第四章膜技术及其-(精选·公开·课件).ppt

第四章膜技术及其在水的除盐处理中的应用 内容提要： 扼要介绍膜技术的特点、分类，着重讨论反渗透膜、微滤、超滤、纳滤以及电渗析的原理、应用、主要设备、处理流程 目录 第一节 膜分离技术的概述 第二节 反渗透除盐 第三节 微滤 第四节 超滤 第五节 纳滤 第六节 电渗析与电除盐 膜分离技术的重要性 膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用简单、易于控制及高效、节能的特点 选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、吸附等多种传统的分离与过滤方法。 膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。 膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近30年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、化工及水处理等各个领域。产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。 第一节 膜分离技术的概述 概念：利用天然或人工合成的、具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程 概 述 1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用 30年代 微滤 40年代 透析 50年代 电渗析 60年代 反渗透 70年代 超滤 80年代 纳滤 90年代 渗透蒸发 膜的用途 浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因此需要除去溶剂；（截留物为产物） 纯化：除去杂质； 分离：将混合物分成两种或多种目的产物； 反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，能提高反应速率或提高产品质量。 膜分离的特点 ①操作在常温下进行； ②是物理过程，不需加入化学试剂； ③不发生相变化（因而能耗较低）； ④在很多情况下选择性较高； ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 膜的分类 按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜 按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜 多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤膜，后者反渗透膜、渗透蒸发 常见膜分离方法 按分离粒子大小分类： 透析（Dialysis，DS） 微滤（Microfiltration，MF） 超滤（Ultrafiltration，UF） 纳滤（Nanofiltration，NF） 反渗透（Reverse osmosis，RO） 电渗析（Electrodialysis，ED） 渗透蒸发（Pervaporation，PV） 分离粒子大小范围 第二节 反渗透除盐（RO） 反渗透的原理——半透膜理论 反渗透膜的制备 膜材料应该具备的条件 A 单位面积水通量高，截留率高 B 化学稳定性好，耐氯和其他氧化物氧化，耐高温，耐酸碱 C抗生物、悬浮物与胶体的污染 D机械强度高，多孔支撑层的压实作用小 E原料充足，制造容易，价格便宜 常用的半透膜 天然材料：各种纤维素衍生物 人造材料：各种合成高聚物 特殊材料：复合膜，无机膜,不锈钢膜，陶瓷膜 1.醋酸纤维素膜（CA膜）： ①透过速度大 ②截留盐的能力强 ③易于制备 ④来源丰富 ⑤不耐温（30℃） ⑥pH 范围窄，清洗困难 ⑦与氯作用，寿命降低 ⑧微生物侵袭 ⑨适合作反渗透膜 2.聚酰胺膜（PA膜） （1）温度范围广 （2）pH 范围广 （3）耐氯能力强 （4）孔径范围宽 （5 ) 操作压力低 （6）适合作超滤膜 4.近年来开发的新型膜材料 复合膜； 无机多孔膜； 纳米过滤膜。 功能高分子膜； 聚氨基葡糖 反渗透膜的基本性能 透水率（水通量）——单位时间单位膜面积上的纯水的透过量。来表示反渗透膜的透量的大小，用JW表示。 透盐率和脱盐率 透盐率指盐通过反渗透膜的速度，用Js表示 Js=B（C1-C2） B——膜的盐透过系数 C1——高压侧盐的浓度 C2——低压侧盐的浓度 脱盐率R=（1-C2/C1）*100% 选择透过性 反渗透膜的脱盐率对水中不同的盐是不同的。不同物质有不同的脱除规律，这就是反渗透膜的选择通过性， 反渗透膜对离子的脱除规律：水合半径越大，电荷越高的离子，脱除率越高 反渗透膜对有机物额脱除规律：分子质量越大，去除效果越明显 反渗透膜对水中溶解气体的脱除规律：对氨、氯、二氧化碳和硫化氢等气体脱除效果较差 反渗透水处理组件 将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称为膜组件。膜组件的结构及型式取决于膜的形状,工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。 (1)、板框式(Plate-and-Frame)膜组件 板框式是最早使用的一种膜组件。其设计类似于常规的板框过滤装置, 膜被放置在