工作任务一—1.4膜分离过程

1、淄博职业学院离子膜烧碱生产操作课程教学方案教师： 序号：4授课时间授课班级学员上课地点多媒体教室、化工仿真实训室学习内容任务1 一次盐水的制备膜分离过程学时6教学目标专业能力能分析粗盐水精制的过程；能操作反渗透过滤装置。能初步选用合适的过滤装置来过滤粗盐水溶液。能分析过滤运行中出现的异常问题，并提出初步解决方法。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。社会能力仿真实训过程要团结协作，互相帮助，积极完成任务，做到理论联系实际。目标群体之前已学习了流体输送机械设备的选用，熟悉了工作任务的要求所需要的其他工作条件。为完成工作任务，先学习一下膜分离装置及

2、其操作方法，通过反渗透装置的操作训练，提高了学生的解决问题的能力，培养了培养学生完成任务的基本方法。教学环境多媒体教室与仿真操作实训室教学方法Ø 讨论提问法、任务教学法理论+实训时间安排教学过程设计前2学时进行理论讲解，后4学时进行操作训练一、任务资讯1、 膜分离资料。2、 一次盐水工艺流程图。3、 过滤相关知识。二、任务决策 通过对任务完成需要的结果与过程的情况分析，确定对粗盐水中的新生态的碳酸钙颗粒通过采用薄膜过滤器进行分离，为了液体混合物中的颗粒的分离需要学习膜分离的相关技术与操作方法。工作中实行集中讲授与分组操作训练的方法。三、任务计划 根据决策方案的完成要求和完成任务需要的

3、时间，由教师指导，组长组织任务完成膜分离过程的工作计划。完成膜分离技术的理论技能培训需要2 学时；完成实践操作训练需要3.3学时；完成教学检查15；完成教学评价10分钟；完成教学效果提升5钟。四、任务实施根据工作任务的计划进度开始实施工作任务的完成。到生产现场参观，了解凯膜过滤器工作过程，认识其结构，工作过程如开机程序、停机程序、维护保养、滤袋清洁等。在参观过程中，提出问题。在此基础上与学生一起完成理论技能的培训学习。如下：（一）一次盐水的生产过程 1、生产原料原盐原盐：工业生产中使用的原料食盐称之为原盐。表1-8 从薄膜过滤器溢流而出的盐水质量指标控制项目指标要求NaCl(g/l)315Na

4、2CO3(g/l)(过量)0.30.6NaOH(g/l)(过量)0.070.3盐水温度（）50左右ss1mg/l(Ca、Mg固体物除外)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+、Mg2+总量要小于1%，SO42+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Mg2+去除的工艺流程 图1-41粗制盐水制备与Mg2+去除的生产工艺流程图Mg2+去除的方法 MgCl22NaOHMg(OH)22NaClFeCl33NaOHFe(OH)33NaCl3、Ca2+去除的工艺流程图1-41 Ca2+去除的生产工艺流程图Ca2+去除的方法：Na

5、2CO3CaCl2CaCO32NaCl4、膜分离技术 膜分离的基础膜分离：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无孔膜表1-9几种主要的膜分离过程过程简图推动力传递机理透过物截留物膜类型微孔过滤（0.0210um）进料滤液（水）压力差100kPa颗粒大小、形状水、溶剂溶解物悬浮物颗粒、纤维多孔膜超滤（0.0010.02um）进料滤液浓缩液压力差1001000kPa分子物性、大小、形状水、溶剂胶体大分子（不同分子量）非对称性膜反渗透（0.00010.001um）进料溶剂（水）溶质（盐）压力差100010000kPa溶剂的扩散传递水、溶剂溶质、盐（悬浮物大分子、离子）

6、非对称性膜或复合膜渗析进料接受液净化液扩散液浓度差溶质的扩散传递低分子量物离子溶剂分子量>1000非对称性膜离子交换膜电渗析浓电解质阳离子交换膜产品（溶剂）阴离子交换膜进料极极电化学势电解质离子的选择传递电解质离子非电解质大分子物质离子交换膜气体分离进气渗透气渗余气压力差100010000kPa浓度差（分压差）气体和蒸汽的扩散渗透渗透性的气体或蒸汽难渗透性的气体或蒸汽均匀膜、复合膜非对称性膜过程简图推动力传递机理透过物截留物膜类型渗透汽化进料溶剂或溶质溶质或溶剂分压差选择传递（物性差异）溶质或溶剂（易渗组分的蒸汽）溶剂或溶质（难渗组分的液体）均匀膜、复合膜非对称性膜液膜（促进传递）点 外

