外压与内压管式超滤的比较

2025-01-13 16:53 宁夏

管式超滤是工业给水、中水回用、工业废水零排放中普遍采用的设备。现在的管式超滤普遍采用中空纤维有机膜，无机陶瓷膜尚不足够成熟。按进水方式，管式超滤分为外压式和内压式两种。外压式是指水从中空纤维膜的外部流过，类似垂直的方式透过膜表面，产水进入中空纤维膜的内部；内压式的水流方向则与之相反，如下图所示。

长期以来，外压式与内压式的超滤膜制造商均宣称自己产品的优点，对缺点却闭口不谈，这是不客观的。本文以计算为依据，对外压式和内压式超滤膜进行比较，供水处理人士参考。

一、产水量比较

两种品牌的超滤膜分别设计为外压式和内压式，膜参数如下表所示。

按设计通量均为J=50 LMH计算两种膜单支膜的产水量。

（1）品牌A（外压式）

1）单支膜的过滤面积A

由于外压式膜元件是从膜丝外部进水，所以过滤面积应按膜丝外表面计算，如下式所示。

2）单支膜产水量Q

（2）品牌B（内压式）

1）单支膜的过滤面积A

由于内压式膜元件是从膜丝内部进水，所以过滤面积应按膜丝内表面计算，如下式所示。

2）单支膜产水量Q

从计算结果来看，外压式与内压式膜元件产水量相同，但仔细观察会发现，外压式超滤膜的膜丝细、膜数量少，即外压式较内压式超滤膜少用了材料，进口PVDF价格在140000~150000元/吨、进口PES价格在160000~180000元/吨，可见，实现相同产水量，内压式超滤膜的投资更高。

二、抗污染性能比较

膜材料的亲水性是衡量膜抗污染性能的重要指标，而影响材料亲水性的主要因素是接触角。接触角越大，材料亲水性越差，接触角越小，材料亲水性越好，亲水性越好，其对污染物的亲和性就越低，即越抗污染。

外压式超滤膜普遍采用聚偏氟乙烯（PVDF）制造，该种材料的接触角在30~66°之间；内压式超滤膜普遍采用聚砜（PS）、聚醚砜（PES）制造，这两种材料的接触角分别为38~81°、44~81°。由此可见，外压式超滤膜材料本身的接触角小于内压式超滤膜材料，所以，在不考虑改性等因素情况下，外压式超滤膜应该更加抗污染。

三、自耗水量比较

由于中空纤维膜丝内部的空间是固定不变的，而外部空间中，膜丝可以自由抖动，因此，外压式超滤膜可以进行水反洗和气擦洗，而内压式超滤膜则不能进行气擦洗，仅能用水反洗。所以，内压式超滤膜的水反洗通量要求较高，在150~300 LMH之间，外压式超滤膜的水反洗通量则较低，在100~120 LMH之间。所以，外压式超滤膜自耗水量更少，即可以实现更高的回收率。

同时，由于外压式超滤膜反洗时，是将污染物从膜外表面冲走，外表面外部的空间是膜壳，空间较大，有利于污染物排出；而内压式超滤膜则相反，污染物从膜丝内壁冲走，膜丝内径不足1 mm，不利于污染物排出。

总结

综上所述，外压式超滤膜的性价比更高，这也是外压式超滤膜占据了80%左右水处理市场的原因。

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