膜處理技術(shù)課件

第二部分膜濾技術(shù)概述微濾和超濾反滲透和納濾電滲析應(yīng)用第二部分膜濾技術(shù)概述2.1概述一、定義

二、分類與特點(diǎn)2.1概述一、定義一、定義在某種推動(dòng)力的作用下，利用某種隔膜特定的透過性能，使溶質(zhì)或溶劑分離的方法稱為膜分離。分離溶質(zhì)時(shí)一般叫滲析；分離溶劑時(shí)一般叫滲透。一、定義在某種推動(dòng)力的作用下，利用某種隔膜特定的透過性能，使1、膜的種類膜有天然膜和人工合成的。人工合成的主要為有機(jī)膜和無機(jī)膜。有機(jī)的主要有纖維素、聚酰胺、芳香雜環(huán)等，無機(jī)膜材料主要有陶瓷、玻璃和金屬等。1、膜的種類膜有天然膜和人工合成的。2、膜應(yīng)具有的特點(diǎn)1、良好的滲透性2、高效的選擇性3、一定的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度4、耐污染使用壽命長5、易制備加工6、抗壓性2、膜應(yīng)具有的特點(diǎn)1、良好的滲透性3、膜組件的性能變化①膜污染：附著層和孔堵塞②劣化：物理性、化學(xué)性、生物性。3、膜組件的性能變化①膜污染：附著層和孔堵塞二、分類與特點(diǎn)根據(jù)推動(dòng)力的不同，膜分離有下列幾種：

濃度差：擴(kuò)散滲析電位差：電滲析壓力差：反滲透

（壓力差1.0~10.0MPa）

納濾（壓力差0.5~2.5MPa）

超濾（壓力差0.1~0.5MPa）

微濾（壓力差0.01~0.2MPa）二、分類與特點(diǎn)根據(jù)推動(dòng)力的不同，膜分離有下列幾種：膜分離的特點(diǎn)：可在一般溫度下操作，沒有相變；濃縮分離同時(shí)進(jìn)行；不需投加其他物質(zhì)，不改變分離物質(zhì)的性質(zhì)；適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。

膜分離的特點(diǎn)：2.2微濾和超濾一、微濾二、超濾2.2微濾和超濾一、微濾一、微濾1、原理2、微濾的操作模型一、微濾1、原理在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的液相分離過程，屬于精密過濾，但由于膜孔較大，無滲透壓，可在較低壓力下工作。一般幾公斤。分離機(jī)理：小孔篩分作用。在一定的壓力差作用下，原料液中水和小的溶質(zhì)粒子從高壓側(cè)透過膜到低壓側(cè)，產(chǎn)生透過液，而被膜截流的大粒子組分使剩余濾液中的濃度增大成為濃縮液。分離范圍：截留分子量超過500000的更大的分子。1、原理在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的液相分離過程，屬于精密過濾，2、微濾的操作模型

1、死端過濾

也稱無流動(dòng)過濾，其操作簡便易行，適用于實(shí)驗(yàn)室等小規(guī)模場合，對(duì)于固體含量低于0.1％的料液通常采用這種形式；固體含量在0.1％－0.5％的料液通則需進(jìn)行預(yù)處理；而對(duì)于固體含量超過0.5％的料液通常采用錯(cuò)流過濾過程。2、錯(cuò)流過濾

錯(cuò)流操作對(duì)減少濃差極化和結(jié)垢是必要和可能的，近年來微濾的錯(cuò)流操作技術(shù)發(fā)展很快，有代替死端過濾的趨勢。

2、微濾的操作模型

1、死端過濾二、超濾1、原理2、超濾過程中的濃差極化3、應(yīng)用二、超濾1、原理1、原理與反滲透一樣是在壓力差下工作，但由于膜孔較大，無滲透壓，可在較低壓力下工作。一般幾公斤。分離機(jī)理：小孔篩分作用。一般以截留分子量來表示孔徑特征，此外也與物質(zhì)形狀和性質(zhì)有關(guān)。分離范圍：截留分子量1000－1000000的物質(zhì)，如細(xì)菌、蛋白質(zhì)、顏料、油類等膜組件形式與反滲透類似。但既有有機(jī)膜，也有無機(jī)膜。

