反滲透原理課件

1、第6章 膜分離技術(shù)知識(shí)點(diǎn)：膜分離過程的分類及定義，膜分離機(jī)理，膜分離理論，超濾速度的影響因素，超濾膜污染及再生，超濾的操作方式及設(shè)備，膜分離過程的應(yīng)用實(shí)例。重點(diǎn)：膜分離過程的分類，概念，實(shí)質(zhì)及其適用范圍。超濾膜污染的常規(guī)處理方法，膜分離機(jī)理的毛細(xì)管流動(dòng)模型和溶解擴(kuò)散模型，傳遞理論中過濾模型和濃差極化問題，超濾器的型式及其方式。難點(diǎn)：膜分離機(jī)理和傳遞理論。 目錄1.膜分離概述2.膜的分類膜分離概述3.膜分離技術(shù)的發(fā)展歷史4.膜分離機(jī)理5.膜分離組件與設(shè)備6.膜污染、防治與清洗7.膜分離技術(shù)的應(yīng)用8.膜分離技術(shù)的展望與趨勢9.各種膜分離技術(shù)介紹1.膜分離概述定義膜分離技術(shù)的特點(diǎn)各種膜分離過程的簡介

2、原理 RO membrane NF membrane UF membrane MF membrane原理動(dòng)漫納濾在工業(yè)上的應(yīng)用- 膜的種類根據(jù)膜的材質(zhì)固體膜液體膜根據(jù)材料來源天然膜合成膜無機(jī)材料膜有機(jī)高分子膜根據(jù)膜的結(jié)構(gòu)多孔膜致密膜離子交換膜滲析膜微孔過濾膜超過濾膜反滲透膜滲透汽化膜氣體滲透膜根據(jù)膜的功能膜材料種類高分子分離膜材料纖維素衍生物類聚砜類聚酰胺類聚酰亞胺類聚酯類聚烯烴類乙烯類聚合物含硅聚合物含氟聚合物甲殼素類無機(jī)膜致密膜多孔膜致密的金屬膜致密的固體電解質(zhì)膜致密的”液體充實(shí)固體化“動(dòng)態(tài)原位形成的致密膜Pd膜及Pd合金膜Ag膜及Ag合金膜氧化鋯膜復(fù)合固體氧化膜多孔負(fù)載膜多孔金屬膜，多孔

3、不銹鋼膜多孔Ni膜，多孔Ag膜，多孔Pd膜，多孔Ti膜多孔陶瓷膜，包括Al2O3膜，SiO2膜，ZrO2膜，TiO2膜（多孔玻璃膜分子篩膜，包括碳分子篩）具體分類種類具體分類纖維素衍生物類再生纖維素，硝酸纖維素，二醋酸纖維素，三醋酸纖維素，乙基纖維素，其他纖維素衍生物聚砜類雙酚A型聚砜，聚芳醚酚，酚酞型聚醚酚，聚醚酮聚酰胺類脂肪族聚酰胺，聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，交聯(lián)芳香聚酰胺聚酰亞胺類脂肪族二酸聚酰亞胺，全芳香聚酰亞胺，含氟聚酰亞胺聚酯類滌綸，聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯聚烯烴類聚乙烯，聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯乙烯類聚合物聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯含硅聚合物聚二甲基硅氧烷，

4、聚三甲基硅氧烷含氟聚合物聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯甲殼素類無表征膜性能的參數(shù)孔的性質(zhì)水通量耐壓能力pH適用范圍對熱和溶劑的穩(wěn)定性截留分子量分布膜科學(xué)的發(fā)展史膜工業(yè)的發(fā)展史3.膜分離技術(shù)的發(fā)展歷史年代科學(xué)家主要內(nèi)容1748Abbe Nollet水能自發(fā)地穿過豬膀胱進(jìn)入酒精溶液，發(fā)生滲透現(xiàn)象1827Dutrochet名詞滲透作用（Osmosis）的引入1831J.V.Mitchell氣體透過橡膠膜的研究1855Fick發(fā)現(xiàn)了擴(kuò)散定律，至今用于通過膜的擴(kuò)散；制備了早期的人工半滲透膜18611966Graham發(fā)現(xiàn)氣體通過橡皮有不同的的滲透率，發(fā)現(xiàn)滲析（Dialysis）現(xiàn)象18601977Vant Ho

