膜分离试题及答案

1、膜别离试题及答案LELE was finally revised on the morning of December 16, 20211、什么是膜别离？膜材料为什么会有选择渗透性？答：膜别离(MembraneSeparation)是以选择性透过膜为别离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以别离，以到达提纯、浓缩等目的的别离过程。膜材料具有选择透过性的原因：一是膜中分布有微细孔穴，不同的孔穴有选择渗透性；二是膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附排斥产生选择渗透性；三是被别离物在膜中的溶解扩散作用产生选择渗透性。2、膜别离设备的主要类型，其主要结构和优缺点

2、？答：管式：管式膜组件由管式膜制成，管内与管外分别走料液与透过液，管式膜的排列形式有列管、排管或盘管等。内压式：膜涂在管内，料液由管内走；外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。外压管式:T J J J一料液垫圈渗透液组心外壳渗透液多通道组件优点：结构简单，适应性强，清洗方便，耐高压，适宜于处理高黏度及固体含量较高的料液。缺点：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33330,保存体积大，压力降大，除特殊场合外，一般不被使用。 ，中空纤维式：有数百上万根中空纤维膜固定在圆形容器内构成，内径为40-80um膜称中空纤维膜，-2.5mm膜称毛细管膜。前者耐压，常用于反渗透。后者用于微、

3、超滤。料液流向：采用内压式时为防止堵塞，需对料液预处理去固形微 粒，采用外压式时，凝胶层控制较困难。施酯水岀口优点:设备紧凑，单位设备体积内的膜面积大高达 16000-30000缺点:中空纤维内径小，阻力大，易堵塞.膜污染难除去，因此对料液处理要求高。 平板式：这类膜器件的结构与常用的板框压滤机类似，由膜、支承板、隔板交替重叠组成。滤膜复合在刚性多孔支撑板上，料液从膜面流过时，透过液从支撑板的下部孔道中聚集排出。为减小浓差极化，滤板的外表为凸凹形，以形成湍动。浓缩液从另一孔道流出收集。图10-2平板式模俎件优点:组装方便，膜的清洗更换容易，料液流通截面较大，不易堵塞.同一设备可视生产需要组装不

4、同数量的膜。缺点 : 需密封的边界线长卷流向中 卷式螺旋式：将膜、支撑材料、膜间隔材料依次叠好，围绕一中心管 紧即成一个膜组。料液在膜外表通过间隔材料沿轴向流动，透过液沿螺旋形 心管。优点：目前卷式膜组件应用比拟广泛、与板框式相比，卷式组件的设备比较紧凑、单位体积内的膜面积大，湍流状况好，适用于反渗透;通道咬贴保国潢通道过能液流向保存械迥走层itteS导展卷式超滤筒的构造 Amicon,通道扁度0.8mm,绘大操作压力0.86 MPa缺点:清洗不方便，尤其是易堵塞，因而限制了其开展。图 17-24型式优点缺点管式易清洗，无死角，适宜于处理含固 体较多的料液，单根管子可以调换保存体积大，单位体积

5、中 所含过滤面积较小，压力 降大中空纤维式保存体积小，单位体积所含过滤面 积大，可以逆洗，操作压力较低， 动力消耗较低料液需要预处理，单根纤 维损坏时需调换整个模件螺旋卷绕式单位体积中所含过滤面积大，换新 膜容易料液需预处理，压力降大， 易污染，清洗困难平板式保存体积小，能量消耗界于管式和 螺旋卷绕式死体积大3、电渗析工作原理？答：电渗析是在直流电场的作用下，利用待别离分子的荷点性质和分子大小的差异，以外电场电位差为推动力，利用阴.阳离子交换膜对溶液中阴.阳离子的选择透过性即阳膜 只允许阳离 子通过，阳膜只允许阴离子通过，从溶液中脱除或富集电解质的膜别离操作：极之间组成许多由膜隔开的小水室，如

6、图9-1所示。当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子作左向迁移。阳离子向阴极 迁移，阴离子向阳极迁 移。但由于离子交换膜具 有选择透过性，结果使一些小 室离子浓度降低而成为淡水室，与淡水室相邻的小室那么 因富集了大量离子而成为浓水室。从淡水室和浓水室分 别得 到淡水和浓水。原水中的离子得到了分藹和浓缩，水便得到了净化。E9-1电矗析分闽原理图4、膜污染的控制方法及膜的清理方法？答：膜污染控制方法：膜材料的选择，膜孔径或截留分子量的选择， 膜结构的 选择；溶液中盐浓度的影响，离子强度，溶液浓度，溶液的pH值；温度，亚青与料液流速， 溶液与膜接触时间；组件结构选择，膜外表粗糙程度。

7、淸洗方法：(1)物理淸洗法：海绵球擦洗、等压淸洗、热水法、反冲洗和循环淸洗化学清洗法：利用 NaOH、酸、外表活性剂、酶、氧化剂、有机溶剂等作为清洗剂清洗；(3)其他方法：电场过滤、脉冲电解清洗、电渗透清洗等5、制备无机膜常用的方法？答：无机膜的制备方法很多，应根据制膜材料、膜及载体的结构、膜孔径大小、孔隙率和膜厚度不同而选择有工业应用前景的制备方法主要有：固态离子烧结法、溶胶-凝胶法、薄膜沉积法、阳极氧化法、相别离 -沥滤法、热分解 法、水热法等等。、固态粒子烧结法固态粒子烧结法是将无机粉料微小颗粒或超细颗粒(粒度10pm)与适当的介质混合分散形成稳定的悬浮液，成型后制成生坯，再经枯燥，然后

