水质工程微滤与超滤演示文稿

水质工程微滤与超滤演示文稿当前第1页\共有19页\编于星期二\9点优选水质工程微滤与超滤当前第2页\共有19页\编于星期二\9点微滤与超滤

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

过程膜特性过程特征结构孔隙率/%孔径/mm孔密度/cm-2截流分子量操作压力/MPapH反渗透不对称100200淡水2.8海水5.64~11超滤不对称≈6020~1001011103~1060.3~1.051.5~13微滤对称73~84102~105107~109很高0.2当前第3页\共有19页\编于星期二\9点1、微滤的原理与装置1）原理2）装置（1）无流动操作（2）错流操作当前第4页\共有19页\编于星期二\9点1.2微孔过滤膜结构：微滤膜多数为对称结构，厚度10~150um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。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，运行周期相对较长。

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。当前第5页\共有19页\编于星期二\9点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：1.6超过滤过程的影响因素1.膜材料2.运行条件当前第6页\共有19页\编于星期二\9点电渗析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当前第7页\共有19页\编于星期二\9点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，使用于流量大场合当前第8页\共有19页\编于星期二\9点2.3离子交换膜P+或P-越大，则选择透过性越好。

2.膜电阻：Ω·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。当前第9页\共有19页\编于星期二\9点2.4电渗析的工艺参数

1．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：当前第10页\共有19页\编于星期二\9点

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=0.3～0.9K——与隔板形式及厚度等因素有关。ilim=KCVnK——水力特性系数：①.与膜性能②.隔板形式与厚③.隔网形式、水的离子组成、水温

测量法：电压——电流法当前第11页\共有19页\编于星期二\9点反渗透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+RTlnxu——咸水中水的化学位

C——溶液的物质的量的浓度mol/m3i——系数海水i=1.8当前第12页\共有19页\编于星期二\9点2.反渗透在咸水一侧加压P，切P＞π，从而u＞u0，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。①反渗透进行过程中，海水浓度不断提高。②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当前第13页\共有19页\编于星期二\9点3.2反渗透装置当前第14页\共有19页\编于星期二\9点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：当前第15页\共有19页\编于星期二\9点膜进水侧平均含盐量浓度：2）淡化水的含盐量Cf②求得Cf值代回求得新的Cf值。当前第16页\共有19页\编于星期二\9点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。CA膜聚酰胺复合膜1．不可避免地会发生水解，脱盐率会下降化学稳定性好，不会发生水解，脱盐率基本不变2．脱盐率95%，逐年递减脱盐率高，>98%3．易受微生物侵袭生物稳定性好，不受微生物侵袭4．只能在pH值4~7范围内运行可在pH值3~11范围内运行5．在运行中膜会被压紧，因而产水量会不断下降膜不会被压紧，因而产水量不变6．膜透水速度较小，要求工作压力高，耗电量也较高膜透水速度高，故工作压力低，耗电量也较低7．膜使用寿命一般为3年一般使用5年以上性能基本不变8．价格较便宜抗氯性较差，价格较高当前第17页\共有19页\编于星期二\9点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）污染的一般特征污染原因一般特征盐透过率组件的压损产水量金属氧化物增加速度快≥2倍增加速度快≥2倍急速降低20%~25%钙沉淀物增加10%~25%增加10%~25%稍微减少<10%胶体物质缓慢增加≥2倍缓慢增