用于水处理的膜分离过程技术基础 [兼容模式].pdf

用于水处理的膜分离过程 北京化工大学 馬潤宇 2015.11 一 压力驱动膜过程中的传质 二 几种压力驱动的膜过程 三 浓差极化、膜污染、膜清洗 四 膜蒸馏 一. 压力驱动膜过程中的传质 1 总体描述 2 传质的基本方式 3 膜内传质模型 cA2 原料液 1 总体描述 低压侧 低浓度 cA1 尽管膜的结构千差万别，但组分的 支 皮 撑 层 传递过程一般都可描述如下(A －被 层 c’A2 高压侧 渗透液 高浓度 截留的组分) cA3 边界层 c’ A3 (1)边界层内的传递：高压侧料液中溶质A通 过对流传递到达膜表面溶液中。溶剂通过 图1 膜，A被截留在边界层中，其浓度由cA1上升 到cA2 (2)膜表面的吸附：边界层内溶液中的A组分溶解或吸附于膜表面， 膜表面 （固相内）A组分的浓度为c’A2 (3)膜内传递：A组分以扩散方式通过皮层。由于皮层的截留分离 作用，A组分的浓度由c’A2降低到c’A3 4 (4)多孔支撑层: 通常不具有分离作用，即对A没有选择性，仅对溶 剂渗透过程形成阻力。故在多孔支撑层中A的浓度不变 (5)A组分在低压侧的膜表面解吸。低压侧一般也不存在浓差极化。 其中，对分离过程有重要影响的是前三步。 2 传质基本方式 (1)分子扩散：不依赖于宏观的混合作用，仅由于微观粒子的热 运动而发生的传质现象。在气相、液相和固相均可发生。 分子扩散通量，Fick定律 dc J D A A AB dx 5 2 J ——组分A的扩散通量，kmol/m s A c ——组分A的浓度，kmol/m3 A x—x方向的扩散距离，m 2 DAB——组分A在组分B中的扩散系数，m /s (2)对流传质：是流动着的流体与固体表面之间，或两不互溶的 流体之间的质量传递行为。 对流传质通量 N kc A A