環(huán)境工程原理課件圖文解析一二

第七章膜分離技術(shù)

學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解膜分離技術(shù)的特點和類型，各種類型膜分離器的結(jié)構(gòu)和優(yōu)、缺點以及膜分離技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的典型應(yīng)用和發(fā)展趨勢。掌握反滲透、超濾、電滲析、氣體膜分離、微濾的基本原理、工藝流程及各種膜分離過程的影響因素、能夠分析解決實際問題。第一節(jié)概述

一、膜和膜分離的分類

1.膜的定義與分類膜是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障。

選擇性透過膜的定義按膜結(jié)構(gòu)進行分類2.膜分離的定義、分類和特點膜分離---借助于膜，在某種推動力的作用下，利用流體中各組分對膜的滲透速率的差別而實現(xiàn)組分分離的過程。膜分離過程的特點如下:①一般不發(fā)生相變，能耗低；②一般在常溫或溫度不太高的條件下進行；③可除去病毒、細(xì)菌，溶液中的大分子和無機鹽④裝置簡單、操作方便、維護費用低。

二、對膜的基本要求1.膜應(yīng)具有良好的選擇透過性，通常表示為:①截留率R

R=

②透過速率（通量）J

指單位時間、單位膜面積的透過的物質(zhì)量，常用單位為kmol/(m2·s)。③截留物分子量一般取截留率為90%的物質(zhì)的分子量為膜的截留物分子量。2.膜有足夠的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。R=

三、膜分離技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用1．飲用水的凈化2．工業(yè)用水的處理3．工業(yè)污水和市政污水處理四、膜分離設(shè)備

膜分離技術(shù)的核心是分離膜。無機膜

聚合物膜｛按分離膜的材質(zhì)不同

按膜的分離功能：微濾膜、超濾膜、反滲透膜、滲析膜、電滲析膜、氣體分離膜、滲透蒸發(fā)膜、液體分離膜；按膜的形態(tài)：平板膜、管狀膜、細(xì)管膜、中空纖維膜等。膜分離器---將膜以某種形式組裝在一個基本單元設(shè)備內(nèi),也稱膜組件:⑴板框式⑷中空纖維式⑵螺旋卷式⑸毛細(xì)管式⑶圓管式⑹槽式

板框式膜組件構(gòu)造示意圖

緊螺栓式板框式反滲透

螺旋卷式反滲透膜組件

螺旋卷式反滲透器

管式膜組件

杜邦公司中空纖維反滲透膜組件示意圖

毛細(xì)管膜組件示意圖

槽條式膜組件示意圖第二節(jié)反滲透

一、反滲透原理⑴滲透壓（a）滲透；（b）滲透平衡；（c）反滲透

滲透過程示意圖

⑵反滲透膜對反滲透膜的要求:①具有較好的分離透過性②良好的物化穩(wěn)定性典型的非對稱膜結(jié)構(gòu)示意圖

二、影響反滲透因素——濃差極化濃差極化---溶質(zhì)在膜表面附近積累，造成由膜表面到溶液主體之間的具有濃度梯度的邊界層，引起溶質(zhì)從膜表面通過邊界層向溶液主體擴散。不良影響:①導(dǎo)致溶劑的滲透通量下降；②對溶劑滲透通量的增加提出了限制；③膜表面上形成沉淀，會堵塞膜孔；④會導(dǎo)致膜分離性能的改變；⑤出現(xiàn)膜污染。三、反滲透組件及其技術(shù)特征

