纳米膜材在工业废水处理市场的应用

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Dais:企业介绍

Aqualyte™: 高分子纳米膜材，Dais公司核心技术

NanoClear™: 清洁水处理的未来

膜蒸发器

纳米材料给工业废水带来革新

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2018 – Slide 2

Dais Analytic来自美国的资深纳米技术科技创新公司

纳米聚合物材料的世界领跑者

原创颠覆性高分子纳米膜材Aqualyte™,已商业化

公司位于美国佛罗里达州 坦帕市

22项自主专利

Dais公司历史

成立于1999年, 16名员工

开发Aqualyte膜，作为PEM燃料电池膜材料

2004年，用于膜材应用扩大到暖通空调领域（HVAC）的新风系统--ConsERV

2017年，NanoClear水处理应用产品上线

商业模式

以产品生产和销售为基础的企业

聚焦在膜材和以膜为基础的增值性部件

通过许可授权和销售方式供应给做完整系统的合作方

佛罗里达 坦帕

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

企业成立 ConsERV新风应用商业化 NanoClear概念性研究 NanoClear商业化NanoClear产品开发和测试

创新的纳米技术材料和工艺

满足能源和水的全球需求

Aqualyte™纳米膜材

凭借独特久经考验的纳米膜材，Dais提供颠覆性先进技术，让环境的空气更清洁，更节能，节约能源以及全新水处理技术

Dais团队相信，随着公司的成长壮大，我们赖以生存的地球和环境也将因为科技创新变得更美好

Dai

s:企业介绍

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技术核心

纳米材料给工业废水带来革新

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特定属性的聚合物专利技术

密实，无孔材料

能阻挡大部分气体和挥发性化合物通过

高选择性渗透

亲水，水分子能通过，而绝大多数污染物都不能过膜

高通量

通过渗透蒸发快速传递水分子

完全商业化

耐用性已经运行超过15年

改性嵌段共聚物自组织

Polar极性官能团 使聚合物部分亲水

亲水区和疏水区

纳米级结构（见右侧TEM图）

5 – 20 纳米宽的区域

膜横切面 显微镜下图 (TEM)

图像中的黑暗区域是亲水区

过水的Aqualyte膜概念图（比例示意）

疏水区

疏水区

疏水区

亲水区

亲水区聚合物和水分子一起膨胀

疏水区提供结构

亲水区

亲水区

疏水区

为水分子提供如“高速公路”般地快速渗透通道

NanoClear™水处理技术介绍抗结垢的浓废水处理工艺

纳米材料给工业废水带来革新

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Nan

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™: 水清洁技术的未来

选择性渗透膜

对离子和非极性分子强烈排斥

进水TDS 可高达 250000 mg/L

进水COD 可高达 50000 mg/L

pH 2 - 11

产水TDS < 10 mg/L; 不管废水类型

回收率60 – 99%

改变极性分子的传输

大小，波动等参数

渗透蒸发膜蒸馏

水分子渗透并蒸发

蒸气冷凝成产水

膜通量≥微孔膜

蒸汽压差作为驱动力

热处理与绝大多数膜技术的根本性区别

低压蒸发

热能驱动

所需热能与进水TDS并无关联

每千克蒸发约需2350千焦

外部热源梯状特点

蒸发冷却可降低废水温度

循环流量>产水流量

高容量，低压流量

可批次或连续运行

现版膜蒸发器是更大型下一代的产品线的一部分

对高浓度废水最大限度提高回收率

多效蒸发器 可回收使用外部热源将计划于2018年下半年推出

膜增强版MVR将在没有外部热量的情况下运行

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2018 – Slide 5

浓水

热源

膜蒸发器

温废水

循环流动

加热的废水

补给水

真空泵

冷凝器

产水冷却回路

散热器

水蒸气

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™: 水清洁技术的未来

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2018 – Slide 6

专攻恶劣环境水处理独特的膜表面结构 & 化学抗结垢性 高TDS进水可实现超纯产水

无孔

强亲水材料创建了独立区域 (见图 )

氢键组织水分子的“鞘”，有助于防止材料结垢

污染物不容易在膜表面附着，流动性水即可将其冲走

耐生物污染

表面光滑，酸性环境

无需繁杂预处理

去除> 20 μm的悬浮物即可

最低维护需求

图片来源：Image from Zheng, Jian-ming and Gerald Pollack. "Long-range forces extending from polymer-gel surfaces." Physical Review E (2003): 0314081-0314088

Nan

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™: 水清洁

i技术的未来

细菌

聚合物膜横截面

5-20纳米宽

500 nm

纳米有多小?

