膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择....ppt

第九章 膜 法 第一节 概 论 第一节 电渗析 第一节 反渗析 第一节 超滤 第一节 概 述 膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤，其次是自然渗析和液膜技术 膜分离技术有以下共同特点： ①膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。例如在现在的各种海水淡化方法中，反渗透法能耗最低。 ②膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏性物料，如对果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩。 ③装置简单，操作容易，易控制、维修，且分离效率高。作为一种新型的水处理方法，与常规水处理方法相比，具有占地面积小、适用范围广、处理效率高等特点。 Return 第二节 电渗析 电渗析的原理与过程 交换离子膜 电渗析器的构造 电渗析的操作控制 电渗析除盐的设计计算 电渗析法在废水处理中的应用 电渗析原理和工作过程 1.原理 C——阳膜 A——阴膜 阳极： Cl- →Cl2↑ +2e 阴极 ： 2H++2e →H2↑ （氧化反应）： H2O →H+ +OH- （还原反应）： 4OH- →O2↑+2H2O+4e 2.工作过程 主要过程 离子电迁移和电极反应：当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子作定向迁移。阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。 次要过程 （1）反离子的迁移 有少量与离子交换膜解离离子电荷相反的离子透过膜，即阴离子透过阳膜，阳离子透过阴膜。 （2）电解质浓差扩散 由于膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作用下，电解质由浓室向淡室扩散，扩散速度随浓度差的增高而增长。 （3）水的渗透 由于浓、淡水室存在浓度差， 又是由半透膜隔开，在水的渗透压作用 下，水由淡水室向浓水室渗透。 （4）水的电渗透 溶液中离子实际上都是以水合离子形 式存在，在其电迁移过程中必然携带一定数量的水 分子迁移，这就是水的电渗透。 （5）水的压渗 当浓室和淡室存在着压力差时，溶 液由压力高的一侧向压力低的一侧渗漏。 （6）水的电离 在不利的操作条件下，由于电流密 度与液体流速不匹配，电解质离子未能及时地 补充到膜的表面，而造成膜淡水侧发生电离， 生成H+和OH-离子，以补充淡水侧离子不足。 离子交换膜 离子交换膜的分类 离子交换膜性能 离子交换膜选择透过性机理 离子交换膜的分类 （1）按膜体结构分类 a．异相膜 b．半均相膜 c．均相膜 （2）按活性基团分类 a．阳离子交换膜 b.阴离子交换膜 c．特种膜 （3）按材料性质分类 a.有机离子交换膜 b.无机离子交换膜 离子交换膜的性能 1.交换容量 膜的交换容量是表示在一定量的膜样品中所含活性基团数，通常以单位面积、单位体积或单位干重膜所含的可交换离子的毫克当量数表示。一般膜的交换容量约为1～3毫克当量/克（干膜）。 2.含水量 它表示湿膜中所含水的百分数（可以单位重量干膜或湿膜计）。离子交换膜的含水量一般为30％～50％。 3.破裂强度 破裂强度是衡量膜的机械强度的重要指标之一。表示膜在实际应用时所能承受的垂直方向最大压力。 4.厚度 膜厚度与膜电阻和机械强度有关。一般异相膜的厚度约1mm，均相膜的厚度约0.2～0.6mm，最薄的为0.015mm。 5.导电性 完全干燥的膜几乎是不导电的，含水的膜才能导电。膜的导电性可用电阻率、电导率或面电阻来表示，面电阻表示单位膜面积的电阻（Ω·cm-2）。 6.选择透过性 离子选择透过性的优劣往往用离子在膜中的迁移数和膜的选择透过度来表示。 离子交换膜的选择性透过机理 1.双电层理论 在固定基团和进入溶液中的解离离子之间，由于存在着静电引力，固定基团力图将解离离子吸引到近旁，但热运动又使解离离子均匀分布到整个溶液中去，这种互相矛盾着的力的作用结果，在膜-溶液界面上形成带相反电荷的