高抗污染型聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜 当前位置:首页成果转化

方案详述(T2016100079)


一、技术背景

我国水资源短缺现象日益严重:日缺水1600万m3

  • 北方资源型缺水:长江以北地区人口占46%,但是水资源却只有19%;可采用膜法海水淡化方法。
  • 南方水质型缺水:南方地区水体受到污染,造成有水不能用;可采用膜法水质净化方法。
  • 城市缺水:不断增加的生活污水,加剧了水资源紧缺的危机;可采用膜法生活污水处理方法。

因此,我国水环境恶劣,水资源污染及水质型缺水并存。缺水导致工业总产值约2000亿元的损失;导致农业1500亿元的损失。水质污染不仅加剧了水资源的短缺,而且严重影响了人民的健康。

水资源问题的解决依赖于水处理膜材料的先进性。膜分离技术被列为《节能环保“十二五”发展规划》环保产业关键技术(首位);在《关于加快发展节能环保产业的意见》中,膜材料是新型水处理技术装备中被首先强调的技术。

中国分离膜产业以每年25-30%的速度递增。2014年中国膜工业产值突破1000亿元,预计“十三五”末将达到2500亿—3000亿元。“21世纪的多数工业中,膜技术扮演着战略的角色”。

目前市场上超滤膜存在各种问题。比如,进口超滤膜产水量大但价格高,因此投资成本高,导致很多项目无法承受。而国产超滤膜虽然价格低但产水量小,设备占地面积大、寿命短,导致运行成本高。故市场急需一种成本低、产水量大的超滤膜。

二、技术原理

膜分离技术是节能减排的关键共性技术(其工作原理示意图如图1所示),是现代水净化和分离技术中一种高效率的手段,在水处理和净化领域得到了广泛应用,其应用前景、应用深度和广度都不断的扩大。

图1 膜分离技术的工作原理示意图

膜是具有分离功能的薄膜材料。具有低能耗、操作方便、运行稳定、分离效率高、环境友好等特点。膜丝外观如图2所示。

图2 膜丝外观图

作为膜系统的核心部件,膜组件(如图3所示)直接影响着整套系统运行的可靠性,是中空纤维膜和组件结构优劣的集中体现。当膜丝的品质已经定型后,组件的设计与制造则成为膜生产的另一个关键。

图3 膜组件外观图

三、竞争优势

本技术的竞争优势如下所示:

  1. 依托产业技术研究院国家级实验平台;拥有专利三项,分别是2件发明1件实用新型(ZL201110051167.7 ZL201110067990.7 ZL201521135064.9);
  2. 膜性能达到国际领先水平,产水量和强度高于国际知名品牌;
  3. 采用国产原材料和先进的生产工艺,成本降低20%;
  4. 已经有多个示范工程实际应用,特别是南通王子制浆废水零排放工程的实施,形成了市场品牌。

技术优势


本技术拥有独特的生产工艺,其特点如下:

  1. 独创的VNIPS工艺实现膜孔的精准调控,产水量大;
  2. PVDF共聚物材料提高膜的亲水性,稳定性好;
  3. 柔性拉伸技术提高PVDF膜的机械强度,寿命长。

技术效果与指标


目前,本技术已通过中试,进入生试阶段,在工业上已得到广泛的应用,其中,PVDF超滤膜(如图4所示)的膜孔径为25纳米,几乎可以完全截留水中的悬浮物、细菌、病毒以及大分子物质;抗污染能力强、强度高、产水量大,性能优于国际同类先进产品。国产与进口超滤膜的性能比较如表1所示,除此之外,本技术还具有以下特点:

  1. 成本低,价格与其他国产膜相当;
  2. 产水量大,3吨/小时左右,优于国际品牌;
  3. 强度高,不断丝,可质保5年。

图4 PVDF膜电镜照片

表1 国产与进口超滤膜的性能比较


 
优势 
 
劣势 
 
备注
 
国产超滤膜 
 
价格低(5000元/支左右)
 
产水量低(1.5吨/小时以下)
 
注:产水量指单支1.5米长8寸组件
 
进口超滤膜 
 
产水量大(2吨/小时以上)
 
价格高(8000-13000元/支)
 

 


 

案例详述


目前,本技术在国内已建成25万平方米/年生产线(如图5所示),并销售4000多支膜组件和多个示范工程实际应用。

图5 膜生产线现场

案例1—APP制浆造纸废水零排放工程,建成全球首套制浆造纸废水零排放示范工程,净化水实现全回用。

  • 4万吨/天; 
  • 工程投资费用和运行成本均不到原来排海工程的50%;
  • 每年可减少CODcr排放总量约1000吨,减少废水排放总量约1300万吨/年;
  • 回收工业盐产品数万吨,净化水1200多万吨/年。

案例2—山西某煤矿有限公司矿井废水处理工程

案例3—山东某化工有限公司高污染地表水净化工程

案例4—金坛某电厂锅炉用水处理工程

案例5—连云港某化工厂化工废水处理工程

适用对象


膜分离技术与装备已被广泛用于化工、食品、医药、电力、能源、冶金等行业基于膜法技术的净水处理或污水处理工程:

  • 地表水超滤深度处理;
  • 膜法废水处理中水回用工程;
  • 海水淡化预处理。