膜法分离和反渗透演示文稿.pptxVIP

第七章 反渗透和纳滤脱盐;第一节 膜法分离; 加压的供水流平行通过薄膜表面，部分水流通过薄膜，被排除的颗粒在剩余的水流中浓度会越来越高。由于溶液是连续性的流过，被排除的颗粒不会沉积，反而会被浓缩液带走。因此，进水流在通过薄膜后便分为通过薄膜的溶液（渗透液）和残留的浓缩液。 ;1.2、膜分离过程的特点 膜分离过程均需要一定能量 物质选择透过膜的能量可分为两类： 借助外界能量，物质由低位到高位流动； 借助本身的化学位差，物质由高位到低位流动 推动力：压力差、浓度差、电位差、温度差 ;1.3、膜分离法的分类 一般可分为：微滤（microfiltration ）、超滤（ultrafiltration;hyperfiltratio）、纳滤（nanofiltration;NF）和薄膜过滤反渗透（reverse osmosis，RO;reverse osmosis;RO ） 微滤、超滤、纳滤和反渗透均为压力推动的分离过程，即在压力差的作用下，溶剂及小分子能通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。 ;微滤 微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。 超滤 超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为1000—100000的物质。水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。透膜压一般为1~7bar。 ;纳滤纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质，也可脱除无机盐的重要原因。主要去除直径为1nm左右的溶质粒子，故被命名为“纳滤膜”，二价或高价离子，特别是阴离子的截留率比较高，可大于90%，而对一价离子的截留率一般低于90%。截留物相对分子质量为200-1000?。透膜压一般为3.5~16bar。 反渗透 反渗透是目前最微细的过滤系统。反渗透膜可阻挡所有溶解的无极分子以及任何相对分子质量大于100的有机物。操作压力较高，一般为2～10 Mpa。 ;1.4、膜分离技术的优点 　 （1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离； （2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低； （3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料； （4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维 护都十分方便。 ;1.5、分离膜性能　　 分离膜（Membrane）是膜分离过程的核心部件，其性能直接影响着分离效果、操作能耗以及设备的大小。分离膜的性能主要包括两个方面：透过性能 与分离性能 ;1．透过性能 能使待分离的混合物有选择的透过是分离膜的最基本条件。表征膜透过性能的参数是透过速率。 透过速率——指单位时间、单位膜面积透过组分的通过量，对于水溶液体系，又称透水率或水通量，以J表示。 　 式中： J ——透过速率，m3/(m2·h)或 kg/(m2·h)； 　　　　 V——透过组分的体积或质量，m3或kg； 　　　　 A——膜有效面积，m2； 　　　　 t ——操作时间，h。 ;膜的透过速率与膜材料的化学特性和分离膜的形态结构有关，且随操作推动力的增加而增大。此参数直接决定分离设备的大小。 2．分离性能 　　　分离膜必须对被分离混合物中各组分具有选择透过的能力，即具有分离能力，这是膜分离过程得以实现的前提。 不同分离过程中膜的分离性能有不同的表示方法，如截留率、截留分子量、分离因数等。 ;（1）截留率 对于反渗透过程，通常用截留率表示其分离性能。截留率反映膜对溶质的截留程度，对盐溶液又称为脱盐率，以R表示，定义为 　 式中CF ——原料中溶质的浓度，kg/m3； 　　　CP——渗透物液中溶质的浓度，kg/m3。 100％截留率表示溶质全部被膜截留,此为理想的半渗透膜； 0％ 截留率则表示全部溶质透过膜，无分离作用。 ;（2）截留分子量 在超滤和纳滤中，通常用截留分子量表示其分离性能。截留分子量是指截留率为 90%时所对应的最小分子量。截留分子量的高低，在一定程度上反映了膜孔径的大小，通常可用一系列不同分子量的标准物质进行测定。 ;（3）分离因数 对于气体分离和渗透汽化过程，通常用