
标准作为行业发展的一个重要步骤,起着肯定已有成果、引导行业发展方向的重要作用,具有很强的指导性。因此相关标准的制定对促进膜产业科学化、规范化管理,引导膜产业朝着健康有序的方向发展,推动膜技术广泛应用起到了重要的技术支撑作用。
膜产品技术指标
膜产品的相关性能指标繁多,主要有分离透过性能、物理性能和化学性能三大类,其中分离透过性能包括:产水量、水通量、纯水透过率、截留分子质量(切割分子质量)、截留率、脱盐率、回收率、最大孔径、平均孔径、孔径分布、孔隙率、气密性及完整性等;膜物理性能有:结构性能(外观、膜面积、膜厚、膜丝内外径)、机械性能(拉伸强度、爆破强度、弯曲强度、柔润指数、断裂伸长率)、电性能(荷电性、Zeta电位)、亲水性(接触角)及耐热性(最高操作温度)等;膜化学性能有:化学稳定性(化学相容性)、耐氧化性(短时余氯耐受限度、过氧化氢耐受限度)、耐酸碱性(运行及清洗pH范围)及耐污染性能等。
膜分离透过性能反映了滤膜的适用范围,物理性能和化学性能反映了滤膜的使用条件。膜分离透过性能是膜产品最重要的技术指标,相关研究和测试方法较多,也是现有膜产品标准的主要技术内容,膜物理和化学性能指标除结构性能外,相关标准还是空白。
膜与膜组件标准分析
膜产品按膜分离过程分类为微滤(MF)膜、超滤(UF)膜、纳滤(NF)膜、反渗透(RO)膜及离子交换膜等;按膜组件型式分类可分为平板膜、卷式膜、中空纤维膜(柱式、帘式)及管式膜、碟管式膜等。
通用标准
反渗透(RO)膜标准
反渗透膜标准有4项:
《中空纤维反渗透膜测试方法》(HY/T049—1999)、
《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件》(HY/T054.1—2001)、
《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件测试方法》(HY/T054.2—2001)、
《卷式反渗透膜组件测试方法》(HY/T107—2008)。
HY/T049—1999标准规定了中空纤维反渗透膜除盐率和水通量的测试条件和测试方法,适用于进水为自来水、苦咸水及海水的中空纤维反渗透膜的测试。在测试前要进行试样制备,将膜丝用环氧树脂粘结于尼龙管或橡皮塞上,然后将固化的膜样装入测试管中在测试装置上进行测试,但对样品的制备及测试管的要求没有做出具体详细的规定或说明。水通量的测定用量筒和秒表测量,不要求恒温,测得的数据查表换算成25℃时的数值。
HY/T107—2008标准规定了卷式反渗透膜元件脱盐率、回收率、产水量、水通量、密封泄漏点及气密性6个参数的测试方法。脱盐率可按氯化钠浓度法或电导率法计算。
目前,中空纤维反渗透膜已很少见,工程中应用的几乎全为卷式反渗透膜,但是缺乏对卷式反渗透膜元件性能技术要求做出规定的标准,质检机构只能根据厂家的标称值进行质量检验,评判尺度不统一。
纳滤(NF)膜标准
超滤(UF)膜标准
微滤(MF)膜标准
微滤膜标准有6项:
《微孔滤膜孔性能测定方法》(HY/T039—1995)、
《中空纤维微孔滤膜测试方法》(HY/T051—1999)、
《微孔滤膜》(HY/T053—2001)、
《中空纤维微滤膜组件》(HY/T061—2017)、
《聚偏氟乙烯微孔滤膜》(HY/T065—2002)
《聚丙烯中空纤维微孔膜》(HY/T110—2008)。
HY/T039—1995标准规定了最大孔径、平均孔径、孔径分布及孔隙率等性能指标及其检测方法。该标准适用于测定平均孔径为0.1——20靘多孔膜的最大孔径(也可用泡点压力表示)、平均孔径、孔径分布及孔隙率,测试对象为膜片。测定装置采用HY/T038—1995规定的CTL——D型膜孔径测定仪,该装置为杭州水处理中心自制,不具有通用性。
HY/T051—1999标准规定了用泡点压力法测试中空纤维微孔滤膜最大孔径的方法及水通量(又称纯水透过率)测试方法。
HY/T053—2001标准规定了微孔滤膜的产品标记、要求、试验方法等。规定了膜的厚度范围、亲水性和疏水性微孔滤膜泡点压力及通量值。泡点压力测定按HY/T039—1999规定执行,通量是将湿润的直径为47mm的膜片装在过滤器上在0.09MPa的负压条件下测得,不要求恒温,根据实测水温时的通量值,用温度校正因子换算成25℃的通量。
HY/T061—2017标准规定了壳式和无壳式中空纤维微滤膜组件的要求、检测方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于壳式和无壳式中空纤维微滤膜组件的科研、生产、使用和管理。
HY/T065—2002标准适用于气体净化用的聚偏氟乙烯微孔滤膜。过滤精度分为0.01靘和0.3靘两种,性能要求中规定了空气通量、孔隙率和截留率指标值。过滤精度与截留率采用气溶胶和完整性试验方法测定,孔隙率用汞压仪测定。
