反渗透原理课件

1、第6章 膜分离技术知识点：膜分离过程的分类及定义，膜分离机理，膜分离理论，超滤速度的影响因素，超滤膜污染及再生，超滤的操作方式及设备，膜分离过程的应用实例。重点：膜分离过程的分类，概念，实质及其适用范围。超滤膜污染的常规处理方法，膜分离机理的毛细管流动模型和溶解扩散模型，传递理论中过滤模型和浓差极化问题，超滤器的型式及其方式。难点：膜分离机理和传递理论。 目录1.膜分离概述2.膜的分类膜分离概述3.膜分离技术的发展历史4.膜分离机理5.膜分离组件与设备6.膜污染、防治与清洗7.膜分离技术的应用8.膜分离技术的展望与趋势9.各种膜分离技术介绍1.膜分离概述定义膜分离技术的特点各种膜分离过程的简介

2、原理 RO membrane NF membrane UF membrane MF membrane原理动漫纳滤在工业上的应用- 膜的种类根据膜的材质固体膜液体膜根据材料来源天然膜合成膜无机材料膜有机高分子膜根据膜的结构多孔膜致密膜离子交换膜渗析膜微孔过滤膜超过滤膜反渗透膜渗透汽化膜气体渗透膜根据膜的功能膜材料种类高分子分离膜材料纤维素衍生物类聚砜类聚酰胺类聚酰亚胺类聚酯类聚烯烃类乙烯类聚合物含硅聚合物含氟聚合物甲壳素类无机膜致密膜多孔膜致密的金属膜致密的固体电解质膜致密的”液体充实固体化“动态原位形成的致密膜Pd膜及Pd合金膜Ag膜及Ag合金膜氧化锆膜复合固体氧化膜多孔负载膜多孔金属膜，多孔

3、不锈钢膜多孔Ni膜，多孔Ag膜，多孔Pd膜，多孔Ti膜多孔陶瓷膜，包括Al2O3膜，SiO2膜，ZrO2膜，TiO2膜（多孔玻璃膜分子筛膜，包括碳分子筛）具体分类种类具体分类纤维素衍生物类再生纤维素，硝酸纤维素，二醋酸纤维素，三醋酸纤维素，乙基纤维素，其他纤维素衍生物聚砜类双酚A型聚砜，聚芳醚酚，酚酞型聚醚酚，聚醚酮聚酰胺类脂肪族聚酰胺，聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，交联芳香聚酰胺聚酰亚胺类脂肪族二酸聚酰亚胺，全芳香聚酰亚胺，含氟聚酰亚胺聚酯类涤纶，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯聚烯烃类聚乙烯，聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯乙烯类聚合物聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯含硅聚合物聚二甲基硅氧烷，

4、聚三甲基硅氧烷含氟聚合物聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯甲壳素类无表征膜性能的参数孔的性质水通量耐压能力pH适用范围对热和溶剂的稳定性截留分子量分布膜科学的发展史膜工业的发展史3.膜分离技术的发展历史年代科学家主要内容1748Abbe Nollet水能自发地穿过猪膀胱进入酒精溶液，发生渗透现象1827Dutrochet名词渗透作用（Osmosis）的引入1831J.V.Mitchell气体透过橡胶膜的研究1855Fick发现了扩散定律，至今用于通过膜的扩散；制备了早期的人工半渗透膜18611966Graham发现气体通过橡皮有不同的的渗透率，发现渗析（Dialysis）现象18601977Vant Ho

5、ff，Tranbe，Preffer渗透压定律1906Kahlenbery观察到烃/乙醇溶液选择透过橡胶薄膜1917Kober引入名词渗透气化（Pervaporqtion）膜科学的发展史分离过程年代目前主要厂商应用微滤1925Millipore Corp，Pall corp.，Asahi Chemical微电子、医学、食品、化工等电渗析1960Oonics Ins.，Tokuyama Soda，Asahi Glass苦咸水脱盐、水分解、氯碱工业反渗透1965Film Tech./DOW，Hydronautics/Nitto，Torray，Ddu Pont海水脱盐、饮用水生产、食品工业、造纸工业等

6、渗析1965Enka/AKZO，Gambro，Asahi Chemical血液渗析、工业废液等超滤1970Amicon Corp.，Koch Eng.Inc.，Nittl Denko制药工业、乳品工业等气体分离1980Permea/Air Prod.，Ube Ind.，Hoechst/Celanese医疗、燃烧过程等渗透汽化1990GFT GmbH无水乙醇生产膜工业的发展史4.膜分离机理和传递理论 优先吸附-毛细管流动模型溶解-扩散模型孔模型氢键模型溶解扩散模型 具体过程包括：溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解。溶质和溶剂之间没有相互作用，它们在各自化学位差的推动下仅以分子扩散方式（不存在