各種反滲透組件技術(shù)特征各種組件的比較

各種組件的比較

四、反滲透過程工藝流程⑴一級一段連續(xù)式⑵一級一段循環(huán)式

一級一段連續(xù)式

一級一段循環(huán)式

一級一段循環(huán)式

⑶一級多段連續(xù)式⑷一級多段循環(huán)式⑸多級多段循環(huán)式五、反糕滲透技蠶術(shù)的應(yīng)萌用（1）海水警淡化目的：蟻除去無概機鹽日本某雨海水淡灘化廠工把藝流（2顧）純水制侄備目的：襖除去水寺中懸浮舒固體前、溶覽解固爭體、擦可溶猴性氣蜻體、揮發(fā)物質(zhì)儀及微生堡物、細(xì)差菌等超純籠水生但產(chǎn)的敲典型劃工藝咬流程（3）電鍍污延水處理目的揚：除茫去重土金屬（4）低分子易溶液的陸濃縮電鍍服污水芝反滲喝透流譯程第三盈節(jié)鑒超濾一、宜超濾抓原理①在膜謀表面隊及微勤孔內(nèi)蓋吸附塵；②在膜伙面的仔機械邊截留蜜；③在微孔中停鋤留而被頂除去。二、超淚濾的濃按差極化溶質(zhì)會湖在膜表玻面積聚并形成搞從膜面櫻到主體魯溶液之昆間的濃軋度梯度覽。超濾母分離敲原理紡示意講圖減輕濃攪差極化的措施：①錯流堤設(shè)計，以關(guān)利清據(jù)除極嫂化層庸；②流體怨流速沫提高遇，增楚加流凍體的嗚湍動匯程度有；③采用滲脈沖住以及碌機械著刮除壯法維掙持膜熄表面請的清石潔。三、超駐濾膜常用的增膜材料煌有醋酸幕纖維、灘聚砜、提聚丙烯涼睛、聚辮酰胺、聚偏氟尋乙烯等絲式。四、超挨濾過程鳳的工藝騰流程參見教猶材235頁表7-佳5五、要超濾濱技術(shù)蝦的應(yīng)灶用三種類件型：千①濃縮；②小分主子溶偷質(zhì)的斃分離則；③大分子辭溶質(zhì)的洋分級。1．回收窄電泳旱涂漆包污水脊中的僑涂料超濾在來金屬電蟲泳漆過錘程中的目應(yīng)用2．含油專污水盡的回疼收超濾過鏈程處理蕉含油污躍水3．果汁伏的澄交清果汁攻澄清負(fù)新舊揪工藝獸比較交（a）傳術(shù)統(tǒng)工衰藝，(b然)超濾襪新工導(dǎo)藝4．血清解白蛋完白的浙提取用超濾堂技術(shù)提饅取血清孫白蛋白末工藝5．紡織貪工業(yè)丘污水接的處客理（1）聚乙詠烯醇匠（PV滾A）退漿涉水的回兵收；（2）染色污亭水中染睡料的回衡收；（3）羊毛罰清洗鵝污水檔中回主收羊譽毛脂。第四巷節(jié)浴電滲齒析一、電外滲析原貼理及適伸用范圍1．電滲析商原理電滲析止過程示禽意圖表電位愚差為籃推動貝力2．電極反剩應(yīng)陽極和宵陰極上淡所發(fā)生歪的反應(yīng)詢分別是茫氧化反喝應(yīng)和還忍原反應(yīng)庭。以NaC絲式l水溶液添為例，五其電極匠反應(yīng)為燃：陽極游：20敏H-1－2e：→[O]感+H2OCl-－e→[Cl劍]H++C遭l-→HCl陰極：2H經(jīng)+2融e撇→H2Na++婦OH-→Na線OH3．極焦化現(xiàn)僻象當(dāng)操焦作電捕流極愉化現(xiàn)蘭象大熟到一準(zhǔn)定程庫度時中，膜爽內(nèi)離閉子遷灑移被強化叢，就啦會在窗膜附于近造廟成離脾子的置“真毀空”晝狀態(tài)格，在梳膜界被面處將迫軌使水封分子待離解霸成H+和OH-離子補來傳致遞電馬流，炮使膜午兩側(cè)信的pH值發(fā)郊生很午大的饞變化貞，這糕一現(xiàn)賀象稱衛(wèi)為極互化。極化大的危聞害：①Ca2+、Mg2+等離僅子時延將形踐成沉嗓淀；②膜電畫阻增大，降蓋低分昂離效墊率。4．離子論交換聽膜可分為扶三類：（1）均相揉離子若交換背膜；（2）非均絡(luò)相離反子交茂換膜；（3）半均相虛離子交真換膜。對離子譽交換膜讀的要求秀是：①有良搭好的慶選擇糊透過見性；②膜電謠阻應(yīng)蹤蝶低，喇膜電競阻應(yīng)參小于予溶液鉤電阻箏；③有良罩好的謀化學(xué)妥穩(wěn)定席性和直機械勺強度來；有姨適當(dāng)隙的孔埋隙度疏。5．電滲捎析的嗚特點：①只對電娃解質(zhì)的價離子起升選擇遷恥移作用宗；②除鹽化過程擦中沒捐有物臨相的沈變化過，因咳而能累耗低謀；③沒有對璃環(huán)境的冷污染，濃屬清潔組工藝；④電滲析訂過程是妻在常溫危常壓下扔進行的犁。6．電滲析煮的適用卻范圍：①可作為離碼子交換句工藝的孝預(yù)除鹽攜處理，竹制取初創(chuàng)級純水強。②將污水功中有用浙的電解汽質(zhì)進行扮回收，赤并再利流用；③改革原粘有工藝矛，采用裝電滲析束技術(shù)，泡實現(xiàn)清關(guān)潔生產(chǎn)沒。二、玩電滲棄析的躁流程各種電摘滲析器勻的組合維方式示瞧意圖直流式輩電滲析欠除鹽流館程循環(huán)式分電滲析表除鹽流乎程部分循執(zhí)環(huán)式電士滲析除比鹽流程三、電遙滲析技暴術(shù)的應(yīng)懸用（１）咸水脫站鹽制淡林水電滲姻析脫描鹽生禽產(chǎn)淡鋪水的窯工藝鈔流程1-滲析槽純；2-冷凝器椒；3-濃縮地罐；4-結(jié)晶拴罐；5-渦輪紙機；6-鍋爐；7-濃液慈槽（2）重金醉屬污密水處續(xù)理電滲析戀處理電匙鍍含鎳眠污水工晴藝流程（3釣）純凈味水的墨生產(chǎn)（4）在食世品工壺業(yè)中邊的應(yīng)聰用（5）其他應(yīng)舊用第五節(jié)微濾一、微沙濾原理微濾膜絹各種截餃留作用娃示意圖二、流影響偽微濾蒼膜分考離效膽果的策因素（1蛾）孔堵只塞：①機械傲堵塞；②架欺橋；