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超滤技术在工业水处理中的应用


科技情报开发与经济      SCI/ T ECH IN FO RM A TIO N DEV E LOPM EN T & EC ON O M Y      2000 年 第 10 卷 第 5 期   文章编号: 1005- 6033( 2000) 05- 0086- 02 收稿日期: 2000- 08- 10

超滤技术在工业水处理中的应用

赵文华
摘  要: 根据超 滤膜的特点, 探讨了超过 滤技术在 电子工业、 医药、 家用净水 器、 食品等方面的应 用。 关键词: 超滤膜; 超过滤技 术; 工业水处理; 应用 中图分类号: T Q 085    文献标识码: A
  超滤是 80 年代发展起来的一项膜分离技术, 此技术发展迅速, 现 已广泛 用于水的 淡化除盐, 制取纯水 和纯净的 饮用水等 工业水处 理 中。以超滤膜为核心的超过滤技术具有如下特点: ( 1) 用于从水中分离细菌、 大肠杆菌、 热源、 病毒到胶体微粒、 大分 子有机物质等。还可适用于 许多特殊溶液体 系的分离, 如血液 净化, 蛋白质精制等, 把溶液中的大分子有机物与无机盐分离开来。 ( 2) 超过滤可在常温下进行, 那些对热敏物质, 如果汁、 酶制剂、 药 品蛋白质制剂等的分离、 浓缩、 精制都可在不影响质量下进行。 ( 3) 超滤过程不发生 相变, 因此与一般相变分 离法或其他分 离法 相比, 它能耗低。 ( 4) 超滤过程仅以压 力作驱动力, 故装置 结构简单, 操作方 便, 维 修容易。 院卫生装备研究所采取以醋酸纤维素 反渗透组件和聚 砜中空纤维超 滤膜组件为主体的, 反渗透- 活性炭- 离子交换- 超过滤相组合的注 射用水制备装置已投入试生产。

3 超滤技术在优质生活饮用水制备中的应用
活性炭作为制备优质生活饮用水 的家用或集团用 净水器的主要 净化材料, 对于去除自来水中的余氯、 有害气体、 低分子有机物( 如酚、 卤代烷等) 的效果, 早已被肯定, 但是由于活性炭的净化过程主要是吸 附过程, 当它吸附了许多有机物质、 微生物之后, 在适 宜的温、 湿度环 境下, 极易成为细菌繁殖之温床。此外, 活性炭在使用后期, 或接近吸 附饱和状态时, 活性炭的吸附速率明 显下降, 而被吸附 在活性炭表面 的有机物质会逐渐解析下来, 使净水器的出水水质出现恶化现象。直 到 90 年代开发研制由中空纤维超滤膜与活性炭相结合才解决了这个 难题。 膜式家用净水器具有可靠的除菌能力, 用作饮水处理的超滤膜的 微孔平均孔径一般为 600A ~1 000A ( 或截留分子量 5 万) , 可以有效 地滤除水中的微粒、 胶体、 大肠杆菌、 细菌和大分子有 机物等, 并且不 会有被杀死之细菌残体存在, 具有极 高的去浊能力, 它 能将污染指数 为 75~85 的自来水, 下降到 3 以下, 而一般活性炭净化器只能下降到 50~60。且能更好地去除有机物质, 不会使出水水质恶化。 表 1 不同净水器出水污染指数值比较 项  目 膜式净水器 活性炭净水器 自来水( 对照) 不同处理水量( m 3 ) 时的 FI 值 初始 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5 4. 0 1. 0 1. 0 0. 6 1. 0 1. 6 2. 0 2. 4 2. 5 2. 8 60 3 36 32 60 65 66 71 75 75~85

