GB/T38511-2020
中空纤维膜使用寿命评价方法
Evaluationmethodofservicelifeforhollowfibermembrane
- 中国标准分类号（CCS）Q81
- 国际标准分类号（ICS）19.020
- 实施日期2021-02-01
- 文件格式PDF
- 文本页数12页
- 文件大小739.13KB
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中空纤维膜使用寿命评价方法
国家标准 GB/T38511一2020 中空纤维膜使用寿命评价方法 Evaluationethodofservicelifeforholowfibermembrane 2020-03-06发布 2021-02-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/38511一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由全国分离膜标准化技术委员会(SAC/TC382)提出并归口
本标准起草单位:天津膜天膜科技股份有限公司、广州科学院先进技术研究所、北京科泰兴达 高新技术有限公司山东招金膜天股份有限公司、三达膜科技厦门)有限公司、哈尔滨工业大学水资源 国家工程研究中心有限公司、烟台金正环保科技有限公司北京碧水源膜科技有限公司,海南立异净水 科技实业有限公司、杭州求是膜技术有限公司、宁波水艺膜科技发展有限公司、天津膜天膜工程技术有 限公司
本标准主要起草人:胡晓宇、王希、郭庆贺、梁恒、王乐译、洪昱斌、李越彪李天玉、陈忱、谢柏明、 计根良、梁义.,陈顺权、韩爱龙、孙文挺、张卿,刘祥,冯磊
GB/38511一2020 中空纤维膜使用寿命评价方法 范围 本标准规定了水处理用中空纤维膜使用寿命的评价方法
本标准适用于水处理用中空纤维超滤膜和中空纤维微滤膜使用寿命的评价
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GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法 GB/T20103膜分离技术术语 术语和定义 GBT20103界定的以及下列术语和定义适用于本文件
为了便于使用,以下重复列出了GBT20103 中的某些术语和定义
3.1 中空纤维膜hollowibermemmbrane 外型为纤维状,空心的具有自支撑作用的膜
注，对于反渗透膜,皮层在外表面,对于超滤膜和微滤膜,皮层在内表而、外表而或内,外表面
GB/T201032006,定义2.1.28] 3.2 微滤膜mierofiltrationmembrane 膜平均孔径大于或等于0.01m的分离膜
[[GB/T20103一2006,定义5.1.2] 3.3 超滤膜ultrafiltrationmembrane 由起分离作用的一层极薄表皮层和较厚的起支撑作用的海绵状或指状多孔层组成,切割分子量在 几百至几百万的膜
注1:表皮层厚度通常仅0.lmlm,多孔层厚度通常125m 注2超滤膜多数为非对称膜
[[GB/T201032006,定义5.1.1 3.4 通量flux 单位时间内单位膜面积透过组分的量
[[GB/T201032006,定义2.1.33] 3.5 difference 跨膜压差 transmembranepresSureG 膜进水侧与产水侧的压力之差
GB/T38511一2020 注:改写HY/T112一2008,定义3.6
3.6 比通量speeifticnlux 通量与跨膜压差的比值
3.7 化学清洗ehemiealeleaning 利用化学药剂去除膜的污染物的过程
[[GB/T201032006,定义7.2.8] 3.8 产水量produetiity 在规定的运行条件下,膜元件、组件或装置单位时间内所生产的产品水的量
