水处理原理与工艺课件物理化学处理法萃取膜分离.ppt

膜分离方法的特点1）膜分离过程中，不发生相变，能量转化效率高；2）一般不需要投加其他物质，不改变分离物质的性质，并节省原材料和化学药品；3）膜分离过程中，分离和浓缩同时进行，可回收有价值的物质；4）常温下操作，不会破坏对热敏感和对热不稳定的物质；5）适应性强，易于实现自动化控制，运行稳定。*第31页，共75页，星期日，2025年，2月5日膜分离的表征参数（1）渗透性：渗透通量或渗透速率，表示单位时间通过单位膜面积的渗透物的通量，可以用体积通量来表示，m3/(m2.s)，反映了膜的效率（生产能力）。*第32页，共75页，星期日，2025年，2月5日（2）选择性：指在混合物的分离过程中膜将各组分分离开来的能力，对于不同的膜分离过程和分离对象，其选择性可用不同的方法来表示。对于溶液脱盐或脱除微粒、高分子物质等情况，可用截留率来表示。β＝（CF-CP)/CF式中CF、CP膜过滤原水和出水中物质的浓度。*第33页，共75页，星期日，2025年，2月5日膜组件由膜、固定膜的支撑材料、间隔物或外壳等组装成的一个单元称为膜组件。膜组件的结构与型式取决于膜的形状，工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等型式。*第34页，共75页，星期日，2025年，2月5日*第35页，共75页，星期日，2025年，2月5日*第36页，共75页，星期日，2025年，2月5日在浓度差的推动下，利用离子交换膜实现溶质从浓度高的一侧透过膜扩散到浓度低的另一侧，称为扩散渗析。膜分离过程中，一般把原料中的溶质透过膜的现象渗析；溶剂透过膜的现象称为渗透。5.2电渗析*第37页，共75页，星期日，2025年，2月5日*第38页，共75页，星期日，2025年，2月5日电渗析是在渗析法的基础上发展起来的，是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。电渗析的原理*第39页，共75页，星期日，2025年，2月5日（1）离解：废水中的电解质在电场作用下离解；（2）离子的迁移：产生的阴、阳离子分别向电场的正负极移动，由于离子交换膜的选择透过性，使得一些小室离子浓度降低成为淡室，相邻的成为浓室；（3）电极反应：电极与膜之间的极室中的离子与电极反应，阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。*第40页，共75页，星期日，2025年，2月5日电渗析的应用（1）电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩制取食盐，以及其他单元组合制取高纯水，目前已经成为一种新的分离单元操作广泛应用于冶金、化工、纺织、造纸、电镀等行业；（2）废水处理中，主要用于从废水中分离污染物离子，或者从废水中提取酸和碱。*第41页，共75页，星期日，2025年，2月5日2）从含金属离子的废水中分离和浓缩重金属离子，然后对浓缩液进一步处理或回收利用3）从放射性废水中分离放射性元素，将其浓缩4）从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠5）从酸洗废液中制取硫酸及沉积重金属离子6）处理电镀废水和废液等1）处理碱法造纸废液，从浓液中回收碱，从淡液中回收木质素废水处理中的应用*第42页，共75页，星期日，2025年，2月5日阳极反应式：阴极反应式：*第43页，共75页，星期日，2025年，2月5日*第44页，共75页，星期日，2025年，2月5日电渗析设备*第45页，共75页，星期日，2025年，2月5日反渗透法(RO)是以压力为驱动力的膜法分离技术。渗透和反渗透5.3反渗透*第46页，共75页，星期日，2025年，2月5日如果用一张只能透过水而不能透过溶质的半透膜将两种不同浓度的水溶液隔开，水会自然地透过半透膜渗透从低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移，这一现象称渗透（图a）。这一过程的推动力是低浓度溶液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位之差，表现为水的渗透压。反渗透的原理*第47页，共75页，星期日，2025年，2月5日随着水的渗透，高浓度水溶液（盐水）一侧的液面升高，压力增大。当液面升高至H时，渗透达到平衡，两侧的压力差就称为渗透压（图b）。渗透过程达到平衡后，水不再有渗透，渗透通量为零。*第48页，共75页，星期日，2025年，2月5日如果在高浓度水溶液一侧加压，使高浓度水溶液侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压，则高浓度水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧，这一过程就称为反渗透（图c）。*第49页，共7