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第九章 膜分离 9.1 膜分离概述 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 几种主要膜分离过程 9.1.1 膜 几种主要膜分离过程 9.1.1 膜 几种主要膜分离过程 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.1 膜 9.1.2 膜组件 9.1.2 膜组件 9.1.2 膜组件 9.2 微滤、超滤、纳滤和反渗透 9.2 微滤、超滤、纳滤和反渗透 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.1 反渗透和纳滤 9.2.2 超滤 9.2.2 超滤 9.2.2 超滤 9.2.2 超滤 9.2.2 超滤 9.2.2 超滤 9.2.2 超滤 9.2.3 微滤 9.5 电渗析 9.5.1 电渗析基本原理及传递过程 9.5.1 电渗析基本原理及传递过程 9.5.1 电渗析基本原理及传递过程 9.5.1 电渗析基本原理及传递过程 9.5.1 电渗析基本原理及传递过程 9.5.3 浓差极化和极限电流密度 9.5.4 电渗析器流程 9.5.4 电渗析器流程 9.5.4 电渗析器流程 思考题 (c)图：如果在溶液上施加大于渗透压的压力，溶液中的水向纯水方向传递， 一、基本原理 这种在压力作用下使渗透现象逆转的过程称为反渗透。 因溶质不能通过半透膜，故反渗透过程将使池右侧溶液失去水而增浓。 实际的反渗透过程，透过液并非纯水，其中多少含有一些溶质，此时过程的推动力为： 在左右半池分别放置纯水和盐水溶液，中间被只能透过纯水的半透膜隔开。 当溶液中水的化学位与纯水的化学位相等时，渗透达到动平衡状态。 如果溶液上方施加大于渗透压的压力，溶液中的水向纯水方向传递，即反渗透，因溶质不能通过半透膜，池右侧溶液失去水而增浓。 实际 溶液中水的活度?1，纯水的活度为1， 一、基本原理 二、反渗透和纳滤过程机理 筛分作用无法解释反渗透的机理！ 反渗透膜上的微孔孔径2nm，一般无机离子的直径0.1~0.3nm，水合离子的直径0.3~0.6nm，显然明显小于反渗透膜上的微孔孔径（0.1- 2 nm） ，为什么只有溶剂通过？ 二、反渗透和纳滤过程机理 目前已提出多种反渗透机理： 孔模型 溶解-扩散模型 优先吸附—毛细孔道流动模型 —当前较流行的膜传递理论之一。 限于以醋酸纤维素膜为研究对象。 1.优先吸附－毛细孔流动模型 图9-5 无机盐的稀水溶液——接触“膜” * 水被优先吸附于膜的表面，形成水层，无机离子受到排斥，不能进入纯水层。 多孔膜—醋酸纤维素等高度有序的亲水性高分子材料制成的膜。 醋酸纤维素膜—是用反渗透进行海水淡化等脱盐过程的基础。 * 当膜表面的有效孔径等于或小于纯水层厚t的2倍(2t)时，达到最大纯水渗透量，再大溶质也将通过膜。P397 图9-5。 膜表皮层的毛细孔孔径接近或等于纯水层厚度2倍的微孔膜能获得最高的渗透通量,该孔径称为临界孔径。 盐水分离条件：合适的膜表面物理化学性质和合适的膜孔径 。 1.优先吸附－毛细孔流动模型 2. 溶解-扩散模型 （P397、P406） 三、浓差极化 在反渗透过程中，大部分溶质被截留，溶质在膜表面附近积累，因此从料液主体到膜表面建立起有浓度梯度的浓度边界层，溶质在膜表面的浓度高于它在料液主体中的浓度，这种现象称为浓差极化。 式中： 反映溶质透过膜的特性，它的数值小，表示溶质透过膜的速率小，膜对溶质的分离效率高。与溶质、膜材料的物化性质，膜的结构形态以及操作温度、压力有关。 三、浓差极化 浓差极化的负面影响： （1）xai 增加，Δπ增加，ΔP下降，Jw 下降; （2）当J 增加，xai 增加，JA增加; （3）增加引起溶质在膜面沉积 三、浓差极化 减轻浓差极化的措施： （1）提高料液湍流度，使δ下降。 （2）提高操作温度，水粘度下降，DWA 增。 （3）定期清洗。 三、浓差极化 影响反渗透通量的因素： （1）操作压差: 选择最佳的操作压力; （2）操作温度: 受膜的耐温性限制;