固膜分离实验设备试验参考指导书.docVIP

固-膜分离试验设备 试验指导书 固-膜分离试验 一、试验目标 1．了解膜结构和影响膜分离效果原因，包含膜材质、压力和流量等。 2．了解膜分离关键工艺参数，掌握膜组件性能表征方法。 二、基础原理 膜分离是以对组分含有选择性透过功效膜为分离介质，经过在膜两侧施加（或存在）一个或多个推进力，使原料中某组分选择性地优先透过膜，从而达成混合物分离，并实现产物提取、浓缩、纯化等目标一个新型分离过程。其推进力能够为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多个，不一样过程所采取膜及施加推进力不一样，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）全部是以压力差为推进力膜分离过程，当膜两侧施加一定压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达成分离目标。 四个过程关键区分在于被分离物粒子或分子大小和所采取膜结构和性能。微滤膜孔径范围为0.05～10μm，所施加压力差为0.015～0.2MPa；超滤分离组分是大分子或直径小于0.1μm微粒，其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被用于截留溶液中盐或其它小分子物质，所施加压差和溶液中溶质相对分子质量及浓度相关，通常压差在2MPa左右，也有高达10MPa；介于反渗透和超滤之间为纳滤过程，膜脱盐率及操作压力通常比反渗透低，通常见于分离溶液中相对分子质量为几百至几千物质。 2.1微滤和超滤 微滤过程中，被膜所截留通常是颗粒性杂质，可将沉积在膜表明上颗粒层视为滤饼层，则其实质和常规过滤过程近似。本试验中，以含颗粒混浊液或悬浮液，经压差推进经过微滤膜组件，改变不一样料液流量，观察透过液测清液情况。 对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为，膜表面含有没有数个微孔，这些实际存在不一样孔径孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径溶质和颗粒，从而达成分离目标。应该指出是，在有些情况下，孔径大小是物料分离决定因数；但对另部分情况，膜材料表面化学特征却起到了决定性截留作用。如有些膜孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应含有截留功效，但令人意外是，它却仍含有显著分离效果。由此可见，膜孔径大小和膜表面化学性质将分别起着不一样截留作用。 2.2膜性能表征 通常而言，膜组件性能可用截留率（R）、透过液通量（J）和溶质浓缩倍数（N）来表示。 （1—1） 式中， R－截流率； －原料液浓度，kmol/m3； －透过液浓度，kmol/m3。 对于不一样溶质成份，在膜正常工作压力和工作温度下，截留率不尽相同，所以这也是工业上选择膜组件基础参数之一。 (1—2) 式中， J －透过液通量，L/(m2h) －透过液体积，L； S －膜面积，m2； t －分离时间，h。 其中，，即透过液体积流量，在把透过液作为产品侧一些膜分离过程中（如污水净化、海水淡化等），该值用来表征膜组件工作能力。通常膜组件出厂，全部有纯水通量这个参数，即用日常自来水（显然钙离子、镁离子等成为溶质成份）经过膜组件而得出透过液通量。 (1—3) 式中， N—溶质浓缩倍数； －浓缩液浓度，