1、原理與反滲透一樣是在壓力差下工作，但由于膜孔較大，無滲透2、超濾過程中的濃差極化

在膜分離過程中，大分子溶質(zhì)被膜所截留并不斷累積在膜表面上，使溶質(zhì)在膜面處的濃度Cm高于主體溶液中的濃度Cb，從而形成濃度差Cm-Cb，并促使溶質(zhì)的反向擴(kuò)散。這種現(xiàn)象稱為濃差極化。mCbCm2、超濾過程中的濃差極化在膜分離過程中，大分子溶質(zhì)被膜所截Jw：水通量K：傳質(zhì)系數(shù)＝D/m

當(dāng)Cm增加到Cg時(shí)，膜面大分子物質(zhì)生成凝膠層。一旦凝膠層形成，透水量并不因壓力的增加而增加。

Rm:膜阻力；Rg：凝膠層阻力Jw：水通量K：傳質(zhì)系數(shù)＝D/m

當(dāng)Cm增加到Cg減緩濃差極化現(xiàn)象的措施：（1）提高料液流速，增加膜面的紊動(dòng)程度；（2）對(duì)膜面不斷清洗；（3）控制料液濃度

減緩濃差極化現(xiàn)象的措施：3、應(yīng)用1．給水去除細(xì)菌、膠體等物質(zhì)。家庭用膜式凈水器與反滲透聯(lián)合制備純水2．廢水回收分離有用物：涂料、羊毛脂、染料、紙漿等廢水深度處理膜－生物反應(yīng)器3、應(yīng)用1．給水超濾設(shè)備超濾設(shè)備2.3反滲透和納濾一、反滲透二、納濾二者均是將低分子量的溶質(zhì)（無機(jī)鹽、葡萄糖等）從溶劑中分離出來。納濾稱低壓反滲透。2.3反滲透和納濾一、反滲透一、反滲透1、滲透壓和反滲透原理2、反滲透膜3、應(yīng)用一、反滲透1、滲透壓和反滲透原理1、滲透壓和反滲透原理滲透壓：當(dāng)用一張半透膜將純水和鹽水分開，純水會(huì)透過半透膜向鹽水?dāng)U散，使鹽水側(cè)溶液水面升高，直到動(dòng)態(tài)平衡。滲透的推動(dòng)力就是滲透壓，這是正滲透。任何溶液都存在滲透壓π，只是一般沒表現(xiàn)出來。π=iRTCi：范特霍爾系數(shù)C：溶液的濃度。R氣體常數(shù)。當(dāng)在鹽水側(cè)施加壓力P>π，反滲透。一般壓力在幾十公斤。1、滲透壓和反滲透原理滲透壓：滲透與反滲透現(xiàn)象純水咸水半透膜（a)滲透純水咸水半透膜（b)平衡純水咸水半透膜（c)反滲透πP＞π滲透與反滲透現(xiàn)象純水咸水半透膜（a)滲透純水咸水半透膜（b)2、反滲透膜★性能指標(biāo)

脫鹽率＝（C0－C）/C0×100％，一般高達(dá)90％以上。

透水率（L/m2.d）膜種類：1）醋酸纖維素膜（CA）2）芳香族聚酰胺膜2、反滲透膜★性能指標(biāo)膜處理技術(shù)課件反滲透機(jī)理尚不十分清楚。選擇性吸附－毛細(xì)管流機(jī)理：由于膜表面的親水性，優(yōu)先吸附水分子而排斥鹽分子，因此在膜表皮層形成兩個(gè)水分子（1nm）的純水層，施加壓力，純水層的分子不斷通過毛細(xì)管流過反滲透膜?？刂票砥拥目讖椒浅Ｖ匾绊懨擕}效果和透水性，一般為純水層厚度的一倍時(shí)，稱為膜的臨界孔徑，可達(dá)到理想的脫鹽和透水效果。反滲透機(jī)理尚不十分清楚。膜組件：板框式、管式（有內(nèi)壓和外壓兩種）、卷式（膜表面積大、透水量大、紊流效果好）、中空纖維式。2tt純水層膜選擇性吸著-毛細(xì)管機(jī)理示意膜組件：2tt純水層膜選擇性吸著-毛細(xì)管機(jī)理示意3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化2）與離子交換聯(lián)用，制取超純水3）處理重金屬廢水，回收重金屬：如處理鍍鎳廢水，鎳回收率可達(dá)99％。4）廢水脫鹽深度處理美國加州21世紀(jì)水處理回用廠，就是將二級(jí)生物處理出水，經(jīng)一定的預(yù)處理后經(jīng)反滲透處理后回灌地下水。3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化二、納濾1、分離原理2、納濾膜3、應(yīng)用二、納濾1、分離原理1、分離原理

