精密过滤器浅析

     　　　　　　　　　　　　　　精密过滤器浅析
        　　　　　　　　　　　　　张乃慧　 张小波
       　　　　　　（江苏省氯碱协会， 江苏 常州 ２１３００４）
　　摘要： 介绍了江苏省内精密过滤器的使用情况， 对比了不预涂和预涂过滤器的特点。提出了判别过滤器的性能指标， 强调指出在选择过滤器时要了解供应商提供的过滤器的实际使用情况。
　　关键词： 盐水； 精密过滤器； 预涂； 不预涂； 特点
　　中图分类号： ＴＱ０５１．８＋５      文献标识码： Ｂ  文章编号： １００９－ １７８５（２００７）０３－ ００２９－ ０２
     通过对江苏省内使用的精密过滤器的调查， 不预涂的过滤器有凯膜公司的 ＨＶＭ膜过滤器、颇尔过滤器、戈尔过滤器； 还有预涂精密过滤器、碳素管过滤器、瑞士 ＤＹＭ过滤器、种植膜过滤器等。两种过滤器各有所长， 本文着重分析其各自特点， 以扬各种过滤器之长。
    １ 预涂精密过滤器的特点及匹配时应注意的问题
    １．１ 预涂精密过滤器特点
    （１） 因过滤介质的滤孔大于被过滤悬浮物的粒径， 可用于直接过滤， 运行时间短， 且不易反冲。
   （２）过滤过程中采用预涂剂预涂， 即用预涂剂在过滤介质表面形成一层理想的滤饼， 滤饼孔径小于悬浮物的粒径。
   （３）预涂剂形成的滤饼有很低的过滤阻力， 且与过滤介质不粘连， 有较好的反冲性能。
   （４） 化学稳定性好， 对过滤流体不污染， 可降低预涂剂用量。
    １．２ 匹配研究
   （１）选择预涂剂及制定预涂工艺；
   （２）延长反冲洗周期， 降低预涂频率。
    １．３ 运行特点
     过滤特点是变压恒流量过滤； 反冲洗特点是水反冲洗、水气反冲洗， 反冲洗压力偏高。
     １．４ 预涂剂的选择
     （１）２０ 世纪 ８０ 年代， 国内在引进碳素管过滤器的同时也引进了 α纤维素。α纤维素本身有优良的物理化学性质； 可以有不同的粒径供选择， 能与不同粒径的悬浮物匹配； 并已有成熟的预涂工艺。α纤维素目前已国产化， 价格有了较大的下降， 是绝大多数生产和使用厂家推荐使用的预涂剂。
    （２）２００４ 年以来， 本行业有采用粉煤灰作为预涂剂的。粉煤灰是锅炉的下脚料， 易得， 几乎不需要外购， 且在试运行过程中出水的透明度尚可。如预涂效果好， ＳＳ 可以小于 １。这表明粉煤灰作为预涂剂的物理性能尚可， 但过滤水质指标稳定性差， 反冲洗频率高。
     厂家较长时间使用后发现， 电解槽的性能恶化，表现在单槽电压升高， 电流效率明显下降。解剖电解槽， 发现石棉隔膜上析出一层胶体黏稠物质。
    １．５ 上述现象的分析
     对上述现象进行了如下分析。
     ａ．因对粉煤灰的粒径、密度及使用量都没有严格的标准要求， 造成过滤性能、过滤周期及过滤盐水质量不稳定。
     ｂ．粉煤灰的成分分析表明， 粉煤灰绝非*是碳，而是由如下物质组成， ＳｉＯ２（４１．２５％）；Ａｌ２Ｏ３（２０．１９％）；Ｆｅ２Ｏ３（３．１％）；ＣａＯ（１．８８％），ＭｇＯ（０．６１％）， 均为质量分
数。烧失量为 ３３．９８％。
    *， Ａｌ２Ｏ３ 和 ＳｉＯ２ 是二性氧化物， 不同 ｐＨ值时分子式不同， 物质的状态也不同。一般进过滤器的盐水 ｐＨ 值为 ９．５～１０．５， 甚至达 １１．０～１２．０。在强碱性下， Ａｌ２Ｏ３ 和 ＳｉＯ２ 会溶解， 而在中性、酸性条件下一般会析出。
