9章—3反渗透与超滤.ppt

压力增大 △P↗→Jw↗ → ↗ 当Cm高到一定程度便在膜表面产生凝胶层。其凝胶浓度用Cg表示。 （是极限值） （四）形成凝胶层的影响： 1、刚形成凝胶层，水的通量： 2、继续加大作用压力： △P↗→ Jw↗ →凝胶层增厚→ Jw↘ → △P与Jw达新的平衡 3、生成凝胶层后的透水特性： （1）透过水量不因压力增大而增加。 （2）（因为Cg是恒值）（由式 可知），Jw与Cb的对数是直线关系减小。 （3）与边界层厚度δ有关，透水特性还取决于流体动力学条件。 →边界层厚度δ 。 4、有凝胶层时水的通量： δ g—凝胶层厚度，（cm ） Pg—凝胶层对水的透过特性（cm2/s·Pa） Rm—膜阻力 （S·Pa/cm） Rg—凝胶层阻力 （S·Pa/cm） 5、凝胶层的阻力Rg： Rg与透过水量（体积）V成正比， 与压力差△P也成正比 。 △P↗→Jw→ δ g增厚↗→Rg↗ ∴ α—比例系数 代入式中： 6、实验法求Jw—△P关系： 由式： 可得： 调节变化△P测Jw，把V视为定值（非精确法） 令： 原式变为： Rm—截距； β—斜率。 例如： 当油含量为0.1%很低时， Jw与△P呈直线关系（无 凝胶层）。 当油含量为1.2%和7.3%， 有凝胶层的影响。 图为硅溶胶超滤的 Jw—△P实验关系曲线。 三、纯水制备 （一）纯水制备中通用工艺： 离子交换，配以反渗透，超滤等组成纯水制备的处理系统。 图22－26为反渗透设于前端的超纯水制备系统的一例。处理阶段有关水中微粒数、微生物数、电阻率以及总有机碳含量见表。 工艺中的前处理（亦称预处理）指混凝、沉淀、过滤以及调整pH。 反渗透功效：反渗透器用于去除水中离子、微粒和微生物的大部分。 经反渗透器后，出水的微粒数降到100个／mL左右， 离子交换功效：离子交换复床以及混合床完全去除水中的残留离子。 系统中，利用反渗透进行预脱盐， 目的：减轻离子交换的负荷。 紫外线灯功效：杀灭抑制细菌的繁殖。 超滤功效：去除微粒；细菌体； 有来自树脂本身的溶解物，碎粒以及细菌的繁殖，终端超滤装置使出水纯度有保障。 经由超滤器后，使超纯水的微粒数保持在 100个／mL 以下。 这样，整个系统的可靠性更高，完全可以满足电子工业对超纯水水质的要求。 超纯水流经超滤器后，电阻率稍有下降，这是由于在超滤之前，超纯水电阻率已接近于理论值，纯度非常高又极其敏感。 当与超滤器部件接触时，多少总是要受到一些轻微的再污染的缘故。 §9-3 反渗透与纳滤 一、反渗透: （一）渗透现象与渗透压（物理化学已学过） 1、半透膜：只能让水分子透过，而阻止溶质透过的膜——称为半透膜。 2、渗透过程：实验 （1）有渗透现象； （2）平衡时压差为πPa； （3）反渗透。 π称为渗透压。 这个渗透现象是一个自发的过程。 纯水的化学势（位）为 μ0 咸水的化学势（位）为μ 则： μ= μ0+RTlnx x——咸水中水的摩尔分数， T——热力学温度 K。 R——理想气体常数，R=8.314J/mol·K x＜1 lnx为负值。 ∴ μ0 ＞ μ 即纯水的化学位高于咸水的化学位， 所以纯水向化学位低的咸水一侧渗透。 水的化学位的大小决定着水的传质方向。 3、渗透压：π 平衡态，膜两侧的水的压力差， π 即为在指定温度下，溶液（咸水）渗透压： π =icRT（Pa） c——溶液物质的量浓度，mol/m3 i——系数，海水i≈1.8 （二）反渗透： 在咸水侧施加压力