納濾與反滲透的分離原理是相同的，其差別在于分離溶質(zhì)的大小，納濾所需的壓力則介于反滲透和超濾之間，其膜孔徑在納米級(jí)范圍內(nèi)。1、分離原理納濾與反滲透的分離原理是相同2、納濾膜納濾膜也叫低壓反滲透膜。★性能指標(biāo)脫鹽率＝（C0－C）/C0×100％，一般高達(dá)90％以上。

透水率（L/m2.d）膜種類：1）醋酸纖維素膜（CA）2）芳香族聚酰胺膜結(jié)構(gòu)：表皮層、過渡層、多孔支撐層2、納濾膜納濾膜也叫低壓反滲透膜。3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化2）與離子交換聯(lián)用，制取超純水3）處理重金屬廢水，回收重金屬：如處理鍍鎳廢水，鎳回收率可達(dá)99％。4）廢水脫鹽深度處理美國加州21世紀(jì)水處理回用廠，就是將二級(jí)生物處理出水，經(jīng)一定的預(yù)處理后經(jīng)反滲透處理后回灌地下水。3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化2.4電滲析一、原理二、離子交換膜三、關(guān)鍵設(shè)備四、電流效率與極限電流密度五、應(yīng)用2.4電滲析一、原理一、原理一、原理在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對(duì)溶液中的陰、陽離子的選擇透過性，分離溶質(zhì)和水。陰膜只讓陰離子通過；陽膜只讓陽離子通過。在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對(duì)溶液中的陰、陽離子的陰極：還原反應(yīng)：2H＋＋2e→H2↑

陰極室溶液呈堿性，結(jié)垢陽極：氧化反應(yīng)：4OH－

→O2↑＋2H2O＋4e

或2Cl-→Cl2↑+2e

陽極室溶液呈酸性，腐蝕

特點(diǎn)：只能將電解質(zhì)從溶液中分離出去。不能去除有機(jī)物等。陰極：二、離子交換膜離子交換樹脂：樹脂與離子之間發(fā)生交換反應(yīng)離子交換膜：對(duì)溶液中的離子具有選擇透過的特性按其結(jié)構(gòu)分為：異相膜、均相膜。異相膜：離子交換樹脂磨成粉末，加入粘合劑，滾壓在纖維網(wǎng)上。均相膜：離子及交換樹脂的母體材料制成連續(xù)的膜狀物，作為底膜，然后在上面嵌接上活性基團(tuán)。二、離子交換膜離子交換樹脂：樹脂與離子之間發(fā)生交換反應(yīng)1、離子交換膜的分類★按離子選擇性分：陽離子交換膜（一般為聚苯乙烯磺酸型）：R－SO3H，在水中電離后，呈負(fù)電性陰離子交換膜（聚苯乙烯季胺型）：R－CH2N（CH3）3OH，電離后，呈正電性1、離子交換膜的分類★按離子選擇性分：2、離子交換膜的基本要求離子交換膜是電滲析的關(guān)鍵部分，良好的電滲析應(yīng)：1）高的離子選擇性；2）滲水性差；3）導(dǎo)電性好；4）化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度2、離子交換膜的基本要求離子交換膜是電滲析的關(guān)鍵部分，良好的三、關(guān)鍵設(shè)備電極一級(jí)一段兩級(jí)一段一級(jí)兩段兩級(jí)兩段

電極倒向膜電滲析的組裝方式三、關(guān)鍵設(shè)備電極一級(jí)一段兩級(jí)一段一級(jí)兩段兩級(jí)兩段電極倒向電滲析可分為三部分：極區(qū)、膜堆和緊固部分

極區(qū)：常用的電極有不銹鋼、石墨等膜對(duì)：一對(duì)陰、陽膜和一對(duì)濃、淡水隔板交替排列，組成的最基本脫鹽單元膜堆：若干膜對(duì)的集合體一級(jí)：一對(duì)正、負(fù)極之間的膜堆一段：具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆增加段數(shù)：加長水的流程長度，增加脫鹽效率。增加膜對(duì)數(shù)：提高水處理量增加級(jí)數(shù)：降低兩個(gè)電極之間的電壓電滲析可分為三部分：極區(qū)、膜堆和緊固部分四、電流效率與極限電流密度1．電流效率η＝實(shí)際去除的鹽量m1/理論去除量m2

