第十四章 膜法.ppt

1、第14章 膜法,微滤与超滤 电渗析 反渗透 其他膜技术,14.1微滤与超滤,14.1.1微孔过滤原理与装置 微滤与超滤都是在压差推动力作用下的筛孔分离过程。一般用来分 离分子量大于500的溶质、胶体、悬浮物和高分子物质。 超滤、微滤与反渗透膜及过程特性比较,1、微滤的原理与装置 1）原理 2）装置 （1）无流动操作 （2）错流操作,14.1.2微孔过滤膜 结构：微滤膜多数为对称结构，厚度10150um不等，其中最常见的 是曲孔型，类似于内有相连空隙的网状海绵；另一种是毛细管型，膜孔 呈圆筒状垂直贯通膜面，该类膜孔隙率5%，但厚度仅为曲孔型1/15。 也有不对称的微孔膜，膜孔呈截头圆锥体状贯通膜

2、面，过滤时原水在孔 径小的膜面流过。微滤膜材料：CN-CA、PAN、CA-CTA、PSA、尼龙 等，商品约十几种，400多个规格。 14.1.3超过滤的特点 超滤膜与微滤膜同是多孔膜，虽然前者孔径较小，后者较大，但前 者的工作周期比后者长得多。 原因：微滤是一种静态过滤，随过滤时间延长，膜面上截流沉积不 溶物，引起水流阻力增大，透水速率下降，直至微孔全被堵塞；超滤过 程是一种动态过程，在超滤进行时，由泵提供推动力，在膜表面产生两 个分力：一个是垂直于膜面的法向分力，使水分子透过膜面，另一个是 于膜面平行的切向力，把膜面截流物冲掉。因此，在超滤膜表面不易产 生浓差极化和结垢，透水速率衰减较慢，运

3、行周期相对较长。 14.1.4超过滤装置 超滤装置有板框式，管式，卷式和中空纤维式。,14.1.5超过滤膜及作用机理 超滤过程的一般表达式：,注：1）对于高浓度大分子溶质，由于浓差极化现象的产生， 上述关系不复存在。 2）对于高浓度大分子溶质，浓差极化后：,14.1.6超过滤过程的影响因素 1.膜材料 2.运行条件,14.2电渗析,14.2.1原理和工作过程 C阳膜 A阴膜 阳极： Cl- Cl2 +2e 阴极 ： 2H+2e H2 （氧化反应）： H2O H+ +OH- （还原反应）： 4OH- O2+2H2O+4e,14.2.2 电渗析装置 1. 构造 膜堆：一对阴阳膜和一对浓淡水隔板交替

4、排列，组成最基本的脱 盐单元，称为膜对。 一对电极之间若干膜对组成膜堆。 极区：电极、极框、电极托板、橡胶垫板。 紧固装置：压杆、螺杆紧固。 配套设备：整流器、水泵、转子流量计等。 2组装： 级：一对电极之间 段：同向水流之间并联膜。 此段强调隔板构造 有回路： 流程长，脱盐效率高，流量小但要求高 无回路： 流程短，流速低，水流分布均匀，要求隔网搅动作用强， 使用于流量大场合,14.2.2 离子交换膜,P+或P-越大，则选择透过性越好。 2. 膜电阻：cm2=电阻率膜厚度 膜电阻越小，则所需电压越小，膜电阻在0.1mol/l的NaCl（250C）溶液中测得。,14.2.3 电渗析的工艺参数 1

5、电流效率：一个淡室 m1=q（C1-C2）MBvt/1000（g） 时间为t内，应析出的盐量,2. 极限电流密度：,如：增大i，则C，当C=0，则会产生电解出H+透过，此时电流 密度称为极限电流密度ilim。,V水流速度 N与水流紊乱有关，效果好n越接近于1，n=0.30.9 K与隔板形式及厚度等因素有关。,ilim=KCVn K水力特性系数：.与膜性能.隔板形式与厚.隔网形式、水的 离子组成、水温,测量法： 电压电流法,14.3 反渗透,14.3.1 反渗透的原理 1. 渗透现象与渗透压（原理如图14-3所示） u=u0+RTlnx u咸水中水的化学位,C溶液的物质的量的浓度 mol/m3

6、i系数 海水i=1.8,2. 反渗透 在咸水一侧加压P，切P，从而uu0，实现反渗透 单位体积理论耗能量（最小耗能量）,实际上，所需压力比理论值大的多。反渗透进行过程中，海水浓度不断提高。 为达到一定规模的生产能力。,3反渗透膜及其透过机理：选择性吸着毛细管流机理见图14-5。两个分子厚1nm,14.3.2 反渗透装置,14.3.3 反渗透的工艺流程与参数 1工艺流程 2反渗透装置主要参数 1）水与溶质的通量：,膜进水侧平均含盐量浓度：,2）淡化水的含盐量Cf,求得Cf值代回求得新的Cf值。,14.3.4反渗透膜的分类及制造方法 反渗透膜的分类 以成膜材料分主要有纤维素脂类膜和非纤维素脂类膜两

7、大类。 反渗透膜的制造方法： 1）CA膜：由乙酰基含量为39.8%或置换度2.46的醋酸纤维素作骨 架制成 2）芳香族聚酰胺膜：美国杜邦公司的“B-9”和“B-10”中空纤维件。,14.3.5反渗透膜的污染及清洗 1反渗透膜的污染 1）引起膜污染的原因 2）污染的一般特征,2清洗,2）.清洗遵循的法则10%法则 3）清洗工艺,14.4其他膜技术,在水处理中常用的膜技术还有钠滤和液膜分离 14.4.1钠滤 1钠滤、超滤和微滤都是籍膜孔的“筛除”/“筛除”作用直 接去除/截留水中的物质，故皆可称为膜滤。 2钠滤 “筛除” 的包括了构成水溶液性质的溶解离子。 钠滤的渗透水，不止溶解离子的浓度有变化，碱度、硬度、 pH、TDS这些重要的水质参数的数值也要改变。 3钠滤同时还能截流DBP前体以及NOM等低分子量的 有机物。,14.4.2液膜分离 1液膜的分类与构成 1）概念