5、ff，Tranbe，Preffer滲透壓定律1906Kahlenbery觀察到烴/乙醇溶液選擇透過橡膠薄膜1917Kober引入名詞滲透氣化（Pervaporqtion）膜科學(xué)的發(fā)展史分離過程年代目前主要廠商應(yīng)用微濾1925Millipore Corp，Pall corp.，Asahi Chemical微電子、醫(yī)學(xué)、食品、化工等電滲析1960Oonics Ins.，Tokuyama Soda，Asahi Glass苦咸水脫鹽、水分解、氯堿工業(yè)反滲透1965Film Tech./DOW，Hydronautics/Nitto，Torray，Ddu Pont海水脫鹽、飲用水生產(chǎn)、食品工業(yè)、造紙工業(yè)等

6、滲析1965Enka/AKZO，Gambro，Asahi Chemical血液滲析、工業(yè)廢液等超濾1970Amicon Corp.，Koch Eng.Inc.，Nittl Denko制藥工業(yè)、乳品工業(yè)等氣體分離1980Permea/Air Prod.，Ube Ind.，Hoechst/Celanese醫(yī)療、燃燒過程等滲透汽化1990GFT GmbH無水乙醇生產(chǎn)膜工業(yè)的發(fā)展史4.膜分離機(jī)理和傳遞理論 優(yōu)先吸附-毛細(xì)管流動(dòng)模型溶解-擴(kuò)散模型孔模型氫鍵模型溶解擴(kuò)散模型 具體過程包括：溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面外吸附和溶解。溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用，它們在各自化學(xué)位差的推動(dòng)下僅以分子擴(kuò)散方式（不存在

7、溶質(zhì)和溶劑的對流傳遞）通過反滲透膜的活性層。溶質(zhì)和溶劑在膜的透過液側(cè)表面解吸。5.膜分離操作方式間歇操作濃縮模式透析過濾模式連續(xù)操作單級(jí)連續(xù)操作多級(jí)連續(xù)操作板框式膜組件 卷式膜組件 管式膜組件 中空纖維膜組件 膜分離設(shè)備流程圖5.膜分離組件與設(shè)備各種膜組件的優(yōu)缺點(diǎn)比較 組件優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)板框式保留體積小，操作費(fèi)用低的壓力降，液流穩(wěn)定，比較成熟投資費(fèi)用大，大的固含量會(huì)堵塞進(jìn)料液通道，拆卸比清潔管道更費(fèi)時(shí)間螺旋卷式設(shè)備投資低，操作費(fèi)用也低，單位體積中所含過濾面積大，換新膜容易料液需經(jīng)預(yù)處理，壓力降大，易污染，難清洗，液流不易控制管 式易清洗，單根管子容易調(diào)換，對液流易控制，無機(jī)組件可在高溫下用有機(jī)溶

8、劑進(jìn)行操作并可用化學(xué)試劑來消毒高的設(shè)備投資和操作費(fèi)用，保留體積大，單位體積中所含有過濾面積較小，壓力降大中空纖維式保留體積小，單位體積中所含過濾面積大，可以逆流操作，壓力較低，設(shè)備投資低料液需要預(yù)處理，單根纖維管損壞時(shí)，需調(diào)換整個(gè)組件，不夠成熟膜分離設(shè)備流程圖膜污染膜的劣化水生物(附生)污垢濃差極化6.膜的污染、防治及清洗膜污染的預(yù)防 預(yù)處理法：開發(fā)抗污染的膜：加大供給液的流速污染膜是否清洗的判據(jù) 根據(jù)膜分離裝置進(jìn)出口壓力降的變化：根據(jù)透水量或透水質(zhì)量的變化：定時(shí)清洗：污染膜的常用清洗方法 采用增大流速、逆洗、脈沖流動(dòng)，超聲波清洗等機(jī)械方法。添加酸、堿、酶（蛋白酶）、螯合劑或表面活性劑等起溶解