100%m1＝q(C1-C2)tMB/1000

q：一個(gè)淡室的出水量,L/sC1，C2：進(jìn)出水含鹽量,mmol/Lt：通電時(shí)間,sMB：物質(zhì)的摩爾質(zhì)量

依據(jù)法拉第定律：m2=ItMB/FF：法拉第常數(shù)I：電流強(qiáng)度，A四、電流效率與極限電流密度1．電流效率2．極限電流密度

如果電流密度過大：發(fā)生濃差極化現(xiàn)象電流傳導(dǎo)靠Na＋和Cl－

電流總量＝Cl－電量＋Na+電量Cl－電遷移數(shù)（總電量中所占比例）＝0.5Na+電遷移數(shù)（總電量中所占比例）＝0.5

但在陰膜中，由于鈉離子不能通過，氯離子的遷移數(shù)為1，為此補(bǔ)充此差需要?jiǎng)佑眠吔鐚又械穆入x子，致使邊界層與主流層之間存在濃度差。2．極限電流密度如果電流密度過大：發(fā)生濃差極化現(xiàn)象電滲析過程當(dāng)電流密度i過大時(shí)，C’趨于0，水分子開始電離，參加遷移，此時(shí)發(fā)生濃差極化現(xiàn)象極限電流密度

電滲析過程當(dāng)電流密度i過大時(shí)，C’趨于0，水分子開始電離，參極限電流密度的確定：電壓-電流法電流密度（mA/cm）相對(duì)電壓（v）Vpμmpc極限電流密度的確定：電壓-電流法電流密度（mA/cm）相對(duì)極化與結(jié)垢：極化現(xiàn)象主要發(fā)生在陽膜的淡室一側(cè)，沉淀主要發(fā)生在陰膜濃室一側(cè)。防止措施：1）極限電流法，在極限電流的70－90％下運(yùn)行；2）倒換電極；3）定期酸洗極化與結(jié)垢：極化現(xiàn)象主要發(fā)生在陽膜的淡室一側(cè)，沉淀主要發(fā)生在五、應(yīng)用1）海水或苦咸水（小于10克/L）淡化；2）自來水脫鹽制取初級(jí)純水；3）電滲析與離子交換組合制取高純水；4）廢液的處理回收（可以與電極反應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行）

如酸洗廢水回收硫酸和鐵，芒硝回收硫酸和堿五、應(yīng)用1）海水或苦咸水（小于10克/L）淡化；膜處理技術(shù)課件

2.5膜分離技術(shù)的種類及應(yīng)用：⑴.雙膜法；⑵.納濾法。

雙膜法超濾與反滲透聯(lián)合使用的技術(shù)俗稱—雙膜法。超濾（UF）能截留尺寸在0.001－0.1微米之間的大分子物質(zhì)及雜質(zhì)，滿足反滲透的進(jìn)水要求。反滲透（RO）能有效截留所有溶解鹽及分子量大于100的有機(jī)物，允許水分子通過。雙膜法工藝流程工藝流程反滲透膜：最為精密的一種膜分離產(chǎn)品，進(jìn)水水質(zhì)要求較高。保證反滲透膜不污阻是雙膜法處理污水最關(guān)鍵的一步。運(yùn)行核心運(yùn)行核心膜分離裝置卷式膜分離設(shè)備膜分離裝置卷式膜分離設(shè)備中空纖維式膜分離設(shè)備中空纖維式膜分離設(shè)備雙膜法的優(yōu)勢1.技術(shù)成熟，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，操作方便，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定。2.適應(yīng)于較大范圍的進(jìn)水水質(zhì)，在處理工業(yè)廢水（如焦化廢水，電鍍廢水）和生活污水發(fā)揮很大作用。3.更小的基建空間需要，占傳統(tǒng)處理的25%~50%4.處理水水質(zhì)好，可以回用。雙膜法的優(yōu)勢·雙膜法在實(shí)際工程中的應(yīng)用超濾系統(tǒng)·雙膜法在實(shí)際工程中的應(yīng)用超濾系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)納濾法（NF）納濾技術(shù)是納米技術(shù)與過濾技術(shù)交叉滲透而創(chuàng)新發(fā)明的介于超濾與反滲透之間的一個(gè)新品類，它的分離性能依賴于其活性分離層中的納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)，其分離機(jī)理遵循吸附-溶解-擴(kuò)散-透濾模型。納濾法（NF）納濾技術(shù)是納米技術(shù)與過濾技術(shù)交叉滲透而創(chuàng)新發(fā)明·納濾裝置卷式膜分離設(shè)備·納濾裝置卷式膜分離設(shè)備中空纖維式膜分離設(shè)備中空纖維式膜分離設(shè)備·納濾法的優(yōu)勢1.NF分離是一種綠色水處理技術(shù),在某些方面可以替代傳統(tǒng)費(fèi)用高,工藝繁瑣的污水處理方法。2.可在高溫,酸,堿等苛刻條件下運(yùn)行,耐污染。3.運(yùn)行壓力低,膜通量高,裝置運(yùn)行費(fèi)用低，可以和其他污水處理過程相結(jié)合以進(jìn)一步降低費(fèi)用和提高處理效果?！ぜ{濾法的優(yōu)勢1.NF分離是一種綠色水處理技術(shù),在某些方面·納濾法在實(shí)際工程中的應(yīng)用·納濾法在實(shí)際工程中的應(yīng)用膜處理技術(shù)課件·

