认识膜分离工艺流程.pptx

模块十一 新型分离技术01任务一 认识膜分离技术学习目标: 学习膜、吸附、色谱等新型分离设备的结构、工艺流程和工作原理；会操作膜分离设备；能够分析、判断和解决膜分离生产中发生的生产问题。 膜分离是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。 吸附是利用某些多孔性固体具有能够从流体混合物中选择性地在其表面上凝聚一定组分的能力，使混合物中各组分分离的单元操作过程，是分离和纯化气体与液体混合物的重要单元操作之一。 色谱分离法又称层析法，它利用不同组分在两相中物理化学性质（如吸附力、分子极性和大小、分子亲和力、分配系数等）的差别，通过两相不断的相对运动，使各组分以不同的速率移动，而将各组分分离。工业中的应用 原水首先透过过滤装置除去悬浮物及胶体，加入杀菌剂次氯酸钠防止微生物生长，然后经过反渗透和离子交换设备除去其中的大部分杂质，最后经紫外线处理将纯水中微量的有机物氧化分解成离子，再由离子交换器脱除，反渗透膜的终端过滤后得到超纯水送入用水点。用水点使用过的水已混入杂质，需经废水回收系统处理后才能排入河里或送回超纯水制造系统循环使用。任务一 认识膜分离技术 01 学习膜分离设备的结构、工艺流程和工作原理，会操作膜分离设备，能够分析、判断和解决膜分离生产中发生的生产问题。任务一 认识膜分离技术 01子任务2 认识膜分离工艺流程能力目标1. 具有根据生产工艺条件选择膜分离工艺过程的能力。学习要求与目标知识目标1.掌握反渗透与纳滤工艺流程。2.掌握膜超滤工艺流程。3.掌握微滤、透析、点渗析以及其他膜分离工艺流程。素质目标1.培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；2.培养安全、环保、健康生产意识；3.培养严谨的工作态度及质量意识，具备工程管理能力；4.培养分析问题和解决问题的能力；5.创新能力培养等。任务一 认识膜分离技术 01子任务2 认识膜分离工艺流程 一、反渗透和纳滤工艺流程 1.渗透与反渗透原理 在容器中，如果用半透膜把它隔成两部分，膜的一侧是溶液，另一侧是纯水(溶剂)，由于膜两侧具有浓度差，纯水自发通过半透膜向溶液侧扩散，这种分离现象称为渗透。渗透的推动力是渗透压。对于只能使部分溶剂或溶质透过的膜称为半透膜。半透膜只能使某些溶质或溶剂透过，而不能使另一些溶质或溶剂透过，这种特性称为膜的选择透过性。 反渗透是利用半透膜只透过溶剂(如水)而截留溶质(盐)的性质，以远远大于溶液渗透压的膜两侧静压差为推动力，实现溶液中溶剂和溶质分离的膜分离过程。任务一 认识膜分离技术 01 许多天然或人造的半透膜对于物质的透过具有选择性。如图所示，在容器中半透膜左侧是溶剂和溶质组成的浓溶液(如盐水)，右侧是只有溶剂的稀溶液(如水)。渗透是在无外界压力作用下，自发产生水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧流动的过程。渗透的结果是使浓溶液侧的液面上升，一直到达一定高度后保持不变，半透膜两侧溶液的静压差等于两个溶液间的渗透压。不同溶液间有不同的渗透压。当在浓溶液上施加压力，且该压力大于渗透压时，浓溶液中的水就会通过半透膜流向稀溶液，使浓溶液的浓度更大，这一过程就是渗透的相反过程，称为反渗透。任务一 认识膜分离技术 01任务一 认识膜分离技术 01 要有一种高选择性、高透过率的膜。反渗透过程必备条件 要有一定的操作压力，以克服渗透压和膜自身的阻力。任务一 认识膜分离技术 01反渗透膜具有微孔结构，择性吸附毛细流动理论反渗透膜渗透机理不认为反渗透膜存在微孔结构的氢键理论任务一 认识膜分离技术 01 （1）氢键理论 氢键理论把膜视为一种具有高度有序矩阵结构的聚合物，具有与水等溶剂形成氢键的能力，盐水中的水分子能与半透膜的羰基上的氧原子形成氢键，形成“结合水”。在反渗透力推动的作用下，以氢键结合进入膜表皮层的水分子能够从第一个氢键位置断裂，转移到下一个位置，形成另一个新的氢键。这些水分子通过一连串的形成氢键和断裂氢键而不断移位，直至离开膜的表皮致密活性层进入多孔性支撑层，由于多孔层含有大量毛细管水，水分子畅通流出膜外，产生流出的淡水。任务一 认识膜分离技术 01 （2）选择性吸附-毛细流动理论 选择性吸附－毛细流动理论把反渗透膜看作是一种微细多孔结构物质，这符合膜表面致密层的情况。该理论以吉布斯(Gibbs)吸附方程为基础，认为当盐的水溶液与多孔的反渗透膜表面接触时，如果膜具有选择吸附纯水而排斥溶质(盐分)的化学特性，也即膜表面由于亲水性原因，可在固-液表面上形成厚度为1个水分子厚(0.5nm)的纯水层。任务一 认识膜分离技术 01 2.不同工艺流程及其适用场合 为了使反渗透装置达到给定的回收率，同时保持水在装置内的每个组件中处于大致相同的流动状态，必