7、相膜相内相化学反应和浓度差反应促进和扩散传递杂质（电解质离子）溶剂非电解质液膜 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。反渗透：随着水的不断渗透，盐水侧水位升高，当提高到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。半透膜纯水 P1盐水hP1P2渗透压P1P2P(a)渗透现象 (

8、b)渗透平衡 (c)反渗透图1-49 反渗透原理b 反渗透过程的操作浓差极化：在反渗透过程中，由于膜的选择透过性，溶剂从高压侧透过膜到低压侧表面上，造成由膜表面到主体溶液之间的浓度梯度，引起溶质从膜表面通过边界层向主体溶液扩散，这种现象即称之为浓差极化。() 操作条件 料液的预处理 温度 压力 反渗透过程的推动力是压差。() 膜的清洗清洗的方法有两种：物理清洗和化学清洗。 () 工艺流程根据料液的情况和对分离过程的要求，反渗透过程可以采用以下几种工艺流程。 一级一段连续流程泵料液贮槽膜组件浓缩液透过液1-51一级一段连续流程 一级一段循环式流程 泵料液贮槽膜组件浓缩液透过液1-52 一级一段循

9、环流程一级多段连续式流程 泵料液贮槽第一段浓缩液透过液1-53一级多段连续流程第二段料液第n段 wwdm一级多段循环式流程泵料液贮槽第一段浓缩液1-54一级多段循环流程第二段料液去贮槽 wwdm透过液 () 反渗透的应用 苦咸水与海水淡化 纯水生产 废水处理 低分子量物质水溶液的浓缩 超滤和微滤()过程原理进料膜浓缩液透过液 图1-55 超滤与微滤原理示意图超滤、微滤和反渗透均是以压差作为推动力的膜分离过程，它们组成了可以分离溶液中的离子、分子、固体微粒的这样一个3级分离过程。表1-11超滤、微滤和反渗透的比较性能反渗透超过滤微滤过程用膜表面致密的不对称膜不对称微孔膜微孔膜操作压力/MPa21

10、00.10.50.010.2分离物质相对分子质量小500的小分子物质相对分子质量大于500的分子直至细小胶体微粒微粒大于0.1um的分子分离机理非简单筛分，膜物化性能起主要作用筛分，但膜物化性能有影响筛分水通量/m3/(m2.d)0.12.50.5522000() 过程与操作 单段间歇操作料液膜组件循环液渗透液（b）间歇操作-闭式回路循环泵料液泵膜组件循环液渗透液（a）间歇操作-开式回路图1-56 单段间歇操作 单段连续操作膜组件循环液透过液图1-57单段连续操作浓缩液料液 多段连续操作膜组件循环液渗透液（a）间歇操作-开式回路料液浓缩液图1-58多段连续操作（）应用 超滤的应用超滤技术广泛用

11、于微粒的脱除，包括细菌、病毒、热源和其他异物的去除，在食品工业、电子工业、水处理工程、医药、化工等领域已经获得广泛的应用，并在快速发展着。 微滤的应用微滤主要用于除去溶液中大于是0.05um左右的超细粒子，其应用十分广泛。 工业应用案例凯膜过滤器视频：播放凯膜过滤器结构及工作过程3D动画。 凯膜过滤器工作过程 () 结构 凯膜过滤器由罐体，反冲罐，管道，自动控制阀，过滤元件，自动控制系统，气动控制系统等组成。() 工作过程流程图 见图1-63所示。 图 1-63 凯膜过滤器的工作过程示意图() 工作过程 图1-64 凯膜过滤器工作原理图() 凯膜过滤器的操作 边学边做技能训练题 结合所学的知识

12、按图示的位置指出各种膜的应用范围？按孔径大小可把膜分离分为四个范围，即微滤MF、超滤UF、纳滤NF和反渗透。 膜分离设备有哪几种？并简述其基本构成部件名称？ 在实际生产过程中，常用哪些措施提高反渗透的分离效率，降低能耗？ 反渗透过程常采用哪几种工艺流程？并简述其优缺点？ 反渗透过程目前主要应用在那些方面？ （二）操作技能训练1、过滤实验 了解板框过滤机的构造和操作方法。 掌握恒压过滤常数的测定方法。 能达到独立操作，采集数据并能进行分析，写出实训报告。2、凯膜过滤仿真实训 理解凯膜过滤工艺流程。 掌握凯膜过滤开停车操作。 能达到独立操作，写出实训报告。五、任务检查 个人先自查后，小组人员互查，由组长和老师共同讨论个小组赋分，然后由小组成员之间分配总分到每一人。互相比较和交流，取长补短。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