工作任務一—1.4膜分離過程

1、淄博職業(yè)學院離子膜燒堿生產(chǎn)操作課程教學方案教師： 序號：4授課時間授課班級學員上課地點多媒體教室、化工仿真實訓室學習內容任務1 一次鹽水的制備膜分離過程學時6教學目標專業(yè)能力能分析粗鹽水精制的過程；能操作反滲透過濾裝置。能初步選用合適的過濾裝置來過濾粗鹽水溶液。能分析過濾運行中出現(xiàn)的異常問題，并提出初步解決方法。方法能力學會膜分離裝置的選用和使用維護保養(yǎng)方法，完成任務小組內、外部資源協(xié)調使用的方法。社會能力仿真實訓過程要團結協(xié)作，互相幫助，積極完成任務，做到理論聯(lián)系實際。目標群體之前已學習了流體輸送機械設備的選用，熟悉了工作任務的要求所需要的其他工作條件。為完成工作任務，先學習一下膜分離裝置及

2、其操作方法，通過反滲透裝置的操作訓練，提高了學生的解決問題的能力，培養(yǎng)了培養(yǎng)學生完成任務的基本方法。教學環(huán)境多媒體教室與仿真操作實訓室教學方法Ø 討論提問法、任務教學法理論+實訓時間安排教學過程設計前2學時進行理論講解，后4學時進行操作訓練一、任務資訊1、 膜分離資料。2、 一次鹽水工藝流程圖。3、 過濾相關知識。二、任務決策 通過對任務完成需要的結果與過程的情況分析，確定對粗鹽水中的新生態(tài)的碳酸鈣顆粒通過采用薄膜過濾器進行分離，為了液體混合物中的顆粒的分離需要學習膜分離的相關技術與操作方法。工作中實行集中講授與分組操作訓練的方法。三、任務計劃 根據(jù)決策方案的完成要求和完成任務需要的

3、時間，由教師指導，組長組織任務完成膜分離過程的工作計劃。完成膜分離技術的理論技能培訓需要2 學時；完成實踐操作訓練需要3.3學時；完成教學檢查15；完成教學評價10分鐘；完成教學效果提升5鐘。四、任務實施根據(jù)工作任務的計劃進度開始實施工作任務的完成。到生產(chǎn)現(xiàn)場參觀，了解凱膜過濾器工作過程，認識其結構，工作過程如開機程序、停機程序、維護保養(yǎng)、濾袋清潔等。在參觀過程中，提出問題。在此基礎上與學生一起完成理論技能的培訓學習。如下：（一）一次鹽水的生產(chǎn)過程 1、生產(chǎn)原料原鹽原鹽：工業(yè)生產(chǎn)中使用的原料食鹽稱之為原鹽。表1-8 從薄膜過濾器溢流而出的鹽水質量指標控制項目指標要求NaCl(g/l)315Na

4、2CO3(g/l)(過量)0.30.6NaOH(g/l)(過量)0.070.3鹽水溫度（）50左右ss1mg/l(Ca、Mg固體物除外)選擇原鹽的主要標準: 氯化鈉含量要高，一般要求大于95%； 化學雜質要少，Ca2+、Mg2+總量要小于1%，SO42+要小于0.5%； 不溶水的雜質要少； 鹽的顆粒要粗.2、粗制鹽水的制備與Mg2+去除的工藝流程 圖1-41粗制鹽水制備與Mg2+去除的生產(chǎn)工藝流程圖Mg2+去除的方法 MgCl22NaOHMg(OH)22NaClFeCl33NaOHFe(OH)33NaCl3、Ca2+去除的工藝流程圖1-41 Ca2+去除的生產(chǎn)工藝流程圖Ca2+去除的方法：Na

5、2CO3CaCl2CaCO32NaCl4、膜分離技術 膜分離的基礎膜分離：借助于膜而實現(xiàn)各種分離的過程稱之為膜分離。圖1-42多孔膜圖1-43無孔膜表1-9幾種主要的膜分離過程過程簡圖推動力傳遞機理透過物截留物膜類型微孔過濾（0.0210um）進料濾液（水）壓力差100kPa顆粒大小、形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒、纖維多孔膜超濾（0.0010.02um）進料濾液濃縮液壓力差1001000kPa分子物性、大小、形狀水、溶劑膠體大分子（不同分子量）非對稱性膜反滲透（0.00010.001um）進料溶劑（水）溶質（鹽）壓力差100010000kPa溶劑的擴散傳遞水、溶劑溶質、鹽（懸浮物大分子、離子）

6、非對稱性膜或復合膜滲析進料接受液凈化液擴散液濃度差溶質的擴散傳遞低分子量物離子溶劑分子量>1000非對稱性膜離子交換膜電滲析濃電解質陽離子交換膜產(chǎn)品（溶劑）陰離子交換膜進料極極電化學勢電解質離子的選擇傳遞電解質離子非電解質大分子物質離子交換膜氣體分離進氣滲透氣滲余氣壓力差100010000kPa濃度差（分壓差）氣體和蒸汽的擴散滲透滲透性的氣體或蒸汽難滲透性的氣體或蒸汽均勻膜、復合膜非對稱性膜過程簡圖推動力傳遞機理透過物截留物膜類型滲透汽化進料溶劑或溶質溶質或溶劑分壓差選擇傳遞（物性差異）溶質或溶劑（易滲組分的蒸汽）溶劑或溶質（難滲組分的液體）均勻膜、復合膜非對稱性膜液膜（促進傳遞）點 外

