)對設(shè)備排出的高污染垃圾滲濾水和污水進(jìn)行凈化處理，要求達(dá)到直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。該公司生產(chǎn)的成套凈化設(shè)備集成在一個“集裝箱”中。具有移動方便、使用靈活和啟動迅速的特點(diǎn)。凡是經(jīng)常需要進(jìn)行污水凈化處理的場合，都可使用這一水處理設(shè)備。
小結(jié)：由于膜技術(shù)是一種物理性的分離技術(shù)，因此在分離過程中化學(xué)產(chǎn)品既不會受到熱負(fù)荷的作用，也不會受到化學(xué)負(fù)荷的作用。利用不同的膜，可以對液體中的微小顆粒、膠體介質(zhì)、大分子、小分子和離子等進(jìn)行濃縮和分離。專家認(rèn)為，膜技術(shù)在流程工業(yè)領(lǐng)域中還會有著更加重要的意義和作用。
膜技術(shù)——不斷增長的市場
據(jù)Roland Berger羅蘭·貝格國際管理咨詢公司的調(diào)查報(bào)告顯示， 2005年，全球范圍內(nèi)膜生產(chǎn)企業(yè)的年銷售收入共計(jì)約7.6億歐元。據(jù)專家估計(jì)，如果按整套系統(tǒng)計(jì)算時，例如膜生物反應(yīng)器，全部銷售收入會翻4~5倍。該調(diào)查統(tǒng)計(jì)，到2010年時膜和膜系統(tǒng)產(chǎn)品的市場份額將會增加到10億歐元以上。到2015年時，全球膜市場的銷售收入將會高達(dá)20億歐元，到2020年時將達(dá)到33億歐元。
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