1 超滤技术在电子工业超纯水制备中的应用
在现代电子工业制备超纯 水系统中, 采取反 渗透预脱盐方 法, 既 可减轻离 子交换树脂负 荷的 80% ~90% , 又可 有效地去 除水中的 中 性微粒、 细菌等, 从而受 到工业应用部门的重 视。然而应用反渗 透装 置, 需要配置高压泵、 高压管 道, 设备投资费用和 管理费用均较 大, 因 此对超纯水要求不太高 的场合, 采取电渗析、 离子 交换和超滤相 结合 的处理系统, 也能取得较 好的效果, 一般投资费用 和运行管理费 用可 节省 25% ~30% 。 超滤膜 的水通量 大, 运转周 期长, 能较 好地去 除水中 的微粒、 细 菌。如应用 2 万分子量的聚砜中空纤维超滤器能去 除自来水中 95% 以上的微粒。 超滤可以降低原水浊度, 改善原水水质。

2 超滤技术在医药用水制备中的应用
通常医药用水主要指的是 用于配制药液的精 制无菌脱盐水 和精 制无菌、 无热源的注 射用水。由于这两种水都严 格地要求无菌、 无热 源存在, 因此传统上都采取蒸馏法来制备, 但由于蒸馏法能耗大, 效率 低, 尤其大量制取很 不经济。现在随着反渗透技 术的发展, 发现 它在 去除水 中可溶性 金属盐分 之外, 同时 能有效地 去除有机 物、 细菌、 热 源、 病毒和胶体微粒等物 质, 从而获得无菌、 无热 源的高纯度纯 水, 用 于医药容器、 器具、 注射容器的清洗。 1975 年在美国药典中, 首次确认 由反渗透法精制的 纯水, 可以作注射用水。目前, 我国军事医学 科学

4 超滤技术在食品工业用水处理中的应用
超滤膜在食品工业中的应用很广泛, 食品加工中蛋白质的浓缩分 离发酵工业中酶的浓缩与过滤, 食品 加工废水中蛋白 质的回收, 应用 量最大的是果汁、 饮料的澄清、 灭菌。 总之, 近几年来, 为了更好地适应不同产业部门的要求, 在加强研 制开发具有高分离、 高透水量、 化学稳定性好和能耐高温的超滤膜外,

作者简介: 赵文华, 女, 1966 年 9 月生, 山西省太 原市人, 1988 年毕业于太原工业大学环境工程专业, 工 程师, 山西省医药规 划设计院, 太原 市双塔寺街 155 号, 030012

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科技情报开发与经济      SCI/ T ECH IN FO RM A TIO N DEV E LOPM EN T & EC ON O M Y      2000 年 第 10 卷 第 5 期 为克服和减少超滤过程中的浓差极化倾向, 从膜组件和膜装置的构造 上开展广泛深入的研究, 并取得了一定的成果。超过滤技术在我国的 研究和应用开发前景广阔, 对国民经济建设具有深远的现实意义。

Application of Ultra- filtration Technology in the Treatment of Industrial Water ZHAO Wenhua
ABSTRACT:   Acco rding t o t he f eat ures of ult ra - f ilt ration m em brane, t his paper discusses on t he applicat ion of ult ra - f ilt rat ion t echnolo gy in indust rial, m edical and domestic w ater purifiers and fo od pr ocessing and ot her aspects. KEY WORDS:   ult ra - f ilt rat ion membrane; ult ra - f ilt rat ion t echnol ogy ; t reat m ent of indust rial w at er ; applicat ion
  文章编号: 1005- 6033( 2000) 05- 0087- 02 收稿日期: 2000- 07- 31

磁通门技术在导航系统中的应用
顾 鹏
摘  要: 文章概 述了磁通门现象及 磁通门系统 的构成, 具体介绍 了二轴磁通 门、 罗盘的原理、 电路及在导航系统中的应用方法。 关键词: 磁通门现象; 摆式 磁通门罗盘; 电磁感应; 导航系统 中图分类号: U 666. 1     文献标识码: A
任何变压器总是处于环境磁场中, 所以变压器铁心的外加磁场除 了激磁磁场以外, 还有环绕磁场, 如考 虑环境磁场实际 施加在铁心轴 向的分量 H 0 ″ 式( 2) 将变成: 时, e = 2 ×10- 8 f 10- 8
1

