纳滤和反渗透课件

9.2微滤、超滤、纳滤和反渗透9.2.1反渗透和纳滤渗透过程示意图9.2微滤、超滤、纳滤和反渗透9.2.1反渗透和纳滤渗反渗透原理：当用一个半透性膜分离两种不同浓度的溶液时，膜仅允许溶剂分子通过。由于浓溶液中溶剂的化学位低于它在稀溶液中的化学位，稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。反渗透原理：当用一个半透性膜分离两种不同浓度的溶液时，膜仅允比较项目管式板框式卷式中空纤维式填充密度(m2/m3)201502501800膜清洗内压式易外压式难易难难（内压中空纤维超滤易）膜更换难易内压式难外压式易一般易易原水预处理成本低中等高高相对价格高高低低四种膜组件用于反渗透和纳滤时的性能及操作条件比较项目管式板框式卷式中空纤维式填充密度(m2/m3)201反渗透的应用：主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，以及制备半导体工业、医药、化学工业中所需的超纯水。反渗透也用于浓缩过程，包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中生产干酪前牛奶的浓缩。反渗透的应用：主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，纳滤的应用：对Na+和Cl-等单价离子的截留率较低，但对Ca2+、Mg2+、SO42-等二价离子及除草剂、农药、色素、染料、抗生素、多肽和氨基酸等小分子量（200-1000）物质的截留率很高，而且水在纳滤膜中的渗透速率远大于反渗透膜，所以当需要对低浓度的二价离子和分子量在500到数千的溶质进行截留时，选择纳滤比使用反渗透经济。纳滤的应用：对Na+和Cl-等单价离子的截留率较低，但对C地表水海水河水地下水废水浓水回收产水回收RO膜的用途地表水海水河水地下水废水浓水回收产水回收RO膜的超纯水半导体、液晶产业用水纯水锅炉用水各种工业过程工艺用水水的精制软化去除农药等有机物饮用水海水淡化、苦咸淡化食品、饮料行业纯净水废水回用循环冷却用水工业及市政废水回用浓缩分离各种有用物质的分离、回收、精制、浓缩等超纯水纯水水的精制饮用水废水回用浓缩分离9.2.2超滤连续式重过滤操作示意图9.2.2超滤连续式重过滤操作示意图9.2.2超滤多级连续错流操作配置示意图9.2.2超滤多级连续错流操作配置示意图超滤应用：超滤在需将尺寸较大的分子和微粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广泛地应用，超滤装置可单独运行，也可与其它处理设备结合应用于各种分离过程中。目前超滤膜除了用于工业废水处理、城市污水处理、饮用水的生产、高纯水的制备、生物制剂的提纯以及在食品和医药工业外，正在向非水体系的应用发展，无机超滤膜在这一领域有良好的前景。超滤应用：超滤在需将尺寸较大的分子和微粒与低分子物质或溶剂分9.2.3微滤微滤膜各种截留作用的示意图（a）膜的表面层截留；(b)膜内部的网络中截留9.2.3微滤微滤膜各种截留作用的示意图平均孔径0.1-10μm，广泛应用于水处理、石化、生物制药、食品、气体净化等领域FlatsheetHollowfiberTubeMFmembraneUFmembrane微滤平均孔径0.1-10μm，广泛应用于水处理、石化、生物制药、死端过滤和错流过滤示意图(a)死端过滤；(b)错流过滤死端过滤和错流过滤示意图微滤膜应用:微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项技术，其年销售额大于其它所有膜过程销售额的总和。工业上，微滤主要用于将大于0.1m的粒子与溶液分开的场合。它的最大市场是制药行业的除菌过滤和电子工业用高纯水的制备，在食品工业的许多领域得到了成功的运用，在各种与生物、生理有关的分析中细胞的捕获、各种颗粒的富集等方面也得到了广泛应用。随着微滤膜应用:微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高，饮用水生产和城市污水处理成为微滤过程的两个潜在的大市场。其最新的应用领域是生物技术和生物医学技术领域。水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高，饮用水生产和城市污水处应用领域实验分析水处理电子工业石化工业制药工业食品工业应用领域实验分析水处理电子工业石化工业制药工业食品工业实验分析中的应用液相色谱用滤膜生物分析分离实验分析中的应用液相色谱用滤膜医药工业中的应用空气除菌系统药品原液及其制剂的除菌除杂中药提取物的过滤澄清分离医药工业中的应用空气除菌系统石化工业中的应用催化剂生产和分离油水分离低渗透油田注水石化工业中的应用催化剂生产和分离电子工业中的应用各种气体过滤分离防电子元件氧化电子设备用超纯高纯化学试剂的制备电子工业中的应用各种气体过滤分离防电子元件氧化食品工业中的应用酒类的除菌和澄清果汁、明胶、糖汁的澄清过滤鲜奶的过滤澄清植物油的过滤食品工业中的应用酒类的除菌和澄清水处理中的应用超纯水制备预处理污水回用（工业用水、市政用水、灌溉用水等）特种污水处理（印染、洗毛、化纤、造纸等）膜生物反应器（MBR）水处理中的应用超纯水制备预处理9.2微滤、超滤、纳滤和反渗透9.2.1反渗透和纳滤渗透过程示意图9.2微滤、超滤、纳滤和反渗透9.2.1反渗透和纳滤渗反渗透原理：当用一个半透性膜分离两种不同浓度的溶液时，膜仅允许溶剂分子通过。