對(duì)于膜分離技術(shù)的思考膜分離技術(shù)依然存在著明顯缺點(diǎn)：1.膜表面容易形成附著層，使膜的通量顯著下降。2.操作結(jié)束后，膜的清洗較困難，

膜的耐用性差。3.膜分離技術(shù)的投資費(fèi)用高，與傳統(tǒng)污水處理法相比較基本無經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢而言。納濾能有效去除廢水中（尤其對(duì)于造紙廢水）的色度、硬度和異味，但是我國納濾技術(shù)在造紙廢水深度處理方面尚處于研究階段，膜組件大都從國外進(jìn)口。·對(duì)于膜分離技術(shù)的思考膜分離技術(shù)依然存在著明顯缺點(diǎn)：尋求廉價(jià)易得的，性能好的，易清洗的膜組件，是當(dāng)前解決膜技術(shù)缺陷的關(guān)鍵。以前得到大量使用的醋酸纖維膜已經(jīng)漸漸被其他各種各樣的新型膜材料代替，如（合成復(fù)合膜，聚芳砜，異丙基聚芳砜等）。在一定程度上優(yōu)化了抗菌性能，耐熱性能以及機(jī)械性能。解決途徑尋求廉價(jià)易得的，性能好的第二部分膜濾技術(shù)概述微濾和超濾反滲透和納濾電滲析應(yīng)用第二部分膜濾技術(shù)概述2.1概述一、定義

二、分類與特點(diǎn)2.1概述一、定義一、定義在某種推動(dòng)力的作用下，利用某種隔膜特定的透過性能，使溶質(zhì)或溶劑分離的方法稱為膜分離。分離溶質(zhì)時(shí)一般叫滲析；分離溶劑時(shí)一般叫滲透。一、定義在某種推動(dòng)力的作用下，利用某種隔膜特定的透過性能，使1、膜的種類膜有天然膜和人工合成的。人工合成的主要為有機(jī)膜和無機(jī)膜。有機(jī)的主要有纖維素、聚酰胺、芳香雜環(huán)等，無機(jī)膜材料主要有陶瓷、玻璃和金屬等。1、膜的種類膜有天然膜和人工合成的。2、膜應(yīng)具有的特點(diǎn)1、良好的滲透性2、高效的選擇性3、一定的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度4、耐污染使用壽命長5、易制備加工6、抗壓性2、膜應(yīng)具有的特點(diǎn)1、良好的滲透性3、膜組件的性能變化①膜污染：附著層和孔堵塞②劣化：物理性、化學(xué)性、生物性。3、膜組件的性能變化①膜污染：附著層和孔堵塞二、分類與特點(diǎn)根據(jù)推動(dòng)力的不同，膜分離有下列幾種：

濃度差：擴(kuò)散滲析電位差：電滲析壓力差：反滲透

（壓力差1.0~10.0MPa）

納濾（壓力差0.5~2.5MPa）

超濾（壓力差0.1~0.5MPa）

微濾（壓力差0.01~0.2MPa）二、分類與特點(diǎn)根據(jù)推動(dòng)力的不同，膜分離有下列幾種：膜分離的特點(diǎn)：可在一般溫度下操作，沒有相變；濃縮分離同時(shí)進(jìn)行；不需投加其他物質(zhì)，不改變分離物質(zhì)的性質(zhì)；適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。

