膜分离操作与控制概要.pptxVIP

膜分离操作与控制概要第1页/共46页第2页/共46页职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程项目五 膜分离及设备操作邢台职业技术学院第3页/共46页学习任务任务一、典型的膜分离过程 任务二、膜分离设备（膜组件）任务三、膜分离操作与控制 第4页/共46页膜分离设备操作能力目标：1. 能运用所学知识，对膜分离操作过程中出现的异常现象作出正确解释；2. 能完成化工生产中膜分离过程的生产准备和工艺方案确定（工艺文件的准备、膜分离设备的检查、工艺参数和方案确定）；3. 能够操作化工生产中典型膜分离设备（设备开停车操作、设备运行操作）；4. 能进行化工生产中膜分离设备保养与简单维护；5. 能够对化工生产中膜分离设备操作异常及事故进行判断，并做出正确处理。知识目标：1. 掌握基本的膜分离原理和方法，能阐述微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜分离设备的工作过程、用途、结构和主要技术性能，能针对生产任务进行设备选型；2. 膜分离设备的板框式、螺旋卷、管式等组件形式的结构、原理、使用、维护的一般知识，能利用所学知识指导生产过程；3. 自主探索膜分离的新方法和有关新技术。学习目标第5页/共46页膜分离设备操作 任务描述： 膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。 膜分离是一门分离新技术。膜分离技术有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，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。 本项目要求学生能运用所学知识，对膜分离操作的原理、设备结构有一个正确的认知，同时能够熟练操作运行控制膜分离设备、并对设备进行简单的维护。第6页/共46页任务三：膜分离设备的操作与控制一、膜的使用二、膜的劣化三、膜污染四、膜的清洗五、影响膜过滤的各种因素 第7页/共46页一、膜的使用（一）膜性能评价1、透过速率（通量）分离透过特性物化稳定性（寿命）第8页/共46页2、分离效率截留率膜对溶质的截留能力以截留率R（rejection）来表示，其定义为 R＝1－ Cp／Cb式中Cp和Cb分别表示在某一瞬间，透过液（Permeate）和截留液的浓度。如R＝1，则Cp＝0，表示溶质全部被截留；如R＝0，则Cp＝ Cb，表示溶质能自由透过膜。第9页/共46页3、截留分子量截断分子量:（molecular weight cut-off，MWCO）相当于一定截留率(通常为90％或95％)的分子量。由截断分子量按可估计孔道大小。 MWCO（球状蛋白质）近似孔径（nm)1000210 0005100 000121000 00029第10页/共46页截断曲线 截留率与分子量之间的关系称为截断曲线。质量好的膜应有陡直的截断曲线,可使不同分子量的溶质分离完全；反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。第11页/共46页影响截留率的因素分子形状：线状分子易透过，?线 ?球；吸附作用：溶质吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直径浓差极化作用：高分子溶质在膜面沉积，使膜阻力?，较小分子溶质的截留率?，分离性能?。温度/浓度，T? C?，使??，因为膜吸附作用?；错流速度?，??，因为浓差极化作用?；pH、离子强度影响蛋白质分子构型，影响?。第12页/共46页分离因子分离因子越大，膜的选择性越高第13页/共46页4、浓差极化浓差极化是指在过滤过程中，由于水透过膜而使膜表面的溶质浓度增加，在浓度梯度作用下，溶质与水以相反方向向本体溶液扩散，在达到平衡状态时，膜表面形成一溶质浓度分布边界层，它对水的透过起着阻碍作用。膜分离过程中的一种普遍现象，会降低透水率，是一个可逆过程。第14页/共46页第15页/共46页二、膜的劣化指膜自身发生了不可逆转的变化等内部因素导致膜性能的变化。化学劣化生物劣化物理劣化渗透通量增大，截留率降低渗透通量降低，截留率增大第16页/共46页第17页/共46页三、膜污染膜使用中最大的问题是膜污染。膜污染是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。第18页/共46页膜污染的表现一是膜通量下降；二是通过膜的压力和膜两侧的压差逐渐增大；三是膜对生物分子的截留性能改变。 膜污染与浓差极化在概念上不同， 浓差极化加重了污染，但浓差极化是可逆的，即变更操作条件可使之消除，而污染是不可逆的，必须通过清洗的办法，才能消除。第19页/共46页膜的污染大体可分为沉淀污染、吸附污染、生物污染 1 沉淀污染沉淀污染对RO和NF的影响尤为显著。当过滤液中盐的浓度超过了其溶解度，就会在膜