固液分离第七章_膜过滤概要.ppt

* 不可逆膜污染产生原因 (a) 膜表面电性及吸附引起的污染 (b) 空隙机械堵塞 缓解措施： 加强前处理措施，严格控制浊度、污染指数等； 添加阻垢剂，防止或缓解易结垢盐类生成。 * Chapter 7 膜过滤 膜过滤又称膜分离方法，是以外界能量差为推动力，利用特殊的薄膜使溶液中的某一或某些组分选择性透过，从而实现分离、分级、提纯或富集的一类方法的统称。 根据膜的种类、功能和过程推动力的不同，常见的膜分离方法有渗析（Dialysis）、反渗透（Reverse Osmosis）、电渗析（Electrodialysis）、纳滤（Nanofiltration）、超滤（Ultrafiltration）和微滤（Microfiltration）。 原液：经膜处理前的物料； 浓缩液：溶质在其中被浓缩的部分溶液； 透过液：透过膜而使得浓度降低的部分溶液。 * * 7.1 渗析和电渗析 用膜将不同浓度的溶液隔开，溶质从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，这一过程成为渗析，又称扩散渗析、浓差渗析。 推动力：浓度差。 主要应用： 血液透析 血浆分离 酸回收 碱回收 其他净化过程 7.1.1 渗析 * 7.1.2 电渗析原理 在直流电场的作用下，离子选择性透过离子交换膜而迁移，从而使电解质离子 自溶液中部分分离出来的过程称为电渗析。 * * 7.1.3 电渗析膜 阳离子交换膜（Cation exchange membrane，CEM） 膜中存在带酸性的离子交换基团，固定离子带负电荷，构成强烈的负电场，只选择性透过阳离子，几乎不透过阴离子。如： 磺酸型膜（R-SO3H） （强酸性膜） 磷酸型膜（R-PO3H2） （中等酸性膜） 羧酸型膜（R-COOH） （弱酸性膜） 阴离子交换膜（Anion Exchange Membrane，AEM） 膜中存在带碱性的离子交换基团，固定离子带正电荷，构成强烈的正电场，只选择性透过阴离子，几乎不透过阳离子。如： 季铵型膜 【 R-CH2N(CH3)3OH)】 （强碱性膜） 叔铵型膜 【 R-CH2NH(CH3)2OH)】 （中等碱性膜） 仲铵型膜 【 R-CH2NH2CH3OH)】 （弱碱性膜） * 离子交换膜的分类： 根据组成的不同，离子交换膜可分为有网膜、无网膜和衬底膜三类： (1) 有网膜 这种膜由树脂和网材相组成 网材相：无机网衬（玻璃纤维布、石棉网布等） 或合成网材（涤纶、锦纶等） 树脂相：离子交换树脂（含活性交换基团的主链高聚物或交换共聚物） 成膜添加剂：粘合剂、防老剂、抗氧化剂、填充剂、着色剂等 * (2) 无网膜 在膜组成上仅有树脂部分，而没有衬底和增强网，这种膜又称完全均匀膜。往往是通过单体聚合或使用单体浇铸在夹套中聚合成膜。它最大的特点是交换容量高，电化学性能好。 (3) 衬底膜 以聚烯烃或其衍生物的薄膜为底材，通过化学法或辐照法使含浸的单体接枝聚合，再导入活性基而制成的离子交换膜属于衬底膜。这种膜具有良好的电化学性能，但是尺寸稳定性较差。 * 7.1.4 电渗析特点与用途 主要特点： 只对电解质离子起选择性迁移作用，对非电解质不起作用； 电渗析过程无物相变化，能量消耗低； 电渗析过程无需从外界添加任何物质，可保证被分离物质的纯度； 对进水预处理要求低； 无法除去有机物质； 脱盐效率较低； 设备结构复杂，对组装工艺要求高。 主要应用： 从电解质溶液中分离出部分离子，如海水、苦咸水淡化；工业用初级纯水的制备；放射性废水的处理等； 把溶液中部分电解质离子转移到另一溶液中，使其浓度增高，如海水浓缩制盐；化工产品的精制；工业废液有用成分的回收等； 从有机溶液中出去电解质离子，如乳清脱盐；糖类脱盐等； 电解质溶液中同电性不同电荷离子的分离。 * 7.1.5 影响电渗析的因素 电流密度 流速和压力 浓缩倍数 进、出水水质 温度 * 7.2 反渗透(RO) 7.2.1 反渗透原理 任何溶液都具有相应的渗透压，但只有半透膜才能表现出来。 Van’t Hoff 渗透压公式： 反渗透过程满足条件(1) 有一种高选择性和高透过率的选择性透过膜；(2) 操作压力必须高于溶液的渗透压。 * 7.2.2 反渗透膜和膜组件 膜的性能决定着反渗透装置的性能。一般来说，反渗透膜要具备以下条件： 高的截留率和高的水通量； 高的抗微生物的侵蚀性能； 高的柔韧性和足够的机械强度； 抗污染性能好