     对 ＳｉＯ２ 溶解度有较大影响的因素还有温度，但 ｐＨ 值越高溶解度越大， ｐＨ 值降低， 则 ＳｉＯ２ 溶解度降低， 生成水合程度不同的 ＳｉＯ２ 胶体颗粒。由于盐水进入电解槽时， ｐＨ 值为 ２～４； 进入隔膜时 ｐＨ值上升至 ６～８， ＳｉＯ２ 析出。Ａｌ２Ｏ３ 也有类似的化学性质。ＳｉＯ２ 和 Ａｌ２Ｏ３ 的这种性质使得它们在隔膜里形成黏稠物。粉煤灰在碱性盐水中部分溶失， 以离子状态进入盐水， 并在电解槽隔膜处析出， 造成电解槽运行状况恶化。使用新的预涂剂必须对其的物理化学性能进行分析。并经过工业化试验， 验证该预涂剂对电解槽运行未造成不良影响， 方可投入使用。
    ２ 不预涂的过滤器的特点及匹配时应注意的问题
    ２．１ 不预涂精密过滤器的特点
    （１）不采用预涂剂；
    （２） 过滤介质的滤孔小于过滤悬浮液中颗粒的粒径， 属表面过滤；
    （３） 由于表面过滤时过滤介质表面与悬浮物形成的滤饼直接接触， 不预涂过滤器对形成滤饼有一定的要求， 是过滤器过滤运行与反冲运行优化的主要条件。不粘性是对不预涂过滤器的研究重点。
    ２．２ 匹配研究
    （１） 采用适用的预处理工艺， 优化滤饼特性， 使 形成的滤饼阻力小， 不粘黏；
   （２）去除或减少影响过滤性能的物质， 以提高运行周期， 减小过滤阻力；
   （３）过滤器本身过滤介质具有不粘性。
    ２．３ 运行特点
    由于反冲比较容易， 反冲后无须预涂， 过滤运行的形式是恒压恒流量过滤， 采用定时反冲， 保证过滤压力基本恒定。
    ３ 判别精密过滤器的性能指标
    ３．１ 滤出盐水的固体悬浮物含量
     由于精密过滤器是固液分离装置， 滤出盐水中悬浮物指标是zui有代表性的指标， 即 ＳＳ＜１ ｍｇ／Ｌ。在调查中发现对 ＳＳ＜１ ｍｇ／Ｌ 的要求， 几乎所有供应厂商均能达到， 但进一步观察出水的透明度和树脂塔的运行情况， 结论不一致。分析原因是（１）检测指标不能代表全过程的水质指标， 出水水质不稳定； （２）检测方法不合理。
     查阅有关资料， 盐水中固体悬浮物的测定是采用重量法。由于取样 １ ０００ ｍＬ， 固体悬浮物的质量浓度在 １×１０－６ 左右。而用于过滤样品的滤膜的重量在０．１０３～０．１０６ ｇ。很明显， 称重天平的误差比滤出悬浮物的重量还要大。要减少分析误差， 必须加大取样量， 将原规定 １ ０００ ｍＬ 提高至 ５０ Ｌ。如果简单地只用 ＳＳ 指标会造成误导， 必须将使用该设备厂家的树脂塔和电解槽的运行情况等作为选择供应商的参考。
    有的厂家使用精密过滤器后， 发现大量的铁离子污染树脂和离子膜。这可能是不少厂商在预处理过程中采用 ＦｅＣｌ３ 絮凝剂所致， 絮凝剂 ＦｅＣｌ３ 在碱性盐水中会生成 Ｆｅ（ＯＨ）３， 由于 Ｆｅ（ＯＨ）３ 的溶度积很低， 在盐水中 ＮａＯＨ 质量浓度为 ０．０７～０．１０ ｇ／Ｌ 时，Ｆｅ３＋的质量浓度大大地小于 １×１０－６。树脂塔树脂的污染主要是过滤器的泄漏使悬浮物中的 Ｆｅ（ＯＨ）３ 进入， 在树脂塔里与树脂络合， 使树脂中毒， Ｆｅ３＋不会在再生的过程中释放出来。
    ３．２ 使用寿命
     不管是预涂的还是不预涂的过滤器， 过滤单元的材质都是非金属， 承受力强度均不高。寿命长短取决于结构是否合理， 不仅要了解供应商对使用寿命的承诺， 更要了解实际运行的结果。
    ３．３ 运行成本的经济性分析
    运行成本的经济性要在保证盐水质量和生产能力的前提下进行分析。
来源：生意社