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水的膜分离技术 哈尔滨工业大学 市政工程系 时文歆 第4章 纳滤超滤和微滤 4.1 纳滤技术 NF界于反渗透和超滤之间。分离分子量在200g/mol以上、分子大小为1nm的溶解组分。压力驱动，通常0.5～1.0MPa，一般0.7MPa。故又称“低压反渗透”或“疏松反渗透”。 特点： 1、无机盐能透过，渗透压远比RO膜低。相同通量下所需压力低；同等压力下通量比RO大得多。 2、具有离子选择性，一价盐可透过膜，高价盐被截留。渗透性取决于价态。 截留率上升顺序：NO3－，C1－，OH－，SO42—，CO-32－。 H＋，Na＋，K＋，Ca2＋，Mg2＋，Cu2＋。 原因：在膜上有负的带电基团，通过静电作用，阻碍多价阴离子的渗透。 应用范围 给水：去除除草剂、杀虫剂、农药等微污染物或微溶质及染料、糖等低分子量组分。 污水：木材制浆废液脱色，带色物质和氯化木质素被截留，其中Na＋可透过膜而重新用于萃取，脱色率98％以上。也可用于染料废水脱色。 4.2 超滤 介于微滤和纳滤间，膜孔径为0.05um至1nm. 典型应用：从溶液中分离大分子物质和胶体，分离分子量下限为几千Dalton(1Da＝1.66054x10－27kg)。 分离过程： ①在膜表面及微孔内吸附(一次吸附)； ②在孔中停留而被去除(阻塞)； ③在膜面的机械截留(筛分)。 超滤(UF)和微滤(MF) 的分离范围填充了RO、NF与普通过滤之间的空隙。 传质理论 （1）膜的透过通量：单位时间单位膜面积上透过的溶液量。 （2）溶质截流率，表观截流率 Robe=1-（pp-pb） （3）浓差极化：膜表面溶质浓度比主体溶液浓度高的现象。 影响：形成凝胶层，膜阻力增大，通量下降。 解决办法：除管式和中空外，加湍流装置。 影响因素： 1、料液流速：高速防浓差极化，但耗能多。 2、适当的压力 3、温度，高温可提高通量。 4、操作时间，清洗。 5、进料浓度，有限制。 6、料液预处理。 超滤工艺流程 间歇式：小规模，效率高，始终在最佳浓度范围内工作，保持高通量。 连续式：大规模，部分循环，多极密闭循环串联 4.3 微滤 MF原理： 压差（0.7-7kPa）为动力，筛网状过滤介质“筛分”，属精密过滤。 膜孔均匀，整齐。 去除对象： 直径为0.03-15um的微粒、亚微粒和细粒。 适用范围： 超纯水终端处理 RO首端预处理 啤酒等酒类酿造中去除微生物和异味。 截留机理 机械截留 物理作用或吸附截留 如吸附和电性能 架桥作用 膜网络内部截留 MF膜的特点（P35） 孔径均匀、孔隙率高 膜质地薄 驱动压力低 膜的形态结构 通孔型：筒状孔垂直贯穿膜面，孔径均匀 网络型：与泡沫海绵类似，属对称型 非对称型：海绵型或指孔型，常用。 操作与应用 死端过滤和错流过滤 第5章 膜处理系统与膜污染控制 5.1 组成 预处理、膜系统、后处理、自控 RO见下图 各部分作用 5.2 预处理系统 物理法 沉淀/气浮、过滤、活性炭、冷却/加热 化学法 氧化、还原、调pH值，光化学 膜法 （1）电渗析预处理系统 　　进水水质要求： 水温　　 5-40度 高锰酸盐指数 3mg/l 游离氯 0.2mg/l 铁、锰 0.3mg/l、 0.1mg/l 淤泥密度指数（SDI）(3-5) SDI的测定： 测定在0.21MPa下，用0.45um微滤膜过滤一定量原水所需时间。 步骤： 计算公式： SDI=P30/Tt=100x(1-Ti/Tf)/Tt 常见的预处理系统 一级过滤 地 二级过滤 下 曝气—活性炭—滚筒过滤 电渗析 水 石灰/苏打—混凝沉淀过滤 阳树脂 河水—混凝沉淀—过滤—活性炭—滤筒过滤—电渗析 (2) RO预处理系统 SDI1,数年 3,数月无需清洗 3-5，须经常清洗，运行不稳 5,不能用RO。 中空纤维和螺旋式对进水要求高，管式膜和板式膜则要求低。 常见的RO和NF预处理方法 常规过滤 多介质过滤器、保安过滤、锰砂过滤、活性炭吸附等。 膜滤 MF