第8章 中与吸附膜析.ppt

第八章污水的化学与物化处理方法 水处理的物化方法 §8.5 吸附法 弗劳德利希（Freundlich）等温式 朗格缪尔（Langmuir）等温式 吸附剂 吸附剂 吸附工艺和设备 §8.6 离子交换法 离子交换剂 离子交换树脂的分类 离子交换在水处理中的用途 离子交换运行操作步骤 §8.7 膜析法 无机膜（沸石、SiO2、AlO2、氧化锆、TiO2、炭膜等） 有机膜（聚乙烯、聚丙烯、聚亚酰胺、聚砜类等） 金属膜（钯、不锈钢、铝等） 膜材料简介 渗析法 半透膜渗析作用的类型 筛分：依靠薄膜中“孔道”的大小分离不同分子或离子； 离子交换：依靠薄膜的离子结构分离不同性质的离子。 选择性溶解：依靠薄膜的有选择的溶解性分离某些物质，如醋酸纤维膜有溶解某些气体和液体的性能。 膜析法分类 电渗析法 电渗析技术在食品工业中的应用 反渗透法 反渗透装置 反渗透纯水机 二级反渗透流程 各种反渗透膜组件优缺点的比较 各种反渗透膜组件性能的比较 各种分离方法用于食品浓缩时的价格比较 反渗透过程处理工业废水的经济效益 超过滤法 超滤装置 几种膜的特性 膜污染和清洗 膜污染 1)膜污染概念 膜清洗--膜分离过程不可缺少步骤. 造成膜分离过程成本增高重要原因. 1)物理方法：清水冲洗 高流速水冲洗、电场过滤、脉冲电解清洗 2)化学方法：稀酸、稀碱、表面活性剂、氧化剂和酶溶液等。 减少膜污染的方法 电渗析：是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从一部分水迁移到另一部分水中的物理化学过程。 电渗析器在食品中的主要是饮用水、饮料、酒类的给水处理、大豆低聚糖等食品物料的除盐、酶制剂等的提纯浓缩。 电渗析技术的特点： （1）过程无相变，仅用电能来迁移水中的离子，在一定的含盐量条件下，电渗析被认为是能耗较少的技术； （2）工艺过程洁净，药剂耗量少，污染环境小； （3）装置设计与系统应用灵活，操作维修方便； （4）原水回收率较高，一般能达到65～80%； （5）预处理简便，设备经久耐用。 反渗透法：一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。 反渗透膜对阴阳离子的拦截顺序一般为: Al3+〉Fe3+〉Mg2+〉Ca2+〉Na+〉NH4+〉K+ SO42-〉CO32-〉Cl-〉PO43-〉F-〉CN-〉NO3-〉B4O72- 一般分为：板框式、管式、螺旋卷式、中空纤维式。 适于中小容量规模； 已商业化。 装置成本高； 管口密封较困难； 膜的堆积密度小。 膜容易清洗和更换； 原水流动状态好，压力损失较小，耐较高压力； 能处理含有悬浮物的、黏度高的，或者能析出固体等易堵塞流水通道的溶液体系。 管式 适于小容量规模； 已商业化。 装置成本高，流动状态不良，浓差计划严重； 易堵塞，不易清洗，膜的堆积密度较小。 结构紧凑、简单、牢固、能承受高压； 可使用强度较高的平板膜； 性能稳定，工艺简便。 板框式 使用状况 缺点 优点 类型 适于大容量规模； 已商业化。 制作工艺和技术较复杂； 易堵塞，不易清洗； 膜的堆积密度大； 不需外加支撑材料； 浓差极化可忽略； 价格低廉。 中空纤维式 适于大容量规模； 已商业化。 制作工艺和技术较复杂，密封较困难； 易堵塞，不易清洗； 不宜在高压下操作。 膜堆积密度大，结构紧凑； 可使用强度好的平板膜； 价格低廉。 螺旋卷式 670 0.073 27 9180 中空纤维式 670 1.00 56 656 螺旋卷式 220 0.61 70 328 外压管式 335 1.00 56 328 内压管式 502 1.00 56 492 板框式 单位体积的透水量 (m3/(m2·d)) 透水率 (m3/(m2·d)) 操作压力 (kg/cm2) 膜堆积密度 (m2/m3) 类型 5.28-26.4 胶体过滤 6.60 转鼓干燥 0.08-2.64 离心分离 1.321 选择沉淀 0.12-11.9 冷冻浓缩 169.1-264.2 渗析 0.53-7.93 冷冻干燥 13.21 喷雾干燥 0.106-3.96 真空蒸发 0.053-1.32 电渗析 0.053-1.321 反渗透与超滤 美元/m3 脱水方法 美元/m3 脱水方法 酸35美元/吨 铁20美元/吨 － 硫酸亚铁，硫酸 7.57×109m3 酸性矿山废水 66.2-220.5 22.1-33.1 乙酸纤维，酚，钠，甲酸酯，过氧化苯甲酰 1.06×1012m3 有机合成工业 44.1 － 放射性物质硼酸 3.79×107m3 原子能工业 88.2-132.3 － Cr,Ni,Cd,Ag 3.79×108m3 电镀表面处理工业 酸35美元/吨 铁20美元/吨 0.92美分/L 硫