[GB/T20103一2006,定义2.2.10] 3.9 forservicelifeevaluation 使用寿命评价预期参数expeetedparameter 在规定的跨膜压差、水温和污染物浓度条件下,中空纤维膜经多次连续产水和化学清洗,根据膜因 受污染导致比通量衰减至无法恢复下限值时的单位膜面积总产水量和拟设计平均运行通量的值,计算 膜的可使用时间,表征膜在该特定条件下使用寿命的参考数值
评价方法 4.1原理 在一定的跨膜压差,水温和污染物浓度条件下,对中空纤维膜进行多次连续运行产水和化学清洗试 验,计算试验过程中膜的比通量,在确保截留性能的情况下,根据膜因受污染导致比通量衰减至无法恢 复下限值时的单位膜面积总产水量和拟设计平均运行通量的值,计算中空纤维膜在此条件下的可使用 时间,以该可使用时间表征中空纤维膜在一定的跨膜压差、水温和污染物浓度条件下的使用寿命 4.2试验条件 水温;25C士1C;跨膜压差;0.10MPa 4.3试剂 除非另有规定,仅使用分析纯试剂
4.3.1水,GB/T6682,三级
4.3.2腐殖酸,CAs;l415-93-6
4.3.3氢氧化钠.CAs:1310-73-2
4.3.4次氯酸钠溶液,CAs;7681-52-9
4.4样品 截取外观完好的待测中空纤维膜中间段约220mm,用水浸泡1h后漂洗,多次浸泡和漂洗至清洗 水pH降为7.5以下,备用
4.5试验方案和试验装置 中空纤维膜使用寿命评价试验方案见附录A中A.l,试验装置见A.2
GB/38511一2020 4.6试验步骤 中空纤维膜使用寿命评价预期参数试验步骤如下 取已制备的膜样品,根据膜使用条件下污染物浓度水平的高低,选定A.1的试验方案,按A.2 a 连接好试验装置; b 在跨膜压差0.10MPa,水温25C士1条件下稳定运行产水,并开始计时,每10min记录 1次时间/,及对应的累计产水量Qm; 按式()汁算单位膜面积攀计产水量Q.,并按式(2)计算比通量F
根据Q 当比通量哀减至表A.1中的下限值以下80%时,停止运行产水,将膜按表A.1中的清洗方式 d 清洗,记为运行1次; 以Q.为横坐标,F为纵坐标作图,并拟合为相关系数在0.99以上的Q.-F.回归方程,根据 方程计算F.的值为表A.1中的下限值时的单位膜面积累计产水量Q..记为本次运行的单位 膜面积累计产水量; 重复步骤b)e),进行多次运行试验,直到比通量F衰减至表A.1中的下限值以下80%,且 清洗后比通量仍无法恢复至下限值以上时,停止试验; 根据每次运行中计算的单位膜面积累计产水量Q.,按式(3)计算整个试验中膜的单位膜面积 总产水量Q.; h)根据单位膜面积总产水量Q，和膜的拟设计平均运行通量Fa,按式(4)计算该运行条件下膜的 使用寿命评价预期参数T; 以上试验平行进行3组,取算术平均数,试验示例参见附录B. 4.7数据处理 单位膜面积累计产水量 4.7.1 中空纤维膜的单位膜面积累计产水量Q.,按式(1)计算 1000×Q Q= 3.14×DL 式中: Q. 试验记录的第n个运行产水时间内膜的单位膜面积累计产水量,单位为升每平方米(I/m); 试验记录的第”个运行产水时间内膜的累计产水量,单位为毫升(mL) Q 膜的外径,单位为毫米(mm); D 膜的有效长度,单位为毫米(mm). 4.7.2比通量 中空纤维膜的比通量F,按式(2)计算 60×(Q.一Q-1 F= t 式中 F 比通量,单位为升每平方米小时兆帕[LmhMPa)]
时间内的单位膜面积累计产水量,单位为升每平方米(L/m'):; Q t,-时间内的单位膜面积累计产水量,单位为升每平方米(L/m=). Q 试验记录的第n个运行产水时间,单位为分(min) 试验记录的第n-1个运行产水时间,单位为分(G min; t-1 P 跨膜压差,单位为兆帕(MPa
GB/T38511一2020 4.7.3单位膜面积总产水量 单位膜面积总产水量Q.,按式(3)计算: Q, 3 -o 式中 -单位膜面积总产水量,单位为升每平方米(L/nm); Q Q. -单次运行的单位膜面积累计产水量,单位为升每平方米(L/m'): 运行次数
4.7.4使用寿命评价预期参数 中空纤维膜的使用寿命评价预期参数,按式(4)计算 Q. 厂 式中 -中空纤维膜使用寿命评价预期参数,单位为小时(h); 单位膜面积总产水量,单位为升每平方米(L/m'); Q 设计平均运行通量,单位为升每平方米小时[L/(mh)]
