子任务3知识点2：膜分离技术.

1、f豐T *职业教育应用化工技术专业教学资源库离子膜烧碱生产操作课程教学方案淄博职业学院离子膜烧碱生产操作课程教学方案教师:授课 时间 授课 班级 学习 内容序号:多媒体教室上课地点子任务3 :一次盐水制备过程-知识点2 :膜分离技术学时专业能力能分析粗盐水精制的过程;能分析膜分离的工作过程教学目标方法能力学会膜分离装置的选用和使用维护保养方法，完成任务小组内、外部资源协调使用 的方法。社会能力在进行化工工艺仿真实训过程中，要团结协作，完成膜分离装置分离悬浮物的工作 任务，能做到理论联系实际。目标群体之前已学习了液体输送工作任务，熟悉了完成盐水输送工作任务需要的工作条件。为完成工作任务, 需要先

2、学习一下膜分离装置的组成、结构、工作过程及其操作方法，通过反渗透装置的操作训练， 提高了学生的解决膜过滤的实际问题的能力，让学生学会完成生产任务的工作方法。教学环境多媒体教室教学 方法 时间 安排课堂讲授、讨论提问法教学过程设计、任务资讯1.膜分离装置的技术资料与图片。2. 一次盐水生产工艺流程图。3次盐水生产仿真操作实训软件。二、任务决策通过对完成任务的工作条件、基本生产资料、完成后将获得的结果与过程的要求进行了逐一分析，确定对粗盐水制备过程中的新生成的碳酸钙颗粒，将通过采用薄膜过滤器的方法实施分离操作,达到完成粗盐水中所含的杂质碳酸钙颗粒的目的，因此，需要学习液体混合物中的颗粒的分离中的膜

3、分离的相关技术与操作方法。三、任务计划根据决策方案的完成的工作要求和完成任务需要的时间要求，在教师的指导下，由组长负责组织成员共同完成膜分离过程的工作计划。本次完成膜分离技术的理论技能培训工作任务需要四、任务实施根据本次粗盐水工作任务的计划进度要求，开始实施工作任务，首先需要了解膜分离的工作原理与工作过程。了解凯膜过滤器装置的组成、功能、工作原理与操作方法等，在认识其结构与原理的基础上,与小组内的学生一起完成理论与操作技能的培训学习。如下:（一）一次盐水的生产过程1.生产原料一原盐原盐：工业生产中使用的原料食盐称之为原盐。控制项目指标要求NaCI(g/l) 315NaCQ(g/l)(过量)0.

4、3 0.6NaQH(g/l)(过量)0.07 0.3盐水温度C）50左右SS 1mg/l（Ca、Mg固体物除外）表1-8从薄膜过滤器溢流而出的盐水质量指标2课时。选择原盐的主要标准：氯化钠含量要高，一般要求大于 95%化学杂质要少，Ca2、Mg 总量要小于1% SQ2+要小于0.5%: 不溶水的杂质要少； 盐的颗粒要粗。2.粗制盐水的制备与Mg+去除的工艺流程（重点与难点）图1-41粗制盐水制备与Mg+去除的生产工艺流程图Mg+去除的方法MgCl2+ 2NaOHh Mg(OH)2 J + 2NaCIFeCl3+ 3NaOH= Fe(OH)3 J + 3NaCI3.Ca2+去除的工艺流程后反应罐

5、VDLU凯膜过滤器洗泥池中间盐水泵压滤盐水泵精盐水罐精盐水泵图1-41 Ca 2+去除的生产工艺流程图Ca2除的方法:NqCQ + CaCl2= CaCOj + 2NaCI4.膜分离技术膜分离的基础（难点）膜分离：借助于膜而实现各种分离的过程称之为膜分离。图1-42多孔膜图1-43无孔膜膜的种类繁多，大致可以按以下几方面对膜进行分类。 根据膜的材质，从相态上可分为固体膜和液体膜。无机材料膜和有机高分子膜。 从材料来源上，可分为天然膜和合成膜，合成膜又分为根据膜的结构，可分为多孔膜和致密膜如图1-47、1-48所示。 按膜断面的物理形态，固体膜又可分为对称膜、不对称膜和复合膜。对称膜又称均质膜。

