1、1膜法水处理实验（二）纳滤与反渗透截留性能比较一、 实验目的、1、 掌握评价纳滤和反渗透除盐率的标准方法。、2、 了解纳滤和反渗透除盐性能差异。二、 实验原理反渗透（RO，Reverse Osmosis）又称逆渗透，一种以 压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。 对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时， 溶剂 会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低 压侧得到淡水，在高压侧得到 卤水。反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量 N 为：（1）hKp其中，K h 表示水力渗透系数，它随温度升高
2、稍有增大；p 表示膜两侧的静压差； 表示膜两 侧溶液的渗透 压差。稀溶液的渗透压 可表示为：（2）iCRT其中，i 表示溶质分子电离生成的离子数； C 为溶质的 摩尔浓度；R 为摩尔气体常数；T 为绝对温度。2盐水淡水反 渗 透 膜渗 透 压盐水淡水反 渗 透 膜外 压渗 透 反 渗 透图 1 反渗透原理反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备，主要是 中空纤维式或卷式的 膜分离设备。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透 过程简单，能耗低，近 20 年来得到迅速发展。现已大 规模应用于海水和苦咸水淡化、锅
3、炉用水软化和废水处理，并与 离子交换结合制取高纯水，目前其应用范围正在扩大，已开始用于乳品、果汁的浓缩以及生化和生物制 剂的分离和浓缩方面。纳滤（NF，Nanofiltration）是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤 膜的孔径范围在几个 纳米左右。 纳滤分离原理近似机械筛分，但由于 纳滤膜本体带有电荷性使其在很低压力下仍具有较高脱盐性能。纳滤具有以下两个特征：1、对于液体中分子量为数百的有机小分子具有分离性能；2、对于不同价态的阴离子存在 道南效应。物料的荷电性，离子价数和 浓度对膜的分离效应有很大影响。由于纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，如醋酸纤维素膜、芳族聚酰胺复合膜3和磺
4、化聚醚砜膜等。但与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”（Loose RO）。纳滤主要运用于饮用水和工业用水的纯化，废水净化处理，工艺流体中有价值成份的浓缩等方面，在电子、食品和医 药等行业的应用愈发广泛三、 实验装置与设备1、自制纳滤/反渗透实验装置一套，含隔膜泵、压力表、流量计、膜组件支架等单元，如图 2 所示。水 槽泵压 力 表阀门透过液浓 缩 液流 量 计图 2 纳滤/反渗透实验装置2、栅网片，纳滤膜片（ 47 mm），反渗透膜片（ 47 mm）。3、电导率仪。4、分析天平。5、NaCl（分析 纯）、 MgSO4（分析纯），配制成 浓度为 4 g/L
5、 的贮备液。6、50 mL、500 mL 烧杯，1000 mL 量筒，1、 2、5、10、25、50 mL 移液管。7、去离子水。四、 实验步骤41、由贮备液配制浓度为 0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 g/L 的 NaCl 和 MgSO4标准溶液，各 100 mL；2、测量标准溶液的电导率，填入下表并绘制电导率与电解质浓度的标准曲线；表 1 标准溶液浓度及其对应的电导率溶质 浓度（g/L） 电导率（ S/cm）0.10.20.40.81.0NaCl2.00.10.20.40.81.0MgSO42.03、配制浓度为 2.0 g/L NaCl 和 MgSO4 溶液作为工作液，各 1
6、 L；4、测量工作液的电导率，并记录于表 2 中；5、熟悉实验装置，链接管路，安装 栅网片和纳滤；6、将 NaCl 溶液倒入水槽，泵出口阀和流量计针法处于关闭状态，接通电源，逐步调节泵出口阀和流量计针法，使流量稳定在 60 mL/min，压力稳定在 5 bar；7、用烧杯接取透膜液，弃去最初的 20 mL，润洗烧杯后接取透膜液 1520 mL，关闭电源；8、测量透膜液的电导率，并记录于表 2 中；9、弃去水槽中剩余的工作液，用去离子水冲洗管路，更换 MgSO4 工作也重复上述实验；10、更换反渗透膜重复上述实验；5表 2 经纳滤和反渗透处理前后溶液电导率变化纳滤 反渗透溶质 工作液电导率（S/cm）透过液电导率（S/cm）工作液电导率（S/cm ）透过液电导率（S/cm）NaClMgSO411、用去离子水清洗实验装置，整理实验台及数据五、 实验结果整理1、以电导率绘制 NaCl 和 MgSO4 的标准曲线。2、根据纳滤和反渗透对 NaCl 和 MgSO4 的截留率。filtraonwkg sui%110c六、 实验结果讨论1、结合纳滤和反渗透的工作原理，分析两者对 NaCl 和 MgSO4 的截留效果差异。2、例举纳滤和反渗透的适用领域。
