目前在水處理領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景的膜技術(shù)被認(rèn)為是“二十一世紀(jì)的水處理技術(shù)”，既可用于給水處理，也可用于廢水處理。無(wú)機(jī)陶瓷膜作為一種新型的膜材料，與傳統(tǒng)的有機(jī)膜相比，無(wú)機(jī)陶瓷過(guò)濾膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸、耐堿、耐高溫高壓、使用壽命長(zhǎng)并且沖洗條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，隨著對(duì)無(wú)機(jī)陶瓷膜技術(shù)研究的不斷深入，無(wú)機(jī)陶瓷膜市場(chǎng)以每年30%的速度增長(zhǎng)，被廣泛的應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等方面，而且開(kāi)始將陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用于水處理、中水回用等領(lǐng)域。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于陶瓷膜的應(yīng)用主要有兩種技術(shù):
1)錯(cuò)流過(guò)濾。
在錯(cuò)流過(guò)濾時(shí)，液體從一端進(jìn)入膜通道內(nèi)從另外一端流出，因?yàn)槟ねǖ纼?nèi)流體的流速很高，在過(guò)濾的同時(shí)濃縮液體可以掃流一部分附著在膜表面的附著物一同流出，膜通道內(nèi)表面附著的截留物較少，因此錯(cuò)流過(guò)濾反沖洗頻率較低，但是由于錯(cuò)流過(guò)濾液體從一端進(jìn)入膜通道內(nèi)從另外一端流出，流體在膜通道內(nèi)基本上是水平方向的推動(dòng)力，垂直作用于膜表面的推動(dòng)力(壓力)很小，原料液向膜外滲透力較弱，單位時(shí)間獲得的過(guò)濾液量較少，回收率較低(30%-40%),錯(cuò)流過(guò)濾反沖洗頻率較低，操作較簡(jiǎn)單，特別適合需長(zhǎng)期運(yùn)行的大型過(guò)濾設(shè)備，國(guó)內(nèi)普遍采用這種過(guò)濾技術(shù)。
2)死端過(guò)濾。
死端過(guò)濾時(shí)因?yàn)橐欢朔忾]，原料液由一端進(jìn)入膜通道內(nèi)后呈靜止受壓狀態(tài)，原料液以一定的推動(dòng)力(靜壓力)向膜外滲透，過(guò)濾速度快，出水回收率高可達(dá)95%,但在過(guò)濾過(guò)程中，膜內(nèi)表面上不斷有懸濁粒子被截流，不斷被截流的固形懸浮粒子增厚形成濾餅層，使過(guò)濾膜阻力增大，過(guò)濾速度減小，為了減少過(guò)濾阻力恢復(fù)膜過(guò)濾狀態(tài)，需要對(duì)過(guò)濾膜洗滌，因此死端過(guò)濾反沖洗頻率較高，操作較繁瑣，不適合長(zhǎng)期運(yùn)行的大型過(guò)濾設(shè)備，因此國(guó)內(nèi)很少使用這種過(guò)濾技術(shù)。
但陶瓷膜死端過(guò)濾較錯(cuò)流過(guò)濾，有過(guò)濾速度快、回收率高、設(shè)備體積小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用在野外作業(yè)時(shí)攜帶的小型凈水設(shè)備，隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)峻，而人們對(duì)飲水的要求越來(lái)越高，野外作業(yè)時(shí)的便攜式凈水設(shè)備逐漸走進(jìn)了人們的生活。陶瓷膜死端過(guò)濾的技術(shù)應(yīng)用的研究勢(shì)在必行，本文總結(jié)了幾種死端過(guò)濾的應(yīng)用類(lèi)型。
1管式陶瓷膜死端過(guò)濾組件