6、不 对称膜具有极薄的表面活性层（或致密层）和其下部的多孔支撑层。 根据膜的功能，可分为离子交换膜、渗透膜、微孔过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、渗透汽化 膜、闸膜、气体渗透膜等。 根据固体膜的形状，可分为平板膜、管式膜、中空纤维膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔的核径蚀刻膜，简称核孔膜等。表1-9几种主要的膜分离过程电渗析浓电解质+ 极质离 子的 选择 传递解 大 子 质渗余气气体分离进气压力差1000 10000kPa浓度差（分压差）气 和 汽 扩体 蒸 的 散渗透渗 性 气 或 汽透 的 体 蒸八、渗性气或逍 难透的体豁匀复膜对性 均濟合非称膜渗透气过程简图推动力溶质或溶剂分压差渗透汽化进料传递机

7、理选择传递（物性差异）透过物溶质或溶剂（易渗组分的蒸汽）截留物溶剂或溶质（难渗组分的液体）膜类型均匀 膜、复 合非 称 膜溶剂或溶质内相液膜（促进传递）膜相化学反应 和浓度差反应杂质溶剂促进（电非电和扩解质解质散传离子）递液膜常见的膜分离设备主要有如下几种膜组件。导腋梅板框式膜组件 板框式膜组件使用平板式膜，故又称为平板式 膜组件。这类膜器件的结构与常用的板框压滤 机类似，由导流板、膜、支承板交替重叠组成。如图1-47是一种板框式膜器的部分示意。如图1-50是另一种型式的板框式膜器件,它将导 图1-47导流板、膜、支承板交替重叠与支撑板的作用合在一块板上。图中板上的 弧形条突出于板面，这些条起

8、导流板的作用,在每块板的两侧各放一张膜，然后一块块叠在一起。膜紧贴板面，在两张膜间形成由弧透过械形条构成的弧形流道，料液从进料通道送入图1-50导流板与支承板的作用合在一块板上板间两膜间的通道，透过液透过膜，经过板面上的孔道，进入板的内腔，然后从板侧面的出口流出。板框式膜组件的优点 是组装方便，膜的清洗更换比较容易，料液流通截面积较大，不易堵塞,同一设备可视生产需要而组装不同数量的膜。但其缺点是需密封的边界线长，为保证膜两侧的密封, 对板框及其起密封作用的部件的加工精度要求高。卷式膜组件1-51，支撑材料插入3卷式膜组件也是用平板膜制成的，其结构与螺旋板式换热器类似。如图谏化水9漲料液隔网边密

9、封的信封状膜袋，袋口与中心集水管相接，然后衬上起导流作用的料液隔网，两者一起在中心管外缠绕成筒，装入耐压的圆筒中即构成膜组件。使用时料液沿隔网流动，与膜接触，透过液透过膜,沿膜袋内的多孔支撑流向中心管，然后由中心管导滋盐水代盐水出。丿盐水 图1-51卷式膜组件 管式膜组件管式膜组件由管式膜制成，它的结构原理与管式换热器类似，管内与管外分别走料液与透过液, 如图1-52，管式膜的排列形式有 列管、排管或盘管等。管式膜分为外压和内压两种，外压即为膜在 支撑的外侧。因外压管需有耐高压的外壳，应用较少；膜在管内侧的则为内压管式膜。亦有内、外33330m2/m3,除特殊场合外，一压结合的套管式管式膜组件

10、。管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少，一般仅为 般不被使用。皺盘水（切內压管束式管衬孔管遴液峯膜稼料料植I i 7扫内压单骨式液管式膜组件图 1-52中空纤维膜组件中空纤维膜组件的结构与管式膜类似，即将管式膜由中空纤维代替。如图1-53是中空纤维膜制成的膜组件示意，它由很多根纤维（几十万至图1-53中空纤维膜组件纤堆束中心廿布管/t透过液广产一一数百万根）组成，众多中空纤维与中心进料管捆在一起，一端用环氧树脂密封固定，另一端用环氧树脂固定，料液进入中心管，并经中心管上下孔均匀地流入管内，透过液沿纤维管内从左端流出，浓缩液从中空纤维间隙流出后，沿纤维束与壳间的环隙从右端流出。这类膜组件的

