膜分离技术简介

膜分别技术简介1;.2021/10/10星期日1膜分别过程特点一切的分别过程都是利用在某种环境中混合物中各组分性质的差别进展分别。——过滤操作是指流体中两种或两种以上组分基于尺寸差别的分别过程。常规的过滤普通是指固液分别或气液分别。——膜分别过程将这一运用扩展到了固体或液体溶液中溶解性物质的分别。即以选择性透过膜为分别介质，在两侧加以某种推进力时，原料侧组分选择性地透过膜，从而到达分别或提纯的目的。——不同的膜分别过程中所用的膜具有一定的构造、材质和选择特性;被隔开的两相可以是液态，也可以是气态;推进力可以是压力梯度、浓度梯度或电位梯度，所以不同的膜分别过程的分别体系和适用范围也不同。膜分别有希望替代精馏。从国内情况看，实验室研制运用好，但转化为消费规模有难度。尤其是膜的质量、膜的组装、密封等。22021/10/10星期日232021/10/10星期日3膜技术的运用膜的商业运用：20C60S第一代膜技术，液体分别，微滤、超滤、反渗透、电渗析。20C70S，第二代膜技术，气体分别膜技术。20C80S第三代膜技术，浸透汽化深度处置--是指在常规处置工艺后，采用适当的处置方法，将常规处置工艺不能去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证水质。常用深度处置的方法主要有:活性炭吸附，臭氧氧化，生物活性炭，膜技术等，其中，膜技术看来是最有出路的一种方法。膜处置法具有良好的调理水质的才干，去除的污染物范围比较广，从颗粒杂质到离子，细菌和病毒无一幸免。并且其能耗低、操作简单、出水水质良好且稳定.在水处置领域，反浸透、微滤、超滤、纳滤等压力驱动膜分别过程的运用更为广泛。而与反浸透相比，超滤由于操作压力低，能耗小等独特的优点在国外经常被用于替代常规处置或深度处置，并且其运用研讨日益遭到广泛关注。由于我国近几年在膜消费的技术和工艺上有很大改良，使得超滤技术的运用更加广泛。它在处置含油废水，电镀废水，含酚废水，食品加工废水等方面具有明显的优势和宏大的潜力。超滤法可使纺织浆的聚乙烯醇(PVA)废液浓缩回用，使印染废水中的染料和水同时回用。此外，超滤还可成为每年数亿吨含油废水回注的关键技术。42021/10/10星期日4各种膜过程的分别机理52021/10/10星期日5符号缩写D-Dialysis渗析RO-ReverseOsmosis反浸透UF-Ultra-filtration超滤MF-Micro-filtration微滤GS-GasSeparation气体膜分别PV-Per-vaporation浸透蒸发MD-MembraneDistillation膜蒸馏ME-MembraneExtraction膜萃取ED-Electro-dialysis电渗析62021/10/10星期日6不同压力推进膜的孔径范围72021/10/10星期日7压力过滤的分别范围0.0004---0.02μm---10μm----1000μm离子大分子颗粒反浸透0.0001—0.001μm超滤0.001---0.02μm微孔过滤0.02---10μm过滤82021/10/10星期日8膜资料及种类用于分别膜的种类很多。以高分子资料制成的聚合膜居多。用于制膜的高分子资料：纤维素酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶等。无机膜的制备已成为研讨热点，其增长速度远快于聚合物膜。以金属及氧化物、陶瓷、多孔玻璃和某些热固性聚合物为资料。其热力学、化学稳定性好，运用寿命长。陶瓷膜的运用较好。根据分别过程和分别对象选择适宜的膜资料92021/10/10星期日9膜的分类102021/10/10星期日10膜的性能膜的根本性能包括膜的分别透过特性和物化稳定性两方面。物化稳定性：膜的空隙率、孔构造、外表特性、机械强度、化学稳定性、允许运用压力、温度、pH值、游离氯允许最高浓度以及对有机溶剂和各种化学药品如的抵抗性。其中孔构造和外表特性对运用过程中的膜污染、膜的浸透流率及分别性能具有很大的影响，化学性能如膜的耐压性、耐高温性、耐清洗性、耐生物降解性等在某些工业运用中也非常重要。分别透过特性：浸透通量、分别效率、通量衰减系数。浸透通量：单位时间透过单位膜面积的透过物量分别效率：不同的膜分别过程和分别对象，表示方法不同。如截留率、脱盐率等通量衰减：由于过程的浓差极化、膜的压密及膜孔堵塞等缘由呵斥的膜浸透通量随时间的减小。112021/10/10星期日11膜分别设备膜的分别安装主要包括：膜组件、泵、过滤器、阀门、仪表、管路等。常用膜组件：板框式、圆管式、螺旋卷式、和中空纤维式。122021/10/10星期日12反浸透简介我国反浸透技术开发始于20世纪60年代1967～1969年全国海水淡化会战为乙酸纤维素不对称反浸透膜的开发打下了根底，70年代进展中空纤维和卷式反浸透组件的研讨开发，80年代进展反浸透复合膜的研讨开发，开场步人产业化，反浸透技术已广泛运用于海水苦咸水淡化，纯水、超纯水制备，化工分别、浓缩、提纯等领域．工程遍及电力、电子、化工、轻工煤炭、环保、医药、食品等行业．反浸透膜技术及其工程运用的开展方向主要集中于研讨开发具有低能耗、抗污染、耐高温、高压和特种分别等性能的反浸透膜组器．