9、作用的物質(zhì)。添加過氧化氫、高錳酸鉀和次氯酸鹽等起氧化作用的物質(zhì)。添加磷酸鹽和聚磷酸鹽等起滲透作用的物質(zhì)。改變離子強(qiáng)度、pH值和電位等起切斷離子結(jié)合作用的方法。 判斷清洗成功與否的標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)保存濃差極化與膜污染的防治方法1、預(yù)處理法2、膜表面改性3、改善膜表面的流體力學(xué)條件4、附加場的方法5、反沖6、機(jī)械方法7、其他方法膜的清洗方法物理方法化學(xué)方法所用的清洗劑水力方法氣液脈沖反沖洗滌循環(huán)洗滌酸堿液表面活性劑螯合劑氧化劑酶化學(xué)清洗液酸在去除諸如碳酸鈣和磷酸鈣等鈣基垢、氧化鐵和金屬硫化物方面是有效的。堿清洗溶液包括磷酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物。這些溶液可使沉淀物松動(dòng)、乳化和分散。當(dāng)去除諸如硅酸鹽等特別難

10、以去除的沉積物時(shí),交替使用堿清洗劑和酸清洗劑。表面活性劑如SDS、吐溫80、Triton、X-100(一種非離子型表面活性劑)等在許多場合有很好的清洗效果，可根據(jù)實(shí)際情況加以選擇，但有些陰離子型和非離子型的表面活性劑能同膜結(jié)合造成新的污染在選用時(shí)須加以注意。除了強(qiáng)酸和堿外，螯合劑也用于去除污染膜的沉積物。常用的螯合劑有乙二胺四醋酸(EDTA)、磷羧基羧酸、葡萄糖酸和檸檬酸等。其中，葡萄糖酸在強(qiáng)堿溶液中螯合鐵離子(Fe3+)通常是有效的。EDTA常用于溶解堿土金屬硫酸鹽。當(dāng)NaOH或表面活性劑不起作用時(shí)，可以用氯進(jìn)行清洗，其用量為200400mg/L活性氯(相當(dāng)于400800mg/LNaClO)

11、，其最適pH為1011。由醋酸纖維等材料制成的膜，由于不能耐高溫和極端pH，在膜通量難以恢復(fù)時(shí)，須采用能水解蛋白質(zhì)的含酶清洗劑清洗。但使用酶清洗劑不當(dāng)會(huì)造成新的污染。如采用固定化酶形式，把酶固定在載體上，用含載體液進(jìn)行清洗，效果很好。內(nèi)壓式中空纖維膜使用7、膜分離技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)用水的脫鹽和凈化食品工業(yè)醫(yī)療、衛(wèi)生方面石油、化工方面環(huán)境工程其他方面海水與苦咸水淡化電廠鍋爐供水脫鹽超純水制備城市家庭飲用水的凈化乳品加工酒類生產(chǎn)果汁加工酶制劑生產(chǎn)醫(yī)療、衛(wèi)生用水藥品生產(chǎn)醫(yī)療應(yīng)用中藥提煉回收有機(jī)蒸氣制取富氧空氣無水乙醇生產(chǎn)膜與生物技術(shù)國防上的應(yīng)用交通、運(yùn)輸方面脫氣膜電泳漆廢水電鍍廢水纖維工業(yè)廢水造紙工業(yè)廢水其他廢水膜技術(shù)在牛乳和乳清加工中的應(yīng)用膜法處理乳清抗生素的制備純凈水處理工藝流程圖膜分離水處理設(shè)備裝置果汁澄清電鍍廢水處理從技術(shù)上分析從應(yīng)用上分析8.膜分離技術(shù)的展望與趨勢膜科學(xué)的將來路徑膜科學(xué)樹形示意圖文獻(xiàn)3作業(yè)