11、特点 是设备紧凑，单位组件体积内的有效膜面积大 （高达1600030000 m2/m3）。因中空纤维内径小， 阻力大,易堵塞，所以料液走管间，渗透液走管内，透过液侧流动损失大，压降可达数个大气压，膜污染难除去，因此对料液处理要求高。净化液浓度差进料扩散液接受液质扩传 浴的散递分量离低子物子剂子皿浴分野对性离交莫 非称膜子擲电渗析气体分离过程渗透汽化产品（溶剂）极+ 极浓电解质电化学势电 质 子 选解 离 的 择传递非 解 大 子 质电质分物阴离子交换膜进阳离子料交换膜渗余气进气渗透气简图进料溶质或溶剂溶剂或溶质压力差1000 10000kPa浓度差（分压 差）推动力分压差气体 和蒸 汽的 扩散

12、 渗透传递机理选传（性异）透 的 体 蒸八、透过物溶质或溶剂（易渗组分的蒸汽）难渗 透性 的气 体或 蒸汽截留物溶剂或溶质（难渗组分的液体）均匀 膜、复 合 非 称 膜膜类型均匀 膜、复 合 非称 膜液膜（促进传递） 膜分离技术的类型反渗透作业教学反馈（提 升）化学反应反应杂质溶剂和浓度差促进（电非电和扩解质解质散传离子）递液膜a反渗透工作过程渗透压：如图1-49所示。当纯水与盐水用一张能透过水的半透膜隔开时，纯水则透过膜向盐水侧渗透，过程的推动力是纯水和盐水的化学位之差，表现为水的渗透压h时，盐水侧的压力 P2与纯水侧的压 力pi之差等于渗透压时，渗透过程达到动态平衡，宏观渗透为零。如果在盐

13、水侧加压，使盐水侧与 纯水侧压差P2-pi大于渗透压，则盐水中的水将通过半透膜流向纯水侧，这一过程就是所谓反渗透。反渗透：随着水的不断渗透，盐水侧水位升高，当提高到纯水Pi盐水渗透平衡h反渗透（a）渗透现象五、任务检查(b)（C）图1-49反渗透原理个人先自查后，小组人员互查，由组长与指导老师共同讨论决定,根据小组完成工作任务的情况为小组赋分，然后由小组成员之间分配总分到每一人。并进行分析总结，进行比较与交流，达到取长补短，不断提高的目的。六、任务评估由小组成员根据本次完成任务的情况，对照任务完成沟的标准，提出自己的评价建议分数，指导教师结合工作任务完成的进度、时间、质量等方面的表现，进行工作

14、等级划分。确定小组的工作业绩位次，并记入学生的工作成绩簿。查阅相关资料，写出液体膜分离技术在生活中成功应用的案例内相膜相化学反应 和浓度差液膜（促进传递）进扩传促和散电质）（解离电质非解外相 膜分离技术的类型 反渗透a 反渗透工作过程 渗透压：如图 1-49 所示。当纯水与盐水用一张能透过水的半透膜隔开时，纯水则透过膜向盐水侧渗透，过程的推动力是纯水和盐水的化学位之差，表现为水的渗透压h 时，盐水侧的压力 p2 与纯水侧的压 力 p1 之差等于渗透压时，渗透过程达到动态平衡，宏观渗透为零。如果在盐水侧加压，使盐水侧与 纯水侧压差 p2-p1 大于渗透压，则盐水中的水将通过半透膜流向纯水侧，这一过程就是所谓反渗透。反渗透：随着水的不断渗透，盐水侧水位升高，当提高到渗透压纯水 P1P2盐水P1（a） 渗透现象(b)渗透平衡P1P2(c)反渗透根据小组完成工作任务的情作业 教学 反馈 （提 升）图 1-49 反渗透原理五、