膜分離的特點(diǎn)：2.2微濾和超濾一、微濾二、超濾2.2微濾和超濾一、微濾一、微濾1、原理2、微濾的操作模型一、微濾1、原理在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的液相分離過程，屬于精密過濾，但由于膜孔較大，無滲透壓，可在較低壓力下工作。一般幾公斤。分離機(jī)理：小孔篩分作用。在一定的壓力差作用下，原料液中水和小的溶質(zhì)粒子從高壓側(cè)透過膜到低壓側(cè)，產(chǎn)生透過液，而被膜截流的大粒子組分使剩余濾液中的濃度增大成為濃縮液。分離范圍：截留分子量超過500000的更大的分子。1、原理在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的液相分離過程，屬于精密過濾，2、微濾的操作模型

1、死端過濾

也稱無流動(dòng)過濾，其操作簡便易行，適用于實(shí)驗(yàn)室等小規(guī)模場合，對(duì)于固體含量低于0.1％的料液通常采用這種形式；固體含量在0.1％－0.5％的料液通則需進(jìn)行預(yù)處理；而對(duì)于固體含量超過0.5％的料液通常采用錯(cuò)流過濾過程。2、錯(cuò)流過濾

錯(cuò)流操作對(duì)減少濃差極化和結(jié)垢是必要和可能的，近年來微濾的錯(cuò)流操作技術(shù)發(fā)展很快，有代替死端過濾的趨勢。

2、微濾的操作模型

1、死端過濾二、超濾1、原理2、超濾過程中的濃差極化3、應(yīng)用二、超濾1、原理1、原理與反滲透一樣是在壓力差下工作，但由于膜孔較大，無滲透壓，可在較低壓力下工作。一般幾公斤。分離機(jī)理：小孔篩分作用。一般以截留分子量來表示孔徑特征，此外也與物質(zhì)形狀和性質(zhì)有關(guān)。分離范圍：截留分子量1000－1000000的物質(zhì)，如細(xì)菌、蛋白質(zhì)、顏料、油類等膜組件形式與反滲透類似。但既有有機(jī)膜，也有無機(jī)膜。

1、原理與反滲透一樣是在壓力差下工作，但由于膜孔較大，無滲透2、超濾過程中的濃差極化

在膜分離過程中，大分子溶質(zhì)被膜所截留并不斷累積在膜表面上，使溶質(zhì)在膜面處的濃度Cm高于主體溶液中的濃度Cb，從而形成濃度差Cm-Cb，并促使溶質(zhì)的反向擴(kuò)散。這種現(xiàn)象稱為濃差極化。mCbCm2、超濾過程中的濃差極化在膜分離過程中，大分子溶質(zhì)被膜所截Jw：水通量K：傳質(zhì)系數(shù)＝D/m

當(dāng)Cm增加到Cg時(shí)，膜面大分子物質(zhì)生成凝膠層。一旦凝膠層形成，透水量并不因壓力的增加而增加。

Rm:膜阻力；Rg：凝膠層阻力Jw：水通量K：傳質(zhì)系數(shù)＝D/m

當(dāng)Cm增加到Cg減緩濃差極化現(xiàn)象的措施：（1）提高料液流速，增加膜面的紊動(dòng)程度；（2）對(duì)膜面不斷清洗；（3）控制料液濃度

減緩濃差極化現(xiàn)象的措施：3、應(yīng)用1．給水去除細(xì)菌、膠體等物質(zhì)。家庭用膜式凈水器與反滲透聯(lián)合制備純水2．廢水回收分離有用物：涂料、羊毛脂、染料、紙漿等廢水深度處理膜－生物反應(yīng)器3、應(yīng)用1．給水超濾設(shè)備超濾設(shè)備2.3反滲透和納濾一、反滲透二、納濾二者均是將低分子量的溶質(zhì)（無機(jī)鹽、葡萄糖等）從溶劑中分離出來。納濾稱低壓反滲透。2.3反滲透和納濾一、反滲透一、反滲透1、滲透壓和反滲透原理2、反滲透膜3、應(yīng)用一、反滲透1、滲透壓和反滲透原理1、滲透壓和反滲透原理滲透壓：當(dāng)用一張半透膜將純水和鹽水分開，純水會(huì)透過半透膜向鹽水?dāng)U散，使鹽水側(cè)溶液水面升高，直到動(dòng)態(tài)平衡。滲透的推動(dòng)力就是滲透壓，這是正滲透。任何溶液都存在滲透壓π，只是一般沒表現(xiàn)出來。π=iRTCi：范特霍爾系數(shù)C：溶液的濃度。R氣體常數(shù)。當(dāng)在鹽水側(cè)施加壓力P>π，反滲透。一般壓力在幾十公斤。1、滲透壓和反滲透原理滲透壓：滲透與反滲透現(xiàn)象純水咸水半透膜（a)滲透純水咸水半透膜（b)平衡純水咸水半透膜（c)反滲透πP＞π滲透與反滲透現(xiàn)象純水咸水半透膜（a)滲透純水咸水半透膜（b)2、反滲透膜★性能指標(biāo)