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2018 – Slide 7

根本性区别低压热工艺 区别于 高压过滤膜不像基于压力的过滤

Nan

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™: 水清洁技术的未来

NanoClear 反渗透(RO)

技术特点 加热的废水通过膜; 通过蒸气压差传递水蒸气 克服渗透压迫水通过膜

运行压力 < 35 kPa 1000 – 7000 kPa

膜抗结垢性 很少或几乎不结垢 易感

预处理 几乎无需预处理 需要预处理和后处理

含盐量 25％含盐，对膜无损伤 也无需增加耗能 很难超过6-8% 因为越往上 能耗越大

回收率 60 – 99% 20 – 70%

产水水质 (TDS) 0 – 5 ppm 100 – 400 ppm

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2018 – Slide 8

市场定位NanoClear vs. 传统技术

Nan

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™: 水清洁技术的未来

预过滤一级和二级超滤超滤

1.5RMB/m3 OPEX 一级二级反渗透

3 – 9.5RMB/m3运行成本

预过滤NanoClear

1.8-2.5RMB/m3

过滤器 NanoClear膜蒸发器

废水产水

废水

产水

此NanoClear运行成本是假定热源成本为0的情况得出

NanoClear工艺能降低77%的运行成本

超滤膜 超滤膜 反渗透膜 反渗透膜

运行成本 =1.8-

2.5RMB/m3

运行成本 =4.6-

11RMB/m3

过滤器

工艺更简洁

悬浮物简单过滤到20微米即可

运行成本（OPEX）

在有免费热源的情况下，运行成本为1.8-2.5RMB/m3

而对比超滤+RO的工艺，成本为其3倍多

投资成本（CAPEX）

投资成本和现有技术接近或看情况为其2倍

规模化下，优化设计和生产设计可降低10%成本

浓盐水高质量产出

沙/粘土不溶解的有机物固体悬浮固体胶体溶液油乳剂大分子细菌/细胞病毒蛋白质低分子有机化合物多价离子单价离子

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2018 – Slide 9

为什么选用NanoClear?材料和工艺都有更多优势

Nan

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™: 水清洁技术的未来 NanoClear特点 参数 客户体验

能处理其他技术不能处理的水 工业废水，高盐浓水 开拓新市场

高纯度产水 比美国环保署（EPA）的饮用水标准能更干净100多倍 产水即为可饮用水

减少预处理 20微米悬浮固体过滤 降低投资和运行成本

利用废热 低品废热维持到50-75°C即可 降低运行成本

低压就可 塑料管道即可，无需不锈钢或钛材管道或配套 降低投资和运行成本

一套工艺替代多套 1项NanoClear工艺 = 2级超滤+2级反渗透 运营成本更低

产水回收率更高 回收率高达98% 排污少，运营成本更低

减少生物污染 ASTM G-21和G-22抗菌和抗真菌试验 更长的正常运行时间和更低的成本

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2018 – Slide 10

案例分享中国 上海

1 m3/天

有免费热源

目标

评估高含盐废水处理水平

现用为四步法纳滤工艺

需求

寻求更经济有效的技术来获取盐类

对目前的技术限制寻求突破

NanoClear提高浓度

结果

测试时间： 2017/12/12 -- 2018/02/01

投资成本 = 114212 RMB

运行成本 = 3.7RMB/m3 对比 现有工艺的5.3RMB/m3

TDS降低了 99.99%

Nan

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lear

™:水清洁技术的未来

测试参数 单位 数值

平均通量 L/hr-m2 10.3

初始废水电导 μS/cm 86,000

浓水电导 μS/cm 205,000

产水电导 μS/cm 4

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2018 – Slide 11

商业化产品NanoClear 膜蒸发器目前可发货

蒸发器为模块化设计

并联设计 更高容量

膜蒸发器容量100 - 500升/小时

有4- 20 L /小时设备可做水样测试

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成分测试前(mg/L)

测试后

(mg/L)

降低%

钙 3,100 0.219 100%

铯 5,0000.001

2100%

氯 132,000

4 100%

COD 50,300 13 100%

氟化物 167 0.19 99.9%

铁 199 0.116 99.9%

Lead 8,830 8 99.9%

镁 8,820 5.93 99.9%

钾 1,500 2.07 99.9%

钠 79,600 65.2 99.9%

硫酸盐 15,100 17.8 99.9%

TDS230,00

08 100%

产水质量第三方测试结果

应用场景: 各类工业废水

零排放要求项目 废水回用

有可用热源的

使用发电厂，焚化炉等热源等 变废水为饮用水

纳米材料给工业废水带来革新

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2018 – Slide 12

现状和规划众多NanoClear试点在进行，工程技术进一步推进

NanoClear现状

自 2013年起开始中水测试

自2017年起接受客户水质测试

中国有客户试点项目在运行

制盐卤水

煤化工废水

锂电池工艺废液

石化废水

脱硫废水

总计15个小型试点

下一代 NanoClear产品

多效以提高GOR

蒸汽压缩:

消除对外部热源的需求

更广泛应用

Multiple Effect Membrane Evaporation

多效膜蒸汽压缩

单效膜蒸发器

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工程优化 以便更好利用热源扩大市场应用

纳米材料给工业废水带来革新

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Dais公司认为，“废热”是一种非常宝贵有

价值的资源，可以有效加以利用保护环境。

Aqualyte膜使用热源减少废水排放

并同时产出高纯饮用水，供回用。

感谢也非常期待您有合适的项目

可做接洽和应用！

Dais Analytic Corporation11552 Prosperous Drive

Odessa, FL 33556 USAwww.daisanalytic.com

美国电话: +1-727-375-8484中国电话: +86 156 5263 9206