NF/RO膜在物料分離行業(yè)中的應(yīng)用案例
眾所周知,所謂膜,就是在一種流體相間有一層薄的凝聚相物質(zhì),把流體相分隔開來成為兩部分,這一薄層物質(zhì)稱為膜。膜分離技術(shù)就是利用膜的選擇性(孔徑大。,以膜的兩側(cè)存在的能量差作為推動力,由于溶液中各組分透過膜的遷移率不同而實現(xiàn)分離的一種技術(shù)。由于膜分離過程是一種純物理過程,具有無相變化、節(jié)能、體積小、可拆分等特點,使得膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、化工、水處理工藝過程及環(huán)保行業(yè)中。在實際工程應(yīng)用中,水處理以及其他環(huán)保領(lǐng)域中的膜分離技術(shù)是業(yè)界技術(shù)人員所熟悉并靈活應(yīng)用的,隨著這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用,技術(shù)人員們發(fā)現(xiàn)在很多的傳統(tǒng)工業(yè)中加入了此項技術(shù)的應(yīng)用,會有很大的收益,本文以NF/RO膜為例,列舉幾個行業(yè),簡單探討這些行業(yè)中的NF/RO膜分離技術(shù)應(yīng)用情況。
1、果汁濃縮行業(yè)(以蘋果汁為例)
傳統(tǒng)的果汁濃縮行業(yè),在鮮果榨汁、酶解后往往采用樹脂吸附工藝完成脫色過程,再用真空蒸發(fā)工藝完成濃縮,尤其是真空蒸發(fā)過程中會大量消耗動力成本。如果采用下圖新工藝,不僅僅大量節(jié)約了動力成本,而且RO濃縮所得出之產(chǎn)品水,可以簡單處理后作為鮮果的清洗用水,一定程度上提高了水的利用率,降低了用水成本。
2、中草藥提純行業(yè)
膜分離技術(shù)在中草藥精制, 濃縮中的應(yīng)用, 優(yōu)化了中藥精制的工藝, 縮短了生產(chǎn)周期, 提高了制劑的有效成分, 節(jié)約了大量的溶劑消耗, 提高了產(chǎn)品的質(zhì)量,尤為重要的是采用NF/RO的低溫濃縮提取料液減少產(chǎn)品破壞,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
3、氨基酸生產(chǎn)行業(yè)
傳統(tǒng)的氨基酸生產(chǎn)工藝主要包括煮膠、酸解、樹脂吸附、氨水洗脫、薄膜濃縮、干燥結(jié)晶等過程,而薄膜濃縮過程需要大量消耗蒸汽。技術(shù)人員在氨水洗脫工藝后增設(shè)RO膜濃縮工藝,將洗脫液濃縮至糖度6000以上后再進(jìn)行薄膜濃縮,不僅大量節(jié)約了蒸汽消耗量,RO濃縮工藝中得出的淡水可以回到前道工藝流程重復(fù)利用。
4、染料的濃縮與脫鹽
隨著人們生活水平的提高以及紡織印染下游工業(yè)對環(huán)保的日益重視,對染料的要求也越來越高,色彩鮮艷、上染率高的環(huán)保染料、無鹽液體染料倍受歡迎,膜分離技術(shù)作為染料后加工的重要技術(shù)手段,在提高染料品質(zhì)、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)工藝上的巨大作用已得到廣泛的重視與應(yīng)用,大量的實踐經(jīng)驗已經(jīng)證明, 唯有減少染料中的鹽分才能提高染料的著色強(qiáng)度、才能為添加輔助助劑創(chuàng)造一個穩(wěn)定的溶劑條件。液體染料則要求幾乎完全剔除染料生產(chǎn)中所產(chǎn)生或外加的無機(jī)鹽, 以保證其產(chǎn)品的穩(wěn)定性與溶解度。
正如上圖所示染料合成后的粗漿液通過泵的壓力驅(qū)動進(jìn)入納濾膜,在不斷的循環(huán)過程中在染料分子被膜截留,而鹽與水同時被透過。通過加水透析, 染料溶液中的含鹽量可呈幾何級數(shù)減少。選擇適當(dāng)?shù)哪ぜ澳し蛛x過程, 可充分利用Donan效應(yīng),達(dá)到所要求的鹽剔除率與染料品質(zhì)。
5、酸堿廢液的回收與重復(fù)利用
樹脂廣泛應(yīng)用在制藥工藝生產(chǎn)中的提煉階段,其再生廢液含有相當(dāng)濃度(約5%)的酸(堿)和少量的二價離子、有機(jī)物(蛋白質(zhì)、糖類)等雜質(zhì)。 目前對廢液處理的主要辦法,是將大量的廢液進(jìn)行中和后直接排放,這個過程不僅浪費了大量的酸、堿,提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本,而且增加了社會環(huán)保負(fù)擔(dān)。而采用膜過濾技術(shù),可以將色素、有機(jī)物和無機(jī)鹽離子等雜質(zhì)從廢液中除去,酸、堿和水相當(dāng)程度(90%左右)被回收,而回收的酸(堿)溶液可以重新供離子交換樹脂再生使用,并且可無限次循環(huán)使用。
6、納濾膜分離技術(shù)在潤滑油溶劑精制過程中的應(yīng)用
在潤滑油精制過程中 ,通常使用強(qiáng)極性溶劑作提取溶劑。溶劑對芳香烴具有很好的溶解能力 ,但也能溶解部分潤滑油,有文獻(xiàn)介紹納濾膜在潤滑油精制中的作用過程是:先將潤滑油粗油分成富潤滑油/ 稀芳香烴相和稀潤滑油/ 富芳香烴相,再用反滲透膜將稀潤滑油/ 富芳香烴相進(jìn)行分離 ,其透過液是富溶劑相 ,可將溶劑循環(huán)使用。截留物中由于溶劑含量下降 ,產(chǎn)生相分離 ,進(jìn)靜置分離槽后分成兩相 ,將上層相返回原料入口處或抽提塔底部循環(huán)使用 ,提高殘液的利用率。為提高優(yōu)質(zhì)潤滑油的收率 ,用納濾膜將下層的殘液相再次分離 ,分成分成富溶劑相并循環(huán)使用 ,同時截留物再次分相。經(jīng)兩級分離后級分離后 ,可將潤滑油產(chǎn)量提高 10 %~20%。同時由于這個分離過程中沒有加熱和冷卻過程 ,潤滑油精制過程的能耗也降低了。
7、其他行業(yè)
研究人員統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),在其他很多行業(yè)都會有NF/RO膜的應(yīng)用案例,比如PTA行業(yè)中PTA母液的回收、熱水的回收,污水深度處理,比如化纖行業(yè)中堿液的回收等等,幾乎每個行業(yè)都可能有膜分離技術(shù)的應(yīng)用。
小結(jié):
雖然膜分離技術(shù)的廣泛成熟應(yīng)用在許多方面離產(chǎn)業(yè)化要求還有很長的距離,但是隨著新型膜材的不斷開發(fā)、高效的強(qiáng)化膜過程分離技術(shù)研究的不斷深入,膜分離技術(shù)應(yīng)將得到更加廣泛的應(yīng)用。