由于浓溶液中溶剂的化学位低于它在稀溶液中的化学位，稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。反渗透原理：当用一个半透性膜分离两种不同浓度的溶液时，膜仅允比较项目管式板框式卷式中空纤维式填充密度(m2/m3)201502501800膜清洗内压式易外压式难易难难（内压中空纤维超滤易）膜更换难易内压式难外压式易一般易易原水预处理成本低中等高高相对价格高高低低四种膜组件用于反渗透和纳滤时的性能及操作条件比较项目管式板框式卷式中空纤维式填充密度(m2/m3)201反渗透的应用：主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，以及制备半导体工业、医药、化学工业中所需的超纯水。反渗透也用于浓缩过程，包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中生产干酪前牛奶的浓缩。反渗透的应用：主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，纳滤的应用：对Na+和Cl-等单价离子的截留率较低，但对Ca2+、Mg2+、SO42-等二价离子及除草剂、农药、色素、染料、抗生素、多肽和氨基酸等小分子量（200-1000）物质的截留率很高，而且水在纳滤膜中的渗透速率远大于反渗透膜，所以当需要对低浓度的二价离子和分子量在500到数千的溶质进行截留时，选择纳滤比使用反渗透经济。纳滤的应用：对Na+和Cl-等单价离子的截留率较低，但对C地表水海水河水地下水废水浓水回收产水回收RO膜的用途地表水海水河水地下水废水浓水回收产水回收RO膜的超纯水半导体、液晶产业用水纯水锅炉用水各种工业过程工艺用水水的精制软化去除农药等有机物饮用水海水淡化、苦咸淡化食品、饮料行业纯净水废水回用循环冷却用水工业及市政废水回用浓缩分离各种有用物质的分离、回收、精制、浓缩等超纯水纯水水的精制饮用水废水回用浓缩分离9.2.2超滤连续式重过滤操作示意图9.2.2超滤连续式重过滤操作示意图9.2.2超滤多级连续错流操作配置示意图9.2.2超滤多级连续错流操作配置示意图超滤应用：超滤在需将尺寸较大的分子和微粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广泛地应用，超滤装置可单独运行，也可与其它处理设备结合应用于各种分离过程中。目前超滤膜除了用于工业废水处理、城市污水处理、饮用水的生产、高纯水的制备、生物制剂的提纯以及在食品和医药工业外，正在向非水体系的应用发展，无机超滤膜在这一领域有良好的前景。超滤应用：超滤在需将尺寸较大的分子和微粒与低分子物质或溶剂分9.2.3微滤微滤膜各种截留作用的示意图（a）膜的表面层截留；(b)膜内部的网络中截留9.2.3微滤微滤膜各种截留作用的示意图平均孔径0.1-10μm，广泛应用于水处理、石化、生物制药、食品、气体净化等领域FlatsheetHollowfiberTubeMFmembraneUFmembrane微滤平均孔径0.1-10μm，广泛应用于水处理、石化、生物制药、死端过滤和错流过滤示意图(a)死端过滤；(b)错流过滤死端过滤和错流过滤示意图微滤膜应用:微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项技术，其年销售额大于其它所有膜过程销售额的总和。工业上，微滤主要用于将大于0.1m的粒子与溶液分开的场合。它的最大市场是制药行业的除菌过滤和电子工业用高纯水的制备，在食品工业的许多领域得到了成功的运用，在各种与生物、生理有关的分析中细胞的捕获、各种颗粒的富集等方面也得到了广泛应用。随着微滤膜应用:微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高，饮用水生产和城市污水处理成为微滤过程的两个潜在的大市场。其最新的应用领域是生物技术和生物医学技术领域。水资源的日趋紧张及社会生活水平的提高，饮用水生产和城市污水处应用领域实验分析水处理电子工业石化工业制药工业食品工业应用领域实验分析水处理电子工业石化工业制药工业食品工业实验分析中的应用液相色谱用滤膜生物分析分离实验分析中的应用液相色谱用滤膜医药工业中的应用空气除菌系统药品原液及其制剂的除菌除杂中药提取物的过滤澄清分离医药工业中的应用空气除菌系统石化工业中的应用催化剂生产和分离油水分离低渗透油田注水石化工业中的应用催化剂