管式陶瓷膜組件由于其易加工，安裝方便，目前大多應(yīng)用此類(lèi)型。管式陶瓷膜，顧名思義，就是將陶瓷基體澆筑成管狀，在管內(nèi)壁或外壁掛膜，原料液流入管內(nèi)，在靜壓力的作用下原料液向外滲透，達(dá)到去除雜質(zhì)的目的。管式陶瓷膜組件使用時(shí)，可單管使用，也可組合起來(lái)形成類(lèi)似于列管換熱器的形式。便攜式凈水設(shè)備，一般采用單管形式，例如，隋賢棟發(fā)明的筆式陶瓷膜凈水器均采用管式死端過(guò)濾形式。此法有效的增大了膜過(guò)濾面積，提高了過(guò)濾速度，而且操作簡(jiǎn)單、安裝方便、易于維護(hù)，不失為一種有效的陶瓷膜過(guò)濾手段。但由于無(wú)機(jī)陶瓷過(guò)濾管屬脆性元件，在使用過(guò)程中，受疲勞和其他不確定因素的影響，極易破碎，成為了制約其使用的重要因素。
2平板式陶瓷膜過(guò)濾組件
由于有效過(guò)濾面小，且過(guò)濾面承受能力，尤其是大尺寸平板制作難度大等問(wèn)題，導(dǎo)致平板式陶瓷膜不能大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，但平板式陶瓷膜過(guò)濾裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單(見(jiàn)圖1),條件易控制，膜面形狀規(guī)則，普遍應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，對(duì)膜性質(zhì)的評(píng)估與操作條件的調(diào)試。隨著對(duì)實(shí)驗(yàn)要求的越來(lái)越高，對(duì)平板式陶瓷膜的要求也越來(lái)越高，為提高其性能出現(xiàn)了金屬支撐平板陶瓷膜，無(wú)支撐多孔陶瓷平板膜等新型平板式陶瓷膜，大大提高了平板式陶瓷膜的性能，極大的擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
3旋轉(zhuǎn)圓筒型過(guò)濾膜組件
旋轉(zhuǎn)圓筒型過(guò)濾膜組件是由阿不都瓦依提・玉素甫設(shè)計(jì)的一種由馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的陶瓷過(guò)濾膜筒為核心的封閉式過(guò)濾裝置(見(jiàn)圖2)。在工作過(guò)程中，原料液注滿(mǎn)高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)濾筒，過(guò)濾液透過(guò)陶瓷膜由出水口流出，與此同時(shí)，原料液在壓力作用下注入過(guò)濾筒，一部分原料液由過(guò)濾筒流出，形成循環(huán)。在過(guò)濾筒高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，過(guò)濾膜表面生成的濾餅不斷被掃流(即利用料液對(duì)過(guò)濾膜表面的剪切力),使過(guò)濾膜表面始終保持暴露狀態(tài)或保持很薄的濾餅層厚度，能使過(guò)濾操作始終保持連續(xù)穩(wěn)定的(平衡)過(guò)濾狀態(tài)，從而提高過(guò)濾效果。筆者認(rèn)為，此過(guò)濾形式雖不是傳統(tǒng)的死端過(guò)濾，但其原料液始終在一個(gè)密閉系統(tǒng)中循環(huán)，其過(guò)濾原理與死端一致，因此為死端過(guò)濾的一種形式。旋轉(zhuǎn)圓筒型過(guò)濾是一種新型的過(guò)濾形式，既解決了錯(cuò)流過(guò)濾的回收率，同時(shí)又解決了死端過(guò)濾的膜污染問(wèn)題。
4結(jié)語(yǔ)
1)陶瓷膜死端過(guò)濾由于其易污染，不易清洗等問(wèn)題，很少應(yīng)用于實(shí)際工程中。但陶瓷膜死端過(guò)濾，回收率高，單位產(chǎn)水能耗少，裝置集成性高，有很高的實(shí)用價(jià)值。
2)傳統(tǒng)的死端過(guò)濾工藝易污染，清洗困難，不能保持連續(xù)穩(wěn)定的過(guò)濾狀態(tài)。
3)旋轉(zhuǎn)圓筒型過(guò)濾工藝，集錯(cuò)流過(guò)濾和死端過(guò)濾優(yōu)勢(shì)于一身，解決了錯(cuò)流過(guò)濾的回收率的同時(shí)又解決了死端過(guò)濾的膜污染問(wèn)題。
4)旋轉(zhuǎn)圓筒型過(guò)濾工藝，加大了單位產(chǎn)水的能耗，提高了運(yùn)行成本。