膜分离技术简介幻灯片.ppt

* 5 膜工程前沿技术 5.1电驱动膜 5.2正渗透膜（FO） * 5.1 电驱动膜 电驱动膜分离器基本原理 * 项目 RO EDR 水回收率 60——75% 75——95% 可浓缩最高浓度 6% 15%，可将RO浓水出水继续浓缩 抗污染性 较差，膜污染后化学清洗恢复性一般 膜寿命长，倒极对硬度、有机物、胶体等都有清垢作用 原水水质要求 要求严格 要求较宽泛 预处理要求 一般采用超滤作为预处理 COD＜40mg/L 常规机械过滤，COD无较大影响 运行所需药剂 杀菌剂+絮凝剂+阻垢剂 +还原剂+酸 酸、碱定期清洗 EDR与RO比较 * 5.2 正渗透膜 正渗透是指水从较高水化学势(或较低渗透压)一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)—侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液(Feed solution)，另一种为具有较高渗透压的驱动液(Draw solution)，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。 * 正渗透膜的优点： 1、能耗低，不需外界的压力即可实现分离过程； 2、材料本身亲水，可以有效防止膜污染； 3、回收率高，零排放，无污染。 * 正向渗透原理 盐 水 水 正向渗透膜 水可以透过正向渗透膜，但是盐却不能。目标产物被最终浓缩到一个很高的浓度。 目的产物 吸引液 进料液 * 正向渗透膜 中空纤维膜 膜组件 * 驱动力来源—盐水 低价氯化钙(~800元/t) 废盐水 (Na2SO4, NaCl, MgCl2, CaCl2等) 海水 蒸发后的盐水 现场工艺中的其它盐溶液 * 海水的动力 三峡大坝高度: 185米 海水渗透压: 25bar 250米水柱 * 优势 常温下操作，有利于热敏性料液的浓缩 可以达到非常高的浓缩浓度 本过程为非压力驱动过程，大幅度减少电力消耗 中空纤维式的设计以及非压力驱动过程使得该技术的抗污让能力较卷式纳滤/反渗透更强 低操作成本，占地面积小 * 渗透压发电原理 * 谢谢大家！ * 中空纤维超滤膜结构 单 内 皮 层 双 皮 层 * 4.2 反渗透技术 1. 反渗透原理及反渗透膜的特点 渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前 就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物 质。目前，反渗透技术已经发展成为一种普遍使用 的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超 纯水制备、废水处理等方面，反渗透技术有其他方 法不可比拟的优势。 * 如果用一张只能透过水而不能透过溶质的半透膜将两种不同浓度的水溶液隔开，水会自然地透过半透膜渗透从低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移，这一现象称渗透（图a）。这一过程的推动力是低浓度溶液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位之差，表现为水的渗透压。 * 随着水的渗透，高浓度水溶液一侧的液面升高，压力增大。当液面升高至H时，渗透达到平衡，两侧的压力差就称为渗透压（图b）。渗透过程达到平衡后，水不再有渗透，渗透通量为零。 * 如果在高浓度水溶液一侧加压，使高浓度水溶液 侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压，则高浓度 水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧， 这一过程就称为反渗透（图c）。 * 反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于500，操作压力为 2～100MPa。 用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜。反渗透膜大部分为不对称膜，孔径小于0.5nm，可截留溶质分子。 * 制备反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、芳香 族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚 醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。 反渗透膜的分离机理至今尚有许多争论，主要有 氢键理论、选择吸附—毛细管流动理论、溶解扩散 理论等。 * 一般来说，分离溶液中分子量低于500的低分子物质，应该采用反渗透膜；分离溶液中分子量大于500的大分子或极细的胶体粒子可以选择超滤膜，而分离溶液中的直径0.1～10μm的粒子应该选微孔膜。 * 表3 反渗透、超滤和微孔过滤技术的原理和操作特点比较 分离技术类型 反渗透 超滤 微孔过滤 膜的形式 表面致密的非对称膜、复合膜等 非对称膜，表面有微孔 微孔膜 膜材料 纤维素、聚酰胺等 聚丙烯腈、聚砜等 纤维素、PVC等 操作压力 /MPa 2～100 0.1～0.5 0.01～0.2 分离的物质 分子量小于500的小分子物质 分子量大于500的大分子和细小胶体微粒 0.1～10μm的粒子 分离机理 非简单筛分，膜的物化性能对