HY/T110—2008标准规定了聚丙烯中空纤维微孔膜产品的分类及型号、要求、试验方法等。分别规定了疏水性膜和亲水性膜的最大孔径、孔隙率、气体通量。对膜丝的平均直径和壁厚做出了相应的规定。最大孔径、纯水通量按HY/T051—1999规定执行,孔隙率按HY/T065—2002规定执行,标准还规定了膜丝平均直径、壁厚和气体流量的测量方法。
帘式膜标准
陶瓷微孔滤膜标准
离子交换膜标准
离子交换膜标准有1项,即《电渗析技术异相离子交换膜》(HY/T034.2—1994)
该标准规定了电渗析异相离子交换膜的技术要求、试验方法及检验规则等。指标包括外观、含水率、交换容量、面电阻及选择透过率。
膜产品装置标准
膜产品通过组装成装置或设备应用于许多行业,装置标准的建立促进了膜技术的广泛应用。反渗透膜产品装置标准有:
《反渗透水处理设备》(GB/T19249—2003),
《反渗透系统膜元件清洗技术规范》(GB/T23954—2009),
《纯水机》(CJ/T168—2002),《生活垃圾渗滤液碟管式反渗透处理设备》(CJ/T279—2008),
《反渗透海水淡化装置》(CB/T3753—1995),
《火电厂反渗透水处理装置验收导则》(DL/T951—2005),
《反渗透装置》(HCRJ065—1999),
《环境保护产品技术要求反渗透水处理装置》(HJ/T270—2006),
《反渗透装置完好要求和检查评定方法》(SJ/T31455—1994),
《饮用纯净水制备系统SRO系列反渗透设备》(HY/T068—2002),《膜法水处理反渗透海水淡化工程设计规范》(HY/T074—2003);纳滤膜产品装置标准有:《纳滤装置》(HY/T114—2008);超滤膜产品装置标准有:《超滤水处理设备》(CJ/T170—2002),
《中空纤维超滤装置》(HY/T060—2002),
《环境保护产品技术要求超滤装置》(HJ/T271—2006),
《火力发电厂超滤水处理装置验收导则》(DL/Z952—2005),
《家用和类似用途超滤净水机》(QB/T4143—2010);微滤膜产品装置标准有:《微滤水处理设备》(CJ/T169—2002),
《GTL——D型膜孔径测定仪》(HY/T038—1995),
《聚偏氟乙烯微孔滤膜折叠式过滤器》(HY/T066—2002),
《中空纤维微孔滤膜装置》(HY/T103—2008);离子交换膜产品装置标准有:《电渗析技术电渗析器》(HY/T034.3—1994),
《电去离子膜堆(组件)》(HY/T120—2008),
《环境保护产品技术要求电渗析装置》(HJ/T334—2006)。
超滤膜截留性能
微滤膜孔径
微滤膜的孔径与膜的分离性能和通量密切相关,是微滤膜最重要的特性表征参数。标准HY/T051—1999根据泡点法测定滤膜最大孔径,但是该方法是建立在膜孔为均匀通直圆孔的假设条件下,所测得的结果与实际相比往往存在误差。因为微滤膜孔是极其复杂和不规则的,对于微滤膜而言,孔径是指贯通于膜两表面的孔通道中最窄细处的通道半径,即贯通孔的孔颈半径。另外,测定过程中容易受到润湿效应、升压速率、孔的长度、润湿液与膜材料的亲和性等因素的影响,重现性差。
为真实地测定微滤膜及组件的孔径,可借鉴超滤膜截留性能测定方法,配制具有一定粒径范围的标准粒子溶液作为原水,通过微滤膜过滤后,用颗粒计数仪测定原水和透过水中不同粒径的标准颗粒数目,根据微滤膜对标准颗粒的截留情况,可以得到微滤膜组件的孔径及孔径分布数据。
一、虽然我国膜技术标准发展取得了相当的成果,但标准仍然滞后于行业发展,标准的数量和质量还不能满足需要。
二、现有膜技术标准中涉及的性能参数主要为分离透过性能指标,膜物理性能和化学性能指标的相关标准有待建立。
三、一些早期的标准需要尽快进行修订。
四、现有基准物质不能满足行业对超滤膜截留性能测试的需要,亟待开发性能优良的系列基准物。
五、可研究采用标准粒子法真实地测定微滤膜及组件的孔径和孔径分布。
六、标准是膜产品的质量准则和进行膜产品质量监督检验的依据,对于我国膜技术标准的发展,建议如下:
一是完善标准体系建设。构建一个结构合理、内容完整、重点突出、层次分明的分离膜标准体系框架,引导分离膜标准化工作科学发展;
二是深入开展标准基础研究,提高分离膜标准技术水平;
三是制定强制标准,保证分离膜用于饮用水等方面的健康安全;
四是加强分离膜产品质量监管,常态化进行国家膜产品质量监督抽查;
五是推行膜产品质量认证,实行市场准入;
六是加强分离膜标准的宣贯,促进分离膜领域标准化基础知识的普及和标准对行业的规范作用。
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