脫鹽率＝（C0－C）/C0×100％，一般高達(dá)90％以上。

透水率（L/m2.d）膜種類：1）醋酸纖維素膜（CA）2）芳香族聚酰胺膜2、反滲透膜★性能指標(biāo)膜處理技術(shù)課件反滲透機(jī)理尚不十分清楚。選擇性吸附－毛細(xì)管流機(jī)理：由于膜表面的親水性，優(yōu)先吸附水分子而排斥鹽分子，因此在膜表皮層形成兩個(gè)水分子（1nm）的純水層，施加壓力，純水層的分子不斷通過毛細(xì)管流過反滲透膜?？刂票砥拥目讖椒浅Ｖ匾?，影響脫鹽效果和透水性，一般為純水層厚度的一倍時(shí)，稱為膜的臨界孔徑，可達(dá)到理想的脫鹽和透水效果。反滲透機(jī)理尚不十分清楚。膜組件：板框式、管式（有內(nèi)壓和外壓兩種）、卷式（膜表面積大、透水量大、紊流效果好）、中空纖維式。2tt純水層膜選擇性吸著-毛細(xì)管機(jī)理示意膜組件：2tt純水層膜選擇性吸著-毛細(xì)管機(jī)理示意3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化2）與離子交換聯(lián)用，制取超純水3）處理重金屬廢水，回收重金屬：如處理鍍鎳廢水，鎳回收率可達(dá)99％。4）廢水脫鹽深度處理美國加州21世紀(jì)水處理回用廠，就是將二級(jí)生物處理出水，經(jīng)一定的預(yù)處理后經(jīng)反滲透處理后回灌地下水。3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化二、納濾1、分離原理2、納濾膜3、應(yīng)用二、納濾1、分離原理1、分離原理

納濾與反滲透的分離原理是相同的，其差別在于分離溶質(zhì)的大小，納濾所需的壓力則介于反滲透和超濾之間，其膜孔徑在納米級(jí)范圍內(nèi)。1、分離原理納濾與反滲透的分離原理是相同2、納濾膜納濾膜也叫低壓反滲透膜。★性能指標(biāo)脫鹽率＝（C0－C）/C0×100％，一般高達(dá)90％以上。

透水率（L/m2.d）膜種類：1）醋酸纖維素膜（CA）2）芳香族聚酰胺膜結(jié)構(gòu)：表皮層、過渡層、多孔支撐層2、納濾膜納濾膜也叫低壓反滲透膜。3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化2）與離子交換聯(lián)用，制取超純水3）處理重金屬廢水，回收重金屬：如處理鍍鎳廢水，鎳回收率可達(dá)99％。4）廢水脫鹽深度處理美國加州21世紀(jì)水處理回用廠，就是將二級(jí)生物處理出水，經(jīng)一定的預(yù)處理后經(jīng)反滲透處理后回灌地下水。3、應(yīng)用1）苦咸水、海水淡化2.4電滲析一、原理二、離子交換膜三、關(guān)鍵設(shè)備四、電流效率與極限電流密度五、應(yīng)用2.4電滲析一、原理一、原理一、原理在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對(duì)溶液中的陰、陽離子的選擇透過性，分離溶質(zhì)和水。陰膜只讓陰離子通過；陽膜只讓陽離子通過。在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對(duì)溶液中的陰、陽離子的陰極：還原反應(yīng)：2H＋＋2e→H2↑

