09-1废水的物理化学处理法-膜

第四章废水的物理化学处理法

第三节膜分离技术膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。膜分离技术主要包括,反渗透法ReverseOsmosis(RO)、超过滤法Ultrafiltration(UF)、微孔过滤Microfiltration(MF)、纳滤Nanofiltration(NF)、电渗析法（electrodialysis

）、和隔膜电解法（diaphragmaticelectrolysis）等。它们都是通过一种特殊的半透膜来分离水中的离子和分子的技术，通称为膜分离法1.膜分离技术概述

Membranescomparison

从如下几个方面介绍膜技术

Bymembranematerialandporesize.Bydrivingforcesemployedandfeedflowdirection.Bymechanismsofseparation.Bytheapplicationinindustries.Bythegeometricconfiguration.ChenShuixia/ZSU1.1Membrane’sporesize

ClassificationofMF,UF,NFandROarebasedontheporesizeofmembraneemployed.ChenShuixia/ZSUSeparationSpectrum0.01NPSMICROFILTRATIONULTRAFILTRATIONREVERSEOSMOSIS0.1NPSNANOFILTRATION100MWCO10MWCO100kMWCOAlgaeCryptosporidiumBacteriaVirusGiardiaHardnessNOMSOCsSaltTurbidityOrganicMacromolecules藻类、细菌、浊度压力驱动膜的拒斥特性一般以此膜截留物质的尺寸表示。对于脱盐用膜如逆向渗透膜或毫微米过滤膜，可以其分子量断点(molecularweightcutoff,MWCO)表达；对于超滤UF膜和微滤MF膜，则以其标称孔径尺寸(NPS)表达之。ChenShuixia/ZSU1.2Differentmaterial

Membranecanbeclassifiedbyitsmaterial:oneisorganicmaterialsuchasorganicpolymers:celluloseacetate(CA，醋酸纤维素膜),polyamide(PA，聚酰胺膜),polysulfide(PS，聚硫（砜）膜),vinylidenefluoride(VF，聚氟乙烯膜),acrylonitrile(AN，聚丙烯腈膜),etc…andanothertypeisinorganicmaterialsuchasceramicstainlesssteeletc…ChenShuixia/ZSUMembranePolymersCelluloseAcetate andDerivativesPolyamidesChenShuixia/ZSU1.3MembraneConstructionOptionsCompositeAsymmetricSymmetricChenShuixia/ZSU

1.4操作压力

MF,UF,NFandROallbelongtopressuredrivingmembrane.Theoperationpressureisdecidedbytheresistanceofthemembranefiltrationandaswellasthecharacteristicsoftheinfluentwater.operationpressureofmembraneinorderofRO>NF>UF>MF.Topicalfiguresisgivenasfollowtable.RO-Seawater800-1000HighRO-WasteandProcess300-600HighRO-WaterPurification200-350MiddleRO-Undersink(Home)50MiddleNF100-200MiddleUF25-150MiddleMF(crossflow)10-25Low*14.5psig=1bar

Table.1:TypicalOperatingPressures-psig(bar*)MembranePressuresEnergycostChenShuixia/ZSU1.5Bymechanismsofseparation

TheseparationmechanismofMFandUFissieve,justlikeastrainer（滤网）toseparatedifferentmaterialbysize.Itisbelongtophysicalprocess.ButforNFandROaremorecomplicated.Besidethesievemechanismitalsoinvolvesmoleculemovementofdiffusionandexclusion.Itisbelongtophysicalandchemicalprocess.ChenShuixia/ZSU膜分离的物理化学原理截流机理和筛孔效应渗透和渗透压Donnan效应机械截留（筛孔效应）物理作用或吸附截留架桥作用网络内部截流ChenShuixia/ZSU1.6Byapplicationinindustry

RO：水的纯化，改善色、味、口感等性质；也用于溶液纯化如乙醇或乙二醇的提纯NF：通常用于分离。如用于玉米糖浆的浓缩UF：广泛用于不同的工业领域。在水处理中，可用于替代凝聚

coagulation,絮凝flocculation,沉淀sedimentation,过滤andmediafiltration等处理过程.也是RO和离子交换的理想的预处理步骤。

MF：可用于除去淀粉

starch,细菌bacteria,脂肪fat,霉菌molds,酵母yeastand以及乳化油emulsifiedoils.ChenShuixia/ZSU1.7Bythegeometricconfiguration（膜组件）板式Plateandframemembrane卷式Spiralwoundmodules空心纤维膜Hollowfibermembrane管式Tubularmodulemembrane

DESIGNCHARACTERISTICSpiral-WoundFibersTubularPlate&FrameCostLowLowHighHighPackingDensityHighUF-High

ROVeryHighLowModeratePressureCapabilityHighUF-Low

RO-HighUF-Low

RO-MediumHighMembranePolymer

ChoicesManyFewFewManyFoulingResistanceFairUF-Good

RO-PoorVeryGoodFairCleanabilityGoodUF-VeryGood

RO-PoorVeryGoodGoodChenShuixia/ZSU1.8summary

膜技术广泛应用于物质分离提纯、污水处理和水净化，废气净化。工业应用中的主要难题是膜的价格和堵塞。膜技术的选择取决于被分离物质及膜的性质。例如，在水处理中，首先采用MF分离微粒，用UF消毒，然后用NFandRO除去离子。

RONFUFMF优点高效除去离子和盐类可除去有机物、细菌、病毒，及50%to90%的盐类地下水处理，某些组份分离。低压。ROor