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          超濾膜的完整性檢測

          作者: 日期:2023-02-27 閱讀量:

          超濾是利用一種壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質,而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程?;鄣乱壮瑸V系統包括中小型超濾系統以及生產型全自動超濾系統,多種規格可選,滿足客戶定制要求。下面小編介紹下:完整性測試理論。

          泡點測試是表征膜最大孔徑的一種簡單方法和常用方法,這種方法主要是將空氣吹過充滿液體的膜所需要的壓力。假設膜對液體介質是完全浸潤的(即全部氣孔均充滿液體介質),液體使膜潤濕,此時膜所有的孔都充滿了液體。如果在膜的一側通入空氣,且壓力逐漸增加,起先由于表面張力的作用,空氣不會穿透膜,當壓力達到某一臨界點時,空氣會從一個或多個氣孔中溢出,這個臨界壓力稱為泡點。

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          其中存在著以下關系式:

          P=泡點壓力

          θ=接觸角

          γ=潤濕液體的表面張力

          d=最大孔徑

          B=Bechold毛細作用常數

          對于給定的膜,這種方法只能測定最大的孔徑,因此成為表征超濾膜的標準方法。

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          水和空氣界面的表面張力比較高(72.3×10-3N/m),當孔較小時,尤其是針對超濾產品,需要較高的壓力。然而可以用其他液體代替水,如醇(叔丁醇/空氣界面的表面張力為20.7×10-3N/m)。

          常用的液體包括水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇等。

          該原理可以用來測定膜的最大孔徑,在工程則可以用來進行膜及組件的完整性檢測。將膜完全潤濕后(所有氣孔中都充滿了液體介質),在膜的一側加入壓縮空氣,當空氣的壓力低于泡點壓力時,膜的氣孔仍能保持濕潤,除了擴散出來的極少量空氣流外,沒有明顯的氣流穿過潤濕的膜孔。但若膜存在缺陷(如纖維斷裂),則在遠低于泡點壓力下空氣就會自缺陷處溢出,觀察在膜充滿液體一側出現的連續氣泡,或者監測氣體一側壓力的變化情況,可以判斷膜及組件的完整性。
          泡點測試可在一定程度上評估過濾膜的孔徑,即膜孔越大,泡點壓力值越低。過濾器生產商一般會提供特定孔徑過濾膜的泡點范圍以及最低可接受泡點壓力值。實際測試時,泡點壓力值需大于推薦的最低值。成功進行完整性測試的關鍵是合適的潤濕液及其表面張力。泡點受潤濕液體表面張力的影響較大,如使用高粘度液體進行測試,所得泡點值會顯著高于純水的測試值。潤濕液體表面張力的影響,會隨測試溫度的上升而降低,因為此時潤濕角增加,而其余弦值亦隨膜的疏水性而降低。膜的親水性越低,不完全潤濕的程度越高,當使用水性液體作為潤濕液時,情況更明顯。所以,泡點值是特定過濾膜與特定潤濕液體組合作用的結果。即使孔徑規格相同,不同膜聚合物的給定泡點值也會有所差異。同樣,同一過濾器使用不同的潤濕液體,所得的測試值也會不同。泡點測試只可用于特定規格的過濾器。過濾器表面積越大,通過膜的擴散流對測試的影響越高。如在較大范圍的面積內存在為數較多的大孔徑膜孔,那么空氣流所產生的擴散流會掩蓋真實的泡點,即過濾器面積會在一定程度內影響泡點的觀測,因為過濾器越大,單位時間內允許通過的空氣越多。所以,泡點測試適用于中、小規模過濾系統使用。

          膜使用前需進行完整性測試,各膜說明書一般會給出完整性測試方法。

          本文主要介紹氣泡觀察測試和壓力衰減測試兩種直接測試方法。

          完整性測試方法

          膜完整性測試方法分為直接測試和間接測試。直接測試方法主要有:氣泡觀察測試、壓力衰減測試、擴散空氣流測試和聲敏測試等,其中前三種以壓力為基礎的測試方法在超濾膜的完整性監測方面應用最為廣泛。間接測試方法主要有:濁度監測、顆粒監測、尖峰完整性監測和微生物挑戰測試等,其中以濁度監測和顆粒計數監測應用最廣。

          1、氣泡觀察法

          將膜組件中充滿測試所用的液體,使膜完全浸潤,膜所有的孔中都充滿了液體。

          在膜組件的進水側緩慢通入無油壓縮空氣,且逐漸提高進氣壓力,同時通過觀察產水側是否有氣泡連續溢出(產水閥門處于打開狀態)。當產水側觀察有氣泡溢出時,記下進水側通入空氣的壓力值,此即為該膜組件的泡點壓力。

          通常通入空氣的壓力從0bar開始,逐漸增大到1.0bar。如果在1.0bar的條件下,有連續的氣泡產生,表明膜組件存在缺陷。

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          2、壓力衰減法

          將膜組件中充滿測試所用的液體,使膜完全浸潤,膜所有的孔中都充滿了液體。

          在膜組件的進水側緩慢通入無油壓縮空氣(產水閥門處于打開狀態),逐漸提高進氣壓力至設定值。對常規超濾膜,保持壓力測試的設定值為1.5bar。

          最初時,進氣側的水會受壓穿過膜壁進入產水側,因此會有一定量的液體排出(大約會持續2分鐘)。等待壓力穩定在設定值時,將進氣關閉(產水側閥門處于打開狀態),并密封進氣側保持測試壓力,靜止保壓10min。

          此時組件的進水側充滿帶壓的空氣,并與外界隔絕;產水側充滿水,且與大氣相通。若保持壓力測試10min后進氣側壓力降不大于0.3bar,則表明膜元件完整,沒有缺陷。如壓力降大于0.3bar,這表明膜元件有斷絲或泄漏等。

          壓力保持測試即可以針對單個組件進行,也可以針對整套裝置或者分組進行,是一種在現場簡便易行的方法。

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