超低压反浸透膜能在坚持原脱盐率的情况下，操作压力下降25％～40％，从而降低了系统的能耗和设备资料的要求．抗污染反浸透膜的开发，减少了膜清洗的能耗，延伸了膜的运用寿命，广泛地运用于污水回用和化工原资料的浓缩提纯．带正电荷反浸透膜可直接运用于二级、三级反浸透系统制备1～4MQ、10～15MQ电阻率的纯水、超纯水，实现无酸碱废水污染的干净工艺．耐高温反浸透膜具有90℃耐温性能，可用于食品、医药等行业需采用高温杀菌消毒的反浸透安装．耐高压反浸透膜具有9．0MPa以上的耐压性能，用于二级海水淡化反浸透安装、可使水回收率到达60％．近20年来，多种高性能和特殊用途的新型反浸透膜组器的研制胜利，有力地推进了反浸透运用工程的开展．反浸透工程运用的另一个开展方向是反浸透膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地组合运用，充分发扬各种膜分别技术的特性，构成一个完好的系统工程，到达浓缩、分别、提纯的目的．132021/10/10星期日13反浸透分别原理浸透是自发过程，而反浸透是非自发过程。反浸透同样可以视作溶液中水的化学势不同引起的水的挪动过程。当两溶液的压力差大于其浸透压差时，水的流动可实现非自发过程——反浸透过程。用只能让水分子透过，而不允许溶质透过的半透膜将纯水与咸水分开，那么水分子将从纯水一侧经过膜向咸水一侧透过，结果使咸水一侧的液位上升，直到某一高度，此所谓浸透过程；当浸透到达动态平衡形状时，半透膜两侧存在一定的水位差或压力差，此为在指定温度下的溶液浸透压；当咸水一侧施加的压力P大于该溶液的浸透压，可迫使浸透反向，实现反浸透过程。此时，在高于浸透压的压力作用下，咸水中水的化学位升高，并超越纯水的化学位，水分子从咸水一侧反向地经过膜透过到纯水一侧，使咸水得到淡化，反浸透除盐法即基于此原理。普通反浸透膜微孔尺寸在10A左右，操作压力为1.0-10.0Mpa,切割分子量小于500，能截留盐或小分子量有机物，可使水中离子的含量降低96-99%。142021/10/10星期日14反浸透影响要素分析

——压差对脱盐率、膜通量、传质系数的影响152021/10/10星期日15反浸透通量的影响要素操作压差—压差越大，浸透通量越大，但浓差极化比增大，膜外表溶液浸透压升高，推进力不能按比例增大温度—温度升高，纯水透过系数增大，同时浓差极化减小，浸透压降低，推进力增大，通量增大。料液流速—流速大，传质系数增大，浓差极化比减小，浸透通量增大。料液的浓缩程度—浓缩程度高，水的回收率高。但浸透压高，浸透通量小，且已呵斥膜污染。膜资料和构造—决议膜浸透通量的根本要素。162021/10/10星期日16反浸透过程的浓差极化反浸透过程中，大部分溶质被截留，溶质在膜外表附近积累，因此从料液主体到膜外表建立起有浓度梯度的浓度边境层，溶质在膜外表的浓度高于料液主体浓度，这种景象称为浓差极化。172021/10/10星期日17浓差极化比随时间的变化182021/10/10星期日18浓差极化对过程的不利影响膜外表浓度升高，溶液的浸透压升高，当操作压差一定，推进力下降，浸透通量下降。随着浸透通量的添加，浓差极化比急剧添加，溶质的浸透通量也添加，截流率降低。浓差极化使膜外表溶液的浸透压增高，由此引起水通量下降和经过膜的盐迁移量的上升。倘假设在边境层中溶解溶质的浓度超越它的溶解度，那么在膜外表上将有沉淀或结垢发生。在如此高的浓度下，胶体物量变得较不稳定，因此它会凝聚和污染膜外表。减轻浓差极化的有效途径是提高料液流速；加强料液的湍流程度；提高操作温度；对膜面进展定期清洗等。192021/10/10星期日19超滤超滤(UF)是一种筛孔分别过程，在静压差为推进力作用下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，普通称为透过液或浸透液，而大粒子组分被膜所阻拦，使它们在滤剩液中浓度增大。超滤膜的分别性能主要是指膜的透过率和脱除率，这与膜的孔构造有关，它是以膜对不同分子量的截留率来描画的，相当与分别分级曲线。202021/10/10星期日20中空纤维膜图2.1.1中空纤维超滤器表示图212021/10/10星期日21222021/10/10星期日22压差对透过率的影响232021/10/10星期日23压差对脱除率的影响242021/10/10星期日24超滤的浸透通量影响要素操作压差料液流速温度截留物浓度252021/10/10星期日25膜的主要传质机理溶解-分散模型，膜的选择透过性是由于不同组分在膜中的溶解度和分散系数不同而呵斥的。孔模型筛分模型优先吸附-毛细管流动模型262021/10/10星期日26膜传质膜外表上传质膜内传质272021/10/10星期日27膜传质系数的关联式层流时：〔Re<1800〕Gröber等提出Sh=0.664〔Re〕0.5〔Sc〕0.33〔dh/L〕0.5即k与U的指数关系阅历式：k=0.664(U/L)1/2D2/3/ν0.17湍流时：Dittus和Boelter1961年NewYork提出Sh=0.023〔Re〕0.8〔Sc〕0.33即k=0.023〔U0.8D0.67〕/〔dh0.2ν0.47〕D——溶质向膜中的分散系数，〔cm2/s〕dh——水力学直径，〔中空纤维dh=4A/S=d〕，〔反浸