7、溶质和溶剂的对流传递）通过反渗透膜的活性层。溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。5.膜分离操作方式间歇操作浓缩模式透析过滤模式连续操作单级连续操作多级连续操作板框式膜组件 卷式膜组件 管式膜组件 中空纤维膜组件 膜分离设备流程图5.膜分离组件与设备各种膜组件的优缺点比较 组件优 点缺 点板框式保留体积小，操作费用低的压力降，液流稳定，比较成熟投资费用大，大的固含量会堵塞进料液通道，拆卸比清洁管道更费时间螺旋卷式设备投资低，操作费用也低，单位体积中所含过滤面积大，换新膜容易料液需经预处理，压力降大，易污染，难清洗，液流不易控制管 式易清洗，单根管子容易调换，对液流易控制，无机组件可在高温下用有机溶

8、剂进行操作并可用化学试剂来消毒高的设备投资和操作费用，保留体积大，单位体积中所含有过滤面积较小，压力降大中空纤维式保留体积小，单位体积中所含过滤面积大，可以逆流操作，压力较低，设备投资低料液需要预处理，单根纤维管损坏时，需调换整个组件，不够成熟膜分离设备流程图膜污染膜的劣化水生物(附生)污垢浓差极化6.膜的污染、防治及清洗膜污染的预防 预处理法：开发抗污染的膜：加大供给液的流速污染膜是否清洗的判据 根据膜分离装置进出口压力降的变化：根据透水量或透水质量的变化：定时清洗：污染膜的常用清洗方法 采用增大流速、逆洗、脉冲流动，超声波清洗等机械方法。添加酸、碱、酶（蛋白酶）、螯合剂或表面活性剂等起溶解

9、作用的物质。添加过氧化氢、高锰酸钾和次氯酸盐等起氧化作用的物质。添加磷酸盐和聚磷酸盐等起渗透作用的物质。改变离子强度、pH值和电位等起切断离子结合作用的方法。 判断清洗成功与否的标准 标准保存浓差极化与膜污染的防治方法1、预处理法2、膜表面改性3、改善膜表面的流体力学条件4、附加场的方法5、反冲6、机械方法7、其他方法膜的清洗方法物理方法化学方法所用的清洗剂水力方法气液脉冲反冲洗涤循环洗涤酸碱液表面活性剂螯合剂氧化剂酶化学清洗液酸在去除诸如碳酸钙和磷酸钙等钙基垢、氧化铁和金属硫化物方面是有效的。碱清洗溶液包括磷酸盐、碳酸盐和氢氧化物。这些溶液可使沉淀物松动、乳化和分散。当去除诸如硅酸盐等特别难

10、以去除的沉积物时,交替使用碱清洗剂和酸清洗剂。表面活性剂如SDS、吐温80、Triton、X-100(一种非离子型表面活性剂)等在许多场合有很好的清洗效果，可根据实际情况加以选择，但有些阴离子型和非离子型的表面活性剂能同膜结合造成新的污染在选用时须加以注意。除了强酸和碱外，螯合剂也用于去除污染膜的沉积物。常用的螯合剂有乙二胺四醋酸(EDTA)、磷羧基羧酸、葡萄糖酸和柠檬酸等。其中，葡萄糖酸在强碱溶液中螯合铁离子(Fe3+)通常是有效的。EDTA常用于溶解碱土金属硫酸盐。当NaOH或表面活性剂不起作用时，可以用氯进行清洗，其用量为200400mg/L活性氯(相当于400800mg/LNaClO)

11、，其最适pH为1011。由醋酸纤维等材料制成的膜，由于不能耐高温和极端pH，在膜通量难以恢复时，须采用能水解蛋白质的含酶清洗剂清洗。但使用酶清洗剂不当会造成新的污染。如采用固定化酶形式，把酶固定在载体上，用含载体液进行清洗，效果很好。内压式中空纤维膜使用7、膜分离技术的应用应用水的脱盐和净化食品工业医疗、卫生方面石油、化工方面环境工程其他方面海水与苦咸水淡化电厂锅炉供水脱盐超纯水制备城市家庭饮用水的净化乳品加工酒类生产果汁加工酶制剂生产医疗、卫生用水药品生产医疗应用中药提炼回收有机蒸气制取富氧空气无水乙醇生产膜与生物技术国防上的应用交通、运输方面脱气膜电泳漆废水电镀废水纤维工业废水造纸工业废水其他废水膜技术在牛乳和乳清加工中的应用膜法处理乳清抗生素的制备纯净水处理工艺流程图膜分离水处理设备装置果汁澄清电镀废水处理从技术上分析从应用上分析8.膜分离技术的展望与趋势膜科学的将来路径膜科学树形示意图文献3作业