1 磁通门现象
磁通门现象是一种普遍存在的电磁感应现象, 它完全服从法拉第 电磁感应定律。若在一根铁心上缠绕激磁线圈和感应线圈, 铁心由软 磁材料制作, 其横截面面 积为 S , 磁 导率为 , 载流线圈在铁 心上建立 的激磁磁 场强度为 H ~ , 感应线 圈的有效匝数为 W 2 , 在未 认定 S , , H ~ 和 W 2 中的任一参数为不变量, 即非时间 T 的函数时, 感应线圈上 产生的感应电势为: d ( t) ( W 2 , , H ~, S ) ( 1) dt 由于铁心磁化曲线的非线性, 激磁磁场瞬时值的周期性变化难免 e= 10- 8 使磁导率 随之而变, 所以, 实际变压器效应的数学模型为:
1

( t ) W 2 S H msi n2 f 1 - 10- 8

d ( t) W 2S H m cos 2 f 1 t dt ( 5)
m

d ( t) W 2 SH 0 ″ dt 当 H 0″ 比铁心饱 和磁场强 度 H s 和激 磁磁场 强度 H

都 小得多

时, 它对铁心磁导率 ( t) 的 影响可以忽略, 这时, 式( 5) 的前两项与式 ( 2) 相同, 而其末项为 H 0″ 引起的感应电势 e 的增量为 e ( H 0 ″ ) 。将( 3) 式代入得 ) ( e( H 0 ″= - 2 × 10- 8 f 1 W 2 S H 0 ″2 6
t 6m sin 12 2m sin4

f 1t + 4

4m s in8

f 1t + ( 6)

e= 2 10- 8 f

( t ) W 2 S H ms in2 f 1t - 10- 8

d ( t) - W 2 S H mcos 2 f dt

f 1 t + …)

式( 6) 证明, 只要铁心磁导率随激磁磁场强度而变, 感应电势中就 会出现随环 境磁场强度而变 的偶次谐波分量 e ( H 0 ″, 当铁 芯处于周 ) 期性过饱和工作状态时, e( H 0 ″ ) 将显著增加。 上述物理模型对环境磁场来说, 好象是一道“ , 通过这道“ , 门” 门”

( 2) 式中: H m 为激磁磁场强度幅值, f 1 为激磁电源频率。 由于 ( t ) 是偶函数, 将 ( t) 展为傅里叶级数: ( t) = 式中: 分量幅值。 将式( 3) 代入式( 2) 得: e= 2 ×10- 8 f 1 W 2 S H m [ sin 6 f 1 t + 5 ( 2
2m + 6m ) s in10 om + o m+ om 为 2m cos 4

f 1t +

4m cos 8

f 1t +

6m cos 12

f 1t

( 3)

相应的磁通量即被调制, 并产生 感应电势。因此, 这种 器件被称为磁 通门探头。它能将环境磁场调制成偶次谐波感应电势, 这种现象被称 为磁通门现象。由环境磁场 产生的部分感应电势 e( H 0″称为磁通门 ) 信号。

( t ) 的常值分量,

2m 、 4m 、 6m 为

( t) 的各偶次谐 波

1 2

2m s in2 f 1 t +

3 ( 2

2m +

4m )

由于只有与感应线圈交链的磁通分量, 即铁心绕线轴向分量才能 产生感应电势, 所以, 磁通门探头只敏感被测磁场在其轴向的分量, 因 而有极好的矢量响应性。这是磁通门测量的一大优势, 为其它测磁方

f 1 t+ …)

( 4)

作者简介: 顾 鹏, 男, 1967 年 1 月生, 浙江省海盐县人, 1989 年毕业于哈尔滨船舶工程学院, 工程 师, 中国船舶重工集团第七研究院九九研 究所, 黑龙江省哈尔滨市, 300131

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