8、在高温(10001600oC)下进行烧结处理，这种方法不仅可以制备微孔陶瓷膜或陶瓷膜载体，也可用于制备微孔金属膜。二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是合成无机膜的一种重要方法，目前国内外材料科学家之所以对 法产生浓厚兴趣，不仅是因为这种工艺可以制得孔径小 、孔径分布狭 窄的陶 瓷膜，而且许多单组分和多组分金属氧化物陶瓷膜都可用这种工艺制 得。这种陶瓷 膜作为控制层既可用于超滤和气体别离，经修饰后也可以作为催 化膜用于膜反响 器，充分显示出溶胶 - 凝胶法的广泛应用前景。三、薄膜沉积法薄膜沉积法是指用溅射、离子镀及气相沉积等方法，将膜料沉积在载体上制 造薄 膜的方法。薄膜沉积过程大致分为两个步骤：一是

9、膜材料膜料的气 话，二是膜 料的蒸汽依附于其他材料制成的载体上形成薄膜。例如，溅射镀膜 是在低气压下， 让离子在强电场的作用下轰击膜料，使外表原子相继逸出，沉 积在载体上形成薄 膜。四、阳极氧化法阳极氧化法是目前制备多孔氧化铝膜的重要方法之一。该法的特点是，制得的膜的孔径是同向的，几乎相互平行并垂直于膜外表，这是其他方法难以到达 的。阳极氧化过程的根本原理是：以高纯度的合金铝箔为阳极，并使一侧外表与酸性电解质溶液接触，通过电解作用在此外表上形成微孔氧化铝膜，然后用适 当的方法 除去未被氧化的铝载体和阻挡层，便得到孔径均匀、孔道与膜平面垂 直的微孔氧化 铝膜。五、相别离 - 沥滤法相别离 -沥滤

10、法可以制备微孔玻璃膜、复合微孔玻璃膜和微孔金属膜C六、热分解法热分解法是在惰性气体保护或真空条件下，高温热分解热固性聚合物，如纤 维 素、酚醛树脂、聚偏二氯乙烯等，可制成碳分子筛膜 MSCM 。碳分子筛 膜由于 其孔径大小与气体分子尺寸相近，气体因分子大小不同而被别离，因此 有极高的选 择性。七、水热法分子筛膜作为复合膜的控制层来使用，由于其具有均匀的孔径，且孔径大小 与分 子尺寸相近，气体因分子大小不同而被别离，这种由分子筛分机制控制的 选择性是 微孔膜中最高的。分子筛膜的研究目前还处于试验阶段，其合成方法根本上分两类：1将事 先合成好的分子筛埋在相对非渗透性的基质中成膜。 2在多孔载体的孔

11、口或 次孔 口原位水热合成分子筛膜。它是将载体预处理后，浸在由水玻璃、氢氧化 钠和水配 成的溶液中，经水热处理后在氧化铝陶瓷板外表析出分子筛。6、 膜集成技术对海水淡化的示意图，每一操作单元所起的作用？7、 分置式和一体式膜生物反响器的工作原理和优缺点？膜生物反响器原理 : 膜反响器将生物反响器和膜别离过程结合的一种新型工 艺，其 最大的特点就是采用膜组件代替传统生物处理中的二沉池。污水中的污 染物首先在 生物反响器中进行生物降解，同时生物反响器内的混合液在膜的两 侧压力差的作用 下，水和小于膜孔径的小分子溶质透过膜，即为处理后出水。 微生物及大分子溶质 被膜截留，从而替代沉淀池完成其与处理出

12、水的别离过 程。分置式膜生物反响器 : 优点： 1膜组件与生物反响器之间的相互影响小2单位面积膜的水通量大3运行稳定可靠，操作管理容易4易于膜的清洗、更换和増设缺点：1为减少污染物在膜外表的沉积，需要较高的膜面流速. 因而配置的 超滤循 环泵需要较高的流量，能耗很高，一般为 68Kw ? h/m2循环泵内的高剪切力会引起生物絮体的破坏，导致生物活性的降低。体式膜生物反响器：优点： 1体积小，整体性强。膜组件直接置于生物反响器中，大大减少了占地 积。2运行动力费用低，膜外表的错流是靠空气搅动产生的，混合液随气流向 动，在膜外表产生剪切应力，在这种剪切应力的作用下，沉积在膜外表的 脱离膜外表，因而不需要功率较大的循环泵。缺点： 1需要定期将膜组件取出生物反响器进行化学清洗，因而管理方面上不分置式2出水不连续3单位膜面积的产水量较低，一般仅为5-10L/m 2 -h9、计算题 : 通量、截留率的计算答：透过性能能够使被别离的混合物有选择的透过是别离膜的最根本条件。表征膜透过 的数是透过速率，是指单位时间、单位膜面积透过组分的通过量，对于水 系，又称透水率或水通量，以 J 表示。A-t式中：J透过速率，曲心為或 kgAndh；V透过组分的体积或质量 ?nf或kg ；A 膜有效面积，n* ;面上流颗粒容易及性能溶液体t 操作时间， ho动力膜的透过速率与膜材料的化学特性和别离膜的