4.8试验报告 试验报告应包括以下内容 样品名称、材质、规格型号; a 送检单位、生产单位; b 样品数量、编号及外观质量:; c 小 试验压力,水温、进水污染物及其浓度; 样品单位膜面积总产水量、拟设计运行通量、使用寿命评价预期参数 e fD 试验人员、送样日期、试验日期
GB/38511一2020 录 附 A 规范性附录 中空纤维膜使用寿命评价试验方案及装置 A.1试验方案 中空纤维膜使用寿命评价试验方案如表A.1所示
表A.1中空纤维膜使用寿命评价试验方案 试验条件 低污染物浓度水平 高污染物浓度水平 腐殖酸分散液浓度 1000tmg/1 10000mg/I 单位膜面积腐殖酸分散液负荷 >20000mg/I 试验装置及过滤运行方式 正压试验装置、死端过滤 负压试验装置、死端过滤 质量分数0.5%的NaoH浴液十0.5%的Naco溶液浸泡2h. 清洗方式 多次漂洗至清洗水pH降为7.5以下 500L/mhMPa 比通量衰减下限值 A.2试验装置 中空纤维膜使用寿命评价试验装置示意如图A.1、图A.2所示
取有效长度为200mm的中空纤 维膜,水平连接在检验装置上,压力表应检定合格,最大量程宜为0.16MPa,准确度等级应不低于1.6级、 且在检定周期内
说明 水槽; 2 -腐殖酸分散液; 3,5,8 -调节阀 水泵; -压力表; -膜样品池; -产水测量槽
图A.1中空纤维膜使用寿命评价正压试验装置示意图
GB/T38511一2020 说明: 水槽 腐殖酸分散液; 膜样品池; 压力表; 水系; 6.7 调节阀 产水测量槽
图A.2中空纤维膜使用寿命评价负压试验装置示意图
GB/38511一2020 录 附 B 资料性附录 中空纤维膜使用寿命评价示例 B.1试验概况 取有效长度为200mm的中空纤维膜样品,以10000mg/L的腐殖酸分散液为进膜液,在跨膜压差 0.10MPa、水温25C士1C条件下稳定运行,连续产水和清洗计算比通量衰减至500L/(nmh MPa)时的单位膜面积总产水量,再根据设计平均运行通量,计算膜的使用寿命评价预期参数
B.2数据处理 使用寿命评价预期参数试验及计算步骤如下 a 在跨膜压差0.10MPa,水温25C士1C条件下稳定运行,每10min记录1次时间1.及对应的 累计产水量Qm; b 按式(1)计算单位膜面积累计产水量Q.,按式(2)计算比通量F.; 第1次运行试验数据如表B.1所示; c 表B.1第1次运行试验数据 记录时间(, 累计产水量(Q.m 单位膜面积累计产水量(Q. 比通量(F 序号 min ml L/m" L/mhMPa 1o 6619,43 83.14 110.32 4898.89 20 144.67 191.97 30 193.00 256.10 3847.93 40 233.34 309.63 3211.78 50 269.,00 356.95 2839.17 26o 597.93 26 605.41 803.36 270 611.82 811.86 510.35 2 28 280 617.64 819.59 463.38 29 290 623.47 827.32 464.17 #### #+ ---+ #+# # 37 370 669.54 888.45 425.96 38 380 674.63 895.21l 405.65 39 390 679.50 901.67 387.74 根据表B.1的数据,以Q.为横坐标,F为纵坐标作图,见图B.1,并拟合为相关系数在0.99以 d 上的Q.-F回归方程
GB/T38511一2020 7000.00 F=-293oinO+20205 R =0.9947 6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 0.0o 100.00200.00 300.00400.0o 700.00800.00900.001000.00 0.00 500.00 600.00 /L/my 单位膜面积累计产水量o. 图B.1第1次运行试验g.-F.数据图 根据方程;F.=一2930ln(Q.)十20205,计算得出第1次运行试验中,比通量F.衰减至 500L/mh
