1、第14章 膜法,微滤与超滤 电渗析 反渗透 其他膜技术,14.1微滤与超滤,14.1.1微孔过滤原理与装置微滤与超滤都是在压差推动力作用下的筛孔分离过程。一般用来分 离分子量大于500的溶质、胶体、悬浮物和高分子物质。 超滤、微滤与反渗透膜及过程特性比较,1、微滤的原理与装置 1）原理 2）装置 （1）无流动操作（2）错流操作,14.1.2微孔过滤膜结构：微滤膜多数为对称结构，厚度10150um不等，其中最常见的 是曲孔型，类似于内有相连空隙的网状海绵；另一种是毛细管型，膜孔 呈圆筒状垂直贯通膜面，该类膜孔隙率5%，但厚度仅为曲孔型1/15。 也有不对称的微孔膜，膜孔呈截头圆锥体状贯通膜面，过
2、滤时原水在孔 径小的膜面流过。微滤膜材料：CN-CA、PAN、CA-CTA、PSA、尼龙 等，商品约十几种，400多个规格。14.1.3超过滤的特点超滤膜与微滤膜同是多孔膜，虽然前者孔径较小，后者较大，但前 者的工作周期比后者长得多。原因：微滤是一种静态过滤，随过滤时间延长，膜面上截流沉积不 溶物，引起水流阻力增大，透水速率下降，直至微孔全被堵塞；超滤过 程是一种动态过程，在超滤进行时，由泵提供推动力，在膜表面产生两 个分力：一个是垂直于膜面的法向分力，使水分子透过膜面，另一个是 于膜面平行的切向力，把膜面截流物冲掉。因此，在超滤膜表面不易产 生浓差极化和结垢，透水速率衰减较慢，运行周期相对较
3、长。14.1.4超过滤装置超滤装置有板框式，管式，卷式和中空纤维式。,14.1.5超过滤膜及作用机理超滤过程的一般表达式：,注：1）对于高浓度大分子溶质，由于浓差极化现象的产生，上述关系不复存在。2）对于高浓度大分子溶质，浓差极化后：,14.1.6超过滤过程的影响因素 1.膜材料 2.运行条件,14.2电渗析,14.2.1原理和工作过程 C阳膜 A阴膜阳极： Cl- Cl2 +2e 阴极 ： 2H+2e H2（氧化反应）： H2O H+ +OH- （还原反应）： 4OH- O2+2H2O+4e,14.2.2 电渗析装置1. 构造膜堆：一对阴阳膜和一对浓淡水隔板交替排列，组成最基本的脱 盐单元，
4、称为膜对。一对电极之间若干膜对组成膜堆。极区：电极、极框、电极托板、橡胶垫板。紧固装置：压杆、螺杆紧固。配套设备：整流器、水泵、转子流量计等。2组装：级：一对电极之间段：同向水流之间并联膜。此段强调隔板构造有回路： 流程长，脱盐效率高，流量小但要求高无回路： 流程短，流速低，水流分布均匀，要求隔网搅动作用强， 使用于流量大场合,14.2.2 离子交换膜,P+或P-越大，则选择透过性越好。2. 膜电阻：cm2=电阻率膜厚度膜电阻越小，则所需电压越小，膜电阻在0.1mol/l的NaCl（250C）溶液中测得。,14.2.3 电渗析的工艺参数1电流效率：一个淡室 m1=q（C1-C2）MBvt/10
5、00（g）时间为t内，应析出的盐量,2. 极限电流密度：,如：增大i，则C，当C=0，则会产生电解出H+透过，此时电流密度称为极限电流密度ilim。,V水流速度 N与水流紊乱有关，效果好n越接近于1，n=0.30.9K与隔板形式及厚度等因素有关。,ilim=KCVn K水力特性系数：.与膜性能.隔板形式与厚.隔网形式、水的 离子组成、水温,测量法：电压电流法,14.3 反渗透,14.3.1 反渗透的原理1. 渗透现象与渗透压（原理如图14-3所示）u=u0+RTlnx u咸水中水的化学位,C溶液的物质的量的浓度 mol/m3i系数 海水i=1.8,2. 反渗透在咸水一侧加压P，切P，从而uu0
6、，实现反渗透单位体积理论耗能量（最小耗能量）,实际上，所需压力比理论值大的多。反渗透进行过程中，海水浓度不断提高。为达到一定规模的生产能力。,3反渗透膜及其透过机理：选择性吸着毛细管流机理见图14-5。两个分子厚1nm,14.3.2 反渗透装置,14.3.3 反渗透的工艺流程与参数1工艺流程 2反渗透装置主要参数 1）水与溶质的通量：,膜进水侧平均含盐量浓度：,2）淡化水的含盐量Cf,求得Cf值代回求得新的Cf值。,14.3.4反渗透膜的分类及制造方法反渗透膜的分类以成膜材料分主要有纤维素脂类膜和非纤维素脂类膜两大类。反渗透膜的制造方法： 1）CA膜：由乙酰基含量为39.8%或置换度2.46的
7、醋酸纤维素作骨 架制成 2）芳香族聚酰胺膜：美国杜邦公司的“B-9”和“B-10”中空纤维件。,14.3.5反渗透膜的污染及清洗1反渗透膜的污染1）引起膜污染的原因 2）污染的一般特征,2清洗,2）.清洗遵循的法则10%法则3）清洗工艺,14.4其他膜技术,在水处理中常用的膜技术还有钠滤和液膜分离14.4.1钠滤1钠滤、超滤和微滤都是籍膜孔的“筛除”/“筛除”作用直 接去除/截留水中的物质，故皆可称为膜滤。2钠滤 “筛除” 的包括了构成水溶液性质的溶解离子。 钠滤的渗透水，不止溶解离子的浓度有变化，碱度、硬度、 pH、TDS这些重要的水质参数的数值也要改变。3钠滤同时还能截流DBP前体以及NOM等低分子量的 有机物。,14.4.2液膜分离1液膜的分类与构成1）概念 2）分类 2液膜法处理废水的机理1）利用液膜对物质作选择性渗透；2）在膜上或在膜包封的小水滴内发生化学反 应；3）膜相的萃取作用4）在膜相界面上的选择性吸附3液膜分离操作1）乳状液膜的制备2）接触分离3）液膜回收,