陰極室溶液呈堿性，結(jié)垢陽極：氧化反應(yīng)：4OH－

→O2↑＋2H2O＋4e

或2Cl-→Cl2↑+2e

陽極室溶液呈酸性，腐蝕

特點(diǎn)：只能將電解質(zhì)從溶液中分離出去。不能去除有機(jī)物等。陰極：二、離子交換膜離子交換樹脂：樹脂與離子之間發(fā)生交換反應(yīng)離子交換膜：對(duì)溶液中的離子具有選擇透過的特性按其結(jié)構(gòu)分為：異相膜、均相膜。異相膜：離子交換樹脂磨成粉末，加入粘合劑，滾壓在纖維網(wǎng)上。均相膜：離子及交換樹脂的母體材料制成連續(xù)的膜狀物，作為底膜，然后在上面嵌接上活性基團(tuán)。二、離子交換膜離子交換樹脂：樹脂與離子之間發(fā)生交換反應(yīng)1、離子交換膜的分類★按離子選擇性分：陽離子交換膜（一般為聚苯乙烯磺酸型）：R－SO3H，在水中電離后，呈負(fù)電性陰離子交換膜（聚苯乙烯季胺型）：R－CH2N（CH3）3OH，電離后，呈正電性1、離子交換膜的分類★按離子選擇性分：2、離子交換膜的基本要求離子交換膜是電滲析的關(guān)鍵部分，良好的電滲析應(yīng)：1）高的離子選擇性；2）滲水性差；3）導(dǎo)電性好；4）化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度2、離子交換膜的基本要求離子交換膜是電滲析的關(guān)鍵部分，良好的三、關(guān)鍵設(shè)備電極一級(jí)一段兩級(jí)一段一級(jí)兩段兩級(jí)兩段

電極倒向膜電滲析的組裝方式三、關(guān)鍵設(shè)備電極一級(jí)一段兩級(jí)一段一級(jí)兩段兩級(jí)兩段電極倒向電滲析可分為三部分：極區(qū)、膜堆和緊固部分

極區(qū)：常用的電極有不銹鋼、石墨等膜對(duì)：一對(duì)陰、陽膜和一對(duì)濃、淡水隔板交替排列，組成的最基本脫鹽單元膜堆：若干膜對(duì)的集合體一級(jí)：一對(duì)正、負(fù)極之間的膜堆一段：具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆增加段數(shù)：加長水的流程長度，增加脫鹽效率。增加膜對(duì)數(shù)：提高水處理量增加級(jí)數(shù)：降低兩個(gè)電極之間的電壓電滲析可分為三部分：極區(qū)、膜堆和緊固部分四、電流效率與極限電流密度1．電流效率η＝實(shí)際去除的鹽量m1/理論去除量m2

100%m1＝q(C1-C2)tMB/1000

q：一個(gè)淡室的出水量,L/sC1，C2：進(jìn)出水含鹽量,mmol/Lt：通電時(shí)間,sMB：物質(zhì)的摩爾質(zhì)量

依據(jù)法拉第定律：m2=ItMB/FF：法拉第常數(shù)I：電流強(qiáng)度，A四、電流效率與極限電流密度1．電流效率2．極限電流密度

如果電流密度過大：發(fā)生濃差極化現(xiàn)象電流傳導(dǎo)靠Na＋和Cl－

電流總量＝Cl－電量＋Na+電量Cl－電遷移數(shù)（總電量中所占比例）＝0.5Na+電遷移數(shù)（總電量中所占比例）＝0.5

但在陰膜中，由于鈉離子不能通過，氯離子的遷移數(shù)為1，為此補(bǔ)充此差需要?jiǎng)佑眠吔鐚又械穆入x子，致使邊界層與主流層之間存在濃度差。2．極限電流密度如果電流密度過大：發(fā)生濃差極化現(xiàn)象電滲析過程當(dāng)電流密度i過大時(shí)，C’趨于0，水分子開始電離，參加遷移，此時(shí)發(fā)生濃差極化現(xiàn)象極限電流密度

電滲析過程當(dāng)電流密度i過大時(shí)，C’趨于0，水分子開始電離，參極限電流密度的確定：電壓-電流法電流密度（mA/cm）相對(duì)電壓（v）Vpμmpc極限電流密度的確定：電壓-電流法電流密度（mA/cm）相對(duì)極化與結(jié)垢：極化現(xiàn)象主要發(fā)生在陽膜的淡室一側(cè)，沉淀主要發(fā)生在陰膜濃室一側(cè)。防止措施：1）極限電流法，在極限電流的70－90％下運(yùn)行；2）倒換電極；3）定期酸洗極化與結(jié)垢：極化現(xiàn)象主要發(fā)生在陽膜的淡室一側(cè)，沉淀主要發(fā)生在五、應(yīng)用1）海水或苦咸水（小于10克/L）淡化；2）自來水脫鹽制取初級(jí)純水；3）電滲析與離子交換組合制取高純水；4）廢液的處理回收（可以與電極反應(yīng)聯(lián)合進(jìn)行）

如酸洗