膜分离实验指导书

膜分离实验指导书一、实验目的反渗透、纳滤膜分离技术是目前应用最广泛的水处理新技术之一，已经广泛应用于海水淡化、高纯水的生产、环境工程的废水处理等领域，具有广阔的应用前景。本实验装置采用全不锈钢件、食品级UPVC管、阀件制作，在反渗透、纳滤膜处理前增加了两级预处理，第一级为活性炭吸附过程，用于脱掉水中的有机物、氧化性物质；第二级为微滤装置，截留掉对反渗透膜有损害的固体颗粒状物质，使反渗透过程安全、可靠的运行。反渗透可用于水中小分子盐类的脱除，纳滤能用于钙镁离子的滤除和部分脱盐，还可用于水溶液中不同分子量杂质的分离过程。通过反渗透可以使水的电导率从降低至2～3μs/cm，达到纯水的要求。本实验装置水处理能力为1m3通过本实验希望达到以下目的：（1）熟悉反渗透、纳滤的基本原理、反渗透和纳滤系统的结构及基本操作；（2）了解反渗透、纳滤操作的影响因素如温度、压力、流量等对脱盐效果的影响；（3）学会测定纯水渗透通量和纯水渗透系数；测定纯水渗透通量与操作压力的变化关系；测定盐（溶质）的脱除率与操作压力的变化关系。

二、实验原理反渗透、纳滤同微滤、超滤一样均属于压力驱动型膜分离技术。反渗透是最精细的过程，因此又称“高滤”（hyperfiltration），它是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程,反渗透过程的操作压差一般为1.0-10.0Mpa，截留组分为（1-10）×10-10m溶液溶液溶剂溶液溶剂溶液溶剂a.渗透b.渗透平衡c.反渗透理解反渗透的操作原理必须从理解Van’tHoff的渗透压定律开始。如图（a）所示，当用半透膜（能够让溶液中一种或几种组分通过而其他组分不能通过的选择性膜）隔开纯溶剂和溶液的时候，由于溶剂的渗透压高于溶液的渗透压，纯溶剂通过膜向溶液相有一个自发的流动，这一现象叫渗透。渗透的结果时溶液侧的液柱上升，直到溶液的液柱升到一定高度并保持不变，两侧的的静压差就等于纯溶剂与溶液之间的渗透压，此时系统达到平衡，溶剂不再流入溶液中，此时称渗透平衡（图（b））。若在溶液侧施加压力，就会减少溶剂向溶液的渗透，当增加的压力高于渗透压时，便可使溶液中的溶剂向纯溶剂侧流动（图（c）），即溶剂将从溶质浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，这就是反渗透的原理。反渗透膜的主要性能参数有纯水渗透系数和脱盐率（溶质截留率）。（1）纯水渗透系数LP为单位时间、单位面积和单位压力下纯水的渗透量。它是在一定压力下，测定通过给定膜面积的纯水渗透量按下式求得的。式中：JW――为单位膜面积纯水的渗透速率。 ――膜厚度――膜两侧的压力差――膜两侧的溶液渗透压差A――膜表面积（2）脱盐率（截留率）R表示膜脱除（截留）盐的性能，其定义式为：式中：CS、CW分别为膜的透过液浓度和被分离的主体溶液浓度。实验中可分别用被分离的主体溶液的电导率和膜的透过液的电导率来替代。

R的大小与工艺过程的条件（如操作压力、溶液浓度、温度、PH等）有关。三、实验装置与设备材料反渗透、纳滤实验装置如图1所示，反渗透、纳滤膜选用美国陶氏化学公司TW、NF型膜，采用不锈钢压力容器，设置了在线累算流量计、在线电导率测定仪、充油不锈钢压力表、PLC逻辑控制、过压和欠压保护、自动冲洗和延时保护等。四、实验步骤1、试机。根据电机要求接上380V三相电源，点触启动按钮检查泵电机叶片的转向判断泵的正反转，如果反转则调换任意两根进线。2、开机准备。检查所有阀门是否处于正常待机状态：泵进口阀，浓缩水循环阀，必须处于完全开启状态，同时关闭渗透侧出口阀和各个排放口。3、向原水箱中加入足够量的自来水。4、启动水泵，通过调节泵出口阀开度慢慢将操作压力升至指定值以保护膜延长膜的使用寿命，后调节膜出口阀来实现实验所需的操作压差及适当的循环流量。5、通过调节水回收率，实现在不同操作压力条件下工作，记录各个操作压力下的出水电导率和流量。6、实验完毕，按停机按钮，由PLC自动执行停机程序，最后关闭电源。切记不能在实验结束后，直接关闭电源。五、实验数据整理1、把实验所测得的数据填入表1。表1反渗透或纳滤实验数据记录表实验日期：年月日原水温度：℃pH：电导率：μs/cm工艺参数实验号进水侧压力（Mpa）浓水侧压力（Mpa）纯水电导率（μs/cm）纯水渗透量（L）浓水通量（L）123452、计算膜渗透系数和脱盐率。3、绘出膜渗透通量与工作压力、脱盐率与工作压力的关系曲线。六、实验结果讨论1、反渗透之前为什么进行予处理，各部分予处理的功能是什么？2、该装置有两个泵，请指出它们的用途。3、反渗透有两种主要操作模式，一种是