Мембрана обратного осмоса сверхнизкого давления представляет собой высокоэффективный разделительный мембранный элемент, специально разработанный для источников воды с низкой минерализацией. Его рабочее давление составляет примерно две трети от давления обычных мембран низкого давления для солоноватой воды, обеспечивая степень удаления солей до 99,5% при испытательном давлении 150 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 1,03 МПа). Этот элемент, изготовленный из композитных мембранных материалов на основе ароматического полиамида, подходит для глубокого опреснения поверхностных, грунтовых, водопроводных и муниципальных вод с TDS ниже 2000 частей на миллион. Он широко применяется при подготовке промышленной чистой воды, производстве продуктов питания и напитков, питательной воды для котлов, муниципальном водоснабжении и предварительной очистке систем EDI. Являясь ключевым участником в этой области, Jiangsu Bangtec Huachuang Sci-tech Co., Ltd. специализируется на промышленной разработке высококачественных мембранных продуктов для нанофильтрации, а портфель продуктов включает мембраны обратного осмоса высокого, среднего и низкого давления, противообрастающие мембраны обратного осмоса и специальные разделительные мембраны для нанофильтрации.
Основные характеристики и рабочие параметры
Основное преимущество мембраны обратного осмоса сверхнизкого давления заключается в достижении сравнимой или даже более высокой эффективности удаления солей, чем у обычных мембран низкого давления, при значительно сниженном потреблении энергии. В стандартных условиях испытаний (раствор NaCl 1500 мг/л, температура 25 градусов Цельсия, pH 7,5-8,0, степень восстановления 15%) типичная промышленная модель УЛП-8040 достигает стабилизированной степени отделения соли 99,5%, с минимальной степенью отделения соли не ниже 99,3%, скоростью потока пермеата примерно 2200 галлонов в день (8,3 кубических метра в день) и эффективной площадью мембраны 85 квадратных футов (7,9 квадратных метров).
По сравнению с обычными мембранами низкого давления рабочее давление мембран сверхнизкого давления существенно снижено. В то время как обычные мембраны низкого давления обычно требуют стандартного испытательного давления 225 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 1,55 МПа), мембраны сверхнизкого давления работают всего при 150 фунтов на квадратный дюйм (приблизительно 1,03 МПа), что представляет собой снижение примерно на 33%. Эта характеристика напрямую снижает капитальные затраты на насосы высокого давления, трубопроводы, сосуды под давлением и другое вспомогательное оборудование, одновременно значительно снижая долгосрочное потребление электроэнергии.
| Технические параметры | RO сверхнизкого давления (ULP) | Традиционный RO низкого давления (LP) |
| Стандартное испытательное давление | 150 фунтов на квадратный дюйм (1,03 МПа) | 225 фунтов на квадратный дюйм (1,55 МПа) |
| Концентрация тестового раствора | 1500-2000 частей на миллион NaCl | 2000 частей на миллион NaCl |
| Стабилизированное отторжение соли | ≥ 99,0% | ≥ 99,3% |
| Применимый диапазон TDS источника | < 2000 частей на миллион | < 2000 частей на миллион |
| Диапазон рабочих температур | ≤ 45 градусов Цельсия | ≤ 45 градусов Цельсия |
| Диапазон pH непрерывной работы | 3-10 | 2-11 |
| Максимальное рабочее давление | 600 фунтов на квадратный дюйм (4,14 МПа) | 600 фунтов на квадратный дюйм (4,14 МПа) |
| Требования к SDI для питательной воды | ≤ 5,0 | ≤ 5,0 |
| Толерантность к свободному хлору | < 0,1 мг/л | < 0,1 мг/л |
Сравнение характеристик типовых моделей
Промышленные мембранные элементы обратного осмоса сверхнизкого давления в основном доступны в двух стандартных размерах: 4040 и 8040, подходящих для малых, средних и крупных систем очистки воды соответственно. Модель 4040 имеет диаметр 4 дюйма и длину 40 дюймов, а модель 8040 имеет диаметр 8 дюймов и длину 40 дюймов. Оба размера совместимы со стандартными сосудами под давлением и обеспечивают отличную взаимозаменяемость.
