膜分离实验指导书.pdf

膜分离实验指导书 膜分离实验指导书 一、 实验目的 反渗透、纳滤膜分离技术是目前应用最广泛的水处理新技术之一，已经广 泛应用于海水淡化、高纯水的生产、环境工程的废水处理等领域，具有广阔的应 用前景。本实验装置采用全不锈钢件、食品级 UPVC 管、阀件制作，在反渗透、 纳滤膜处理前增加了两级预处理，第一级为活性炭吸附过程，用于脱掉水中的有 机物、氧化性物质；第二级为微滤装置，截留掉对反渗透膜有损害的固体颗粒状 物质，使反渗透过程安全、可靠的运行。反渗透可用于水中小分子盐类的脱除， 纳滤能用于钙镁离子的滤除和部分脱盐，还可用于水溶液中不同分子量杂质的分 离过程。通过反渗透可以使水的电导率从降低至 2～3 μs/cm，达到纯水的要求。 3 本实验装置水处理能力为 1m /d 。本实验对全院研究生、本科生开放。 通过本实验希望达到以下目的： （1）熟悉反渗透、纳滤的基本原理、反渗 透和纳滤系统的结构及基本操作；（2 ）了解反渗透、纳滤操作的影响因素如温 度、压力、流量等对脱盐效果的影响；（3 ）学会测定纯水渗透通量和纯水渗透 系数；测定纯水渗透通量与操作压力的变化关系；测定盐（溶质）的脱除率与操 作压力的变化关系。 二、实验原理 反渗透、纳滤同微滤、超滤一样均属于压力驱动型膜分离技术。反渗透是最 精细的过程，因此又称 “高滤”（hyperfiltration ），它是利用反渗透膜选择性地只 能透过溶剂而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透 压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程, 反渗透过程的 -10 操作压差一般为 1.0-10.0Mpa，截留组分为（1-10）×10 m 小分子溶质，水 理是反渗透用的最多的场合，包括水的脱盐、软化、除菌除杂等，此外其应用也 扩展到化工、食品、制药、造纸工业中某些有机物和无机物的分离等。纳滤是反 渗透的特殊形式，又称疏松反渗透，过滤精度低于反渗透。  溶 溶 溶 a. 渗透 b.渗透平衡 c.反渗透 液 溶 液 溶 液 溶剂 理解反渗透的操作原理必须从理解 Van’t Hoff 的渗透压定律开始。如图 （a ） 剂 剂 所示，当用半透膜 （能够让溶液中一种或几种组分通过而其他组分不能通过的选 择性膜）隔开纯溶剂和溶液的时候，由于溶剂的渗透压高于溶液的渗透压，纯溶 第 1 页 膜分离实验指导书 剂通过膜向溶液相有一个自发的流动，这一现象叫渗透。渗透的结果时溶液侧的 液柱上升，直到溶液的液柱升到一定高度并保持不变，两侧的的静压差就等于纯 溶剂与溶液之间的渗透压，此时系统达到平衡，溶剂不再流入溶液中，此时称渗 透平衡（图（b ））。若在溶液侧施加压力，就会减少溶剂向溶液的渗透，当增 加的压力高于渗透压时，便可使溶液中的溶剂向纯溶剂侧流动（图（c ）），即 溶剂将从溶质浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，这就是反渗透的原理。 反渗透膜的主要性能参数有纯水渗透系数和脱盐率（溶质截留率）。 （1）纯水渗透系数 L 为单位时间、单位面积和单位压力下纯水的渗透量。 P 它是在一定压力下，测定通过给定膜面积的纯水渗透量按下式求得的。 J  L  w p (