MPa)时,单位膜面积累计产水量Q为833.22L/m; 将膜样品用0.5%Na(oH溶液和0.5%NaCcIO溶液浸泡2h,然后用水将膜多次漂洗,至清洗 水pH值降为7.5以下后，继续进行运行试验; 重复a)~f)试验步骤,依次进行运行产水和清洗试验(运行次数根据试验过程中比通量的衰减 和清洗恢复情况确定),分别绘制Q.-F的对应数据点图,并拟合为相关系数在0.99以上的 Q.-F回归方程,计算比通量衰减至500L/(m'h
MPa)时,各次运行的单位膜面积累计 产水量Q.,得出各次试验数据如表B.2所示; 表B.2第1~6次运行试验所得g.-F.回归方程及单位膜面膜累计产水量 F,=500时的单位膜面积累计产水量Q. 运行次数(n Q.-F.回归方程 L/m F -2930ln 十20205 833.22 (Q)十 -997ln -6646.2 475.68 (Q)十！ -609.9ln( 577.8 155.47 Fm- (Q)十3 -509,.5ln +2863.4 F (Q)十 03.4们 37.6t F-
=-17.9hn(Q.)十2062 F
=一331.6ln(Q..)+1644.4 31.54 继续进行第7次试验,试验数据如表B.3所示; h
GB/38511一2020 表B.3第7次运行试验数据 记录时间(G. 累计产水量(Q. 单位膜面积累计产水量(Q 比通量(F. 序号(n min ml 1/m” L/m'hMPa 7.03 421.97 10 5.30 20 9.24 12.26 313.69 由表B3数据可以看出,第7次运行试验中,膜样品的比通量在试验初期已衰减至500Lm hMPa)以下,且清洗后也无法恢复至500L/mh
MPa)以上,膜样品已达到使用寿命
试验结束; 根据表B.2中数据,按式(3)计算单位膜面积总产水量: Q=Q+Q+Q+Q+Q+Q,=833.22+475.68+155.47+103.4137.64+31.54 =1636.96(L/m=); 平行进行3组试验,得3组试验Q,的算术平均数为1640(L/m'); j k)若膜的设计平均运行通量为20L/m'h),根据式(4)计算其使用寿命评价预期参数 =1640一20=82(h
B.3评价结果 试验膜样品以10000mg/L的腐殖酸分散液为膜进水,在跨膜压差0.10MPa,水温25C士1丫条 件下稳定运行,连续产水和清洗,以膜的设计平均通量为20L/mh),比通量衰减至500L/(m hMPa)时所需的时间表征膜达到使用寿命,则膜的使用寿命评价预期参数约为82h
GB/T38511一2020 参 考文献 [[1]HY/T1122008 超滤膜及其组件 0
中空纤维膜使用寿命评价方法GB/T38511-2020
随着工业化进程的不断加快，环保问题日益受到重视。中空纤维膜作为膜分离技术的一种重要形式，逐渐被广泛应用于生物医药、食品饮料、化工等领域。
然而，中空纤维膜的使用寿命成为制约其应用的关键因素之一。因此，如何对中空纤维膜的使用寿命进行科学评估，提高其可靠性和稳定性，成为当前亟需解决的问题。
针对这一问题，国家标准GB/T38511-2020《中空纤维膜使用寿命评价方法》正式发布，旨在为中空纤维膜使用寿命的评估提供科学依据。
该标准主要包括以下几个方面：
- 1. 中空纤维膜使用寿命评价的基本原理和方法；
- 2. 中空纤维膜使用寿命评价的试验设备和试验条件要求；
- 3. 中空纤维膜使用寿命评价的试验程序和结果处理方法；
- 4. 中空纤维膜使用寿命评价的报告编制。
根据该标准，中空纤维膜使用寿命评价的主要步骤包括：样品制备、试验前准备、试验过程、数据处理和分析、报告编制等。通过对中空纤维膜在各种试验条件下进行全面、系统地检测和分析，得出中空纤维膜的使用寿命。
总之，国家标准GB/T38511-2020为中空纤维膜使用寿命评价提供了科学规范，能够有效提高中空纤维膜的可靠性和稳定性，促进其在工业生产中的广泛应用。