| Модель | Эффективная площадь, фут² (м²) | Средний расход пермеата GPD (м³/сут) | Стабилизированное отторжение соли | Скорость восстановления |
| УЛП-4021 | 38 (3,5) | 1000 (3,8) | 99,0% | 8% |
| УЛП-4040 | 90 (8,4) | 2500-2600 (9,5-9,8) | 99,0% | 15% |
| ULP-8040 | 400 (37,2) | 11000 (41,6) | 99,0%-99.2% | 15% |
| УЛП-8440 | 440 (41) | 12000 (45) | 99,2% | 15% |
Примечание. Данные о расходе пермеата представляют собой средние значения. Фактический расход пермеата отдельных мембранных элементов может отклоняться на ±15%. Условия испытаний: температура питательной воды 25 градусов Цельсия, испытательное давление 150 фунтов на квадратный дюйм, концентрация NaCl 500-2000 частей на миллион, pH 7,5.
Основные области применения
Мембраны обратного осмоса сверхнизкого давления, благодаря своим энергоэффективным и высокопроизводительным характеристикам, получили широкое распространение во многих отраслях промышленности. В следующей таблице подробно описаны основные сценарии применения:
| Область применения | Типичное использование | Требования к качеству воды |
| Промышленная чистая вода | Технологическая вода для электроники, полупроводников, фармацевтики | Проводимость < 10 мкСм/см |
| Еда и напитки | Бутилированная питьевая вода, вода для смешивания напитков | Соответствует стандартам питьевой воды. |
| Питательная вода котла | Промышленный котел умягчения и деминерализации воды | TDS < 50 частей на миллион |
| Муниципальное водоснабжение | Двойное водоснабжение для жилых и промышленных парков | Соответствует стандартам питьевой воды |
| Предварительная обработка EDI | Предварительная глубокая обработка систем электродеионизации | TDS корма < 500 ppm |
| Состав градирни | Подпиточная вода для систем рециркуляции градирен | Твердость < 100 частей на миллион |
В таких отраслях, как фотоэлектрическая промышленность, литиевые батареи, сталь, электроэнергетика, химическая промышленность, печать и крашение, а также угольная химия, мембрана обратного осмоса сверхнизкого давления служит основным компонентом систем очистки воды, эффективно удаляя от 95% до 99% растворенных солей, коллоидов, органических веществ, бактерий и пирогенов. Компания Jiangsu Bangtec Huachuang Sci-tech Co., Ltd. разработала новые продукты, производительность которых достигла ведущих мировых уровней, предлагая инновационные продукты для мембранного разделения и интегрированные решения для этих секторов.
Требования к предварительной обработке и обслуживанию системы
Чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу обратноосмотических мембран сверхнизкого давления, качество питательной воды должно соответствовать строгим стандартам предварительной обработки. Ключевые показатели предварительной обработки включают: индекс плотности ила (SDI) ≤ 5,0, мутность < 1 NTU и концентрацию свободного хлора < 0,1 мг/л. Поскольку современные тонкопленочные композитные мембраны очень чувствительны к окислителям, питательная вода не должна содержать свободный хлор и другие сильные окислители, так как это приведет к необратимому повреждению пористой структуры мембраны, проявляющемуся в аномально увеличенном потоке пермеата и значительном снижении солеотделения.
Стандартные процессы предварительной очистки обычно включают в себя: мультимедийную фильтрацию для удаления взвешенных твердых частиц и коллоидов, адсорбцию активированным углем для удаления хлора и органических веществ, а также картриджную фильтрацию (5-микронные фильтры) для улавливания остаточных частиц. Для источников воды с высокой жесткостью требуется оборудование для умягчения или дозирование антинакипинов для предотвращения отложения неорганических солей, таких как карбонат кальция, на поверхности мембраны. Химическую очистку следует выполнять, когда нормированный поток пермеата падает на 10 %, нормированный проход соли увеличивается на 5–10 % или нормированный перепад давления увеличивается на 10–15 %. Кислотная очистка (pH 1–2) используется для удаления неорганического налета, а щелочная очистка (pH 12) удаляет органические загрязнения и биопленки.