7、相膜相內相化學反應和濃度差反應促進和擴散傳遞雜質（電解質離子）溶劑非電解質液膜 膜分離技術的類型 反滲透a 反滲透工作過程滲透壓：如圖1-49所示。當純水與鹽水用一張能透過水的半透膜隔開時，純水則透過膜向鹽水側滲透，過程的推動力是純水和鹽水的化學位之差，表現(xiàn)為水的滲透壓。反滲透：隨著水的不斷滲透，鹽水側水位升高，當提高到h時，鹽水側的壓力p2與純水側的壓力p1之差等于滲透壓時，滲透過程達到動態(tài)平衡，宏觀滲透為零。如果在鹽水側加壓，使鹽水側與純水側壓差p2-p1大于滲透壓，則鹽水中的水將通過半透膜流向純水側，這一過程就是所謂反滲透。半透膜純水 P1鹽水hP1P2滲透壓P1P2P(a)滲透現(xiàn)象 (

8、b)滲透平衡 (c)反滲透圖1-49 反滲透原理b 反滲透過程的操作濃差極化：在反滲透過程中，由于膜的選擇透過性，溶劑從高壓側透過膜到低壓側表面上，造成由膜表面到主體溶液之間的濃度梯度，引起溶質從膜表面通過邊界層向主體溶液擴散，這種現(xiàn)象即稱之為濃差極化。() 操作條件 料液的預處理 溫度 壓力 反滲透過程的推動力是壓差。() 膜的清洗清洗的方法有兩種：物理清洗和化學清洗。 () 工藝流程根據(jù)料液的情況和對分離過程的要求，反滲透過程可以采用以下幾種工藝流程。 一級一段連續(xù)流程泵料液貯槽膜組件濃縮液透過液1-51一級一段連續(xù)流程 一級一段循環(huán)式流程 泵料液貯槽膜組件濃縮液透過液1-52 一級一段循

9、環(huán)流程一級多段連續(xù)式流程 泵料液貯槽第一段濃縮液透過液1-53一級多段連續(xù)流程第二段料液第n段 wwdm一級多段循環(huán)式流程泵料液貯槽第一段濃縮液1-54一級多段循環(huán)流程第二段料液去貯槽 wwdm透過液 () 反滲透的應用 苦咸水與海水淡化 純水生產(chǎn) 廢水處理 低分子量物質水溶液的濃縮 超濾和微濾()過程原理進料膜濃縮液透過液 圖1-55 超濾與微濾原理示意圖超濾、微濾和反滲透均是以壓差作為推動力的膜分離過程，它們組成了可以分離溶液中的離子、分子、固體微粒的這樣一個3級分離過程。表1-11超濾、微濾和反滲透的比較性能反滲透超過濾微濾過程用膜表面致密的不對稱膜不對稱微孔膜微孔膜操作壓力/MPa21

10、00.10.50.010.2分離物質相對分子質量小500的小分子物質相對分子質量大于500的分子直至細小膠體微粒微粒大于0.1um的分子分離機理非簡單篩分，膜物化性能起主要作用篩分，但膜物化性能有影響篩分水通量/m3/(m2.d)0.12.50.5522000() 過程與操作 單段間歇操作料液膜組件循環(huán)液滲透液（b）間歇操作-閉式回路循環(huán)泵料液泵膜組件循環(huán)液滲透液（a）間歇操作-開式回路圖1-56 單段間歇操作 單段連續(xù)操作膜組件循環(huán)液透過液圖1-57單段連續(xù)操作濃縮液料液 多段連續(xù)操作膜組件循環(huán)液滲透液（a）間歇操作-開式回路料液濃縮液圖1-58多段連續(xù)操作（）應用 超濾的應用超濾技術廣泛用

11、于微粒的脫除，包括細菌、病毒、熱源和其他異物的去除，在食品工業(yè)、電子工業(yè)、水處理工程、醫(yī)藥、化工等領域已經(jīng)獲得廣泛的應用，并在快速發(fā)展著。 微濾的應用微濾主要用于除去溶液中大于是0.05um左右的超細粒子，其應用十分廣泛。 工業(yè)應用案例凱膜過濾器視頻：播放凱膜過濾器結構及工作過程3D動畫。 凱膜過濾器工作過程 () 結構 凱膜過濾器由罐體，反沖罐，管道，自動控制閥，過濾元件，自動控制系統(tǒng)，氣動控制系統(tǒng)等組成。() 工作過程流程圖 見圖1-63所示。 圖 1-63 凱膜過濾器的工作過程示意圖() 工作過程 圖1-64 凱膜過濾器工作原理圖() 凱膜過濾器的操作 邊學邊做技能訓練題 結合所學的知識

12、按圖示的位置指出各種膜的應用范圍？按孔徑大小可把膜分離分為四個范圍，即微濾MF、超濾UF、納濾NF和反滲透。 膜分離設備有哪幾種？并簡述其基本構成部件名稱？ 在實際生產(chǎn)過程中，常用哪些措施提高反滲透的分離效率，降低能耗？ 反滲透過程常采用哪幾種工藝流程？并簡述其優(yōu)缺點？ 反滲透過程目前主要應用在那些方面？ （二）操作技能訓練1、過濾實驗 了解板框過濾機的構造和操作方法。 掌握恒壓過濾常數(shù)的測定方法。 能達到獨立操作，采集數(shù)據(jù)并能進行分析，寫出實訓報告。2、凱膜過濾仿真實訓 理解凱膜過濾工藝流程。 掌握凱膜過濾開停車操作。 能達到獨立操作，寫出實訓報告。五、任務檢查 個人先自查后，小組人員互查，由組長和老師共同討論個小組賦分，然后由小組成員之間分配總分到每一人。互相比較和交流，取長補短。六、任務評估 由小組成員根據(jù)本次完成任務的情況，對照任務完成溝的標準，提出自己的評價建議分數(shù)