Анализ выгод от энергосбережения
Экономическая ценность мембран обратного осмоса сверхнизкого давления в первую очередь отражается в значительной экономии энергии. Если взять в качестве примера промышленную станцию чистой воды с ежедневной производительностью 1000 кубических метров, то замена обычных мембран низкого давления на мембраны сверхнизкого давления снижает рабочее давление с 225 до 150 фунтов на квадратный дюйм, сокращая потребность в мощности насоса высокого давления примерно на 30–40%. При промышленном тарифе на электроэнергию 0,8 юаней за кВтч годовая работа в течение 8000 часов может сэкономить примерно от 150 000 до 250 000 юаней на затратах на электроэнергию. Для крупных муниципальных систем, работающих непрерывно 24 часа в сутки, совокупная экономия энергии за 3–5 лет может существенно снизить общую стоимость владения (TCO).
Кроме того, более низкое рабочее давление обеспечивает дополнительные преимущества защиты оборудования: снижение эффекта уплотнения мембраны, замедление роста перепада давления и снижение износа системных трубопроводов и клапанов, тем самым продлевая срок службы как мембранных элементов, так и вспомогательного оборудования. При нормальной эксплуатации и надлежащем обслуживании типичный срок службы промышленных мембран обратного осмоса сверхнизкого давления составляет от 3 до 5 лет.
Часто задаваемые вопросы
В чем основная разница между мембранами обратного осмоса сверхнизкого давления и низким давлением?
Мембраны RO сверхнизкого давления работают примерно при двух третях давления стандартных мембран низкого давления, что делает их более подходящими для источников воды с TDS ниже 2000 частей на миллион. Они обеспечивают максимальную экономию энергии, сохраняя при этом степень удаления соли на уровне 99 % и выше.
Какая линейка TDS подходит для мембран обратного осмоса сверхнизкого давления?
Обычно они подходят для источников воды с TDS в диапазоне от 200 до 2000 частей на миллион, включая поверхностные воды, подземные воды, водопроводную воду и муниципальную воду. Для источников с TDS выше 3000 ppm рекомендуется использовать мембраны для солоноватой воды.
Уменьшает ли использование мембран сверхнизкого давления отторжение соли?
Нет. При работе в пределах рекомендуемых параметров мембраны сверхнизкого давления обеспечивают степень удаления солей 99 % или выше в стандартных условиях испытаний, а также стабильную и контролируемую проводимость пермеата.
Сколько энергии могут сэкономить мембраны сверхнизкого давления
Экономия энергии зависит от конструкции системы. В крупных системах непрерывного действия снижение рабочего давления значительно снижает затраты на электроэнергию на кубический метр пермеата со значительной совокупной экономией в течение 3–5 лет.
Могут ли мембраны сверхнизкого давления напрямую заменить существующие стандартные мембраны?
В большинстве случаев да. Однако настройки давления в системе и расчетные условия необходимо пересмотреть, чтобы убедиться, что насосы, трубопроводы и системы управления совместимы с рабочими характеристиками новых мембран.
Какая предварительная обработка требуется для мембран сверхнизкого давления?
Питательная вода должна соответствовать стандарту SDI ≤ 5, мутности < 1 NTU и нулевому содержанию свободного хлора. Стандартная предварительная обработка включает мультимедийную фильтрацию, фильтрацию с активированным углем и картриджную фильтрацию с дополнительной смягчающей или антинакипиновой обработкой, когда это необходимо.
Каков ожидаемый срок службы мембран сверхнизкого давления?
При правильной предварительной подготовке и стандартных условиях эксплуатации типичный срок службы мембранных элементов в промышленных и коммунальных системах составляет от 3 до 5 лет, в зависимости от качества питательной воды и частоты технического обслуживания.
Подходят ли мембраны сверхнизкого давления для муниципальных проектов по обеспечению питьевой водой?
Да. Они широко используются в муниципальных водопроводных системах и системах очистки поверхностных вод, особенно в проектах, где энергоэффективность имеет решающее значение.
EN 
