第五講物化處理法吸附法離子交換法膜析法

第五講物化處理法吸附法離子交換法膜析法第1頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月物化處理法：反滲透法、離子交換法（水的軟化）濕真密度、濕視密度P321概念：交換容量、交換度第2頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月1、主要內(nèi)容：吸附、離子交換、萃取、膜析2、重點(diǎn)與難點(diǎn)：*吸附法、離子交換、萃取和膜析的基本概念；*處理原理和規(guī)律；*主要設(shè)備及結(jié)構(gòu)；適用的范圍。第3頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)吸附法固體表面有吸附水中溶解及膠體物質(zhì)的能力，比表面積很大，表明被吸附物的量與濃度之間的關(guān)系為吸附等溫式。吸附物理吸附：范德華力

化學(xué)吸附：化學(xué)鍵在污水處理中，往往是幾種吸附的綜合結(jié)果。第4頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月一定的吸附劑所吸附物質(zhì)的數(shù)量與此物質(zhì)的性質(zhì)及其濃度和溫度有關(guān)。弗勞德利希(Freundlich)吸附等溫式朗格繆爾(Langrnuir)吸附等溫式第5頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月衡量吸附過程主要指標(biāo)吸附能力：用吸附量來衡量

吸附速度：決定污水與吸附劑接觸時(shí)間多孔性吸附劑的吸附過程顆粒外部擴(kuò)散階段孔隙擴(kuò)散階段吸附反應(yīng)階段吸附速度一般取決于這兩點(diǎn)影響吸附的因素溶液濃度a.前面的等溫式b.顆粒外部擴(kuò)散速度與溶液濃度成正比

吸附劑顆粒大小因此顆粒越小，外部擴(kuò)散速度越快。第6頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月吸附劑吸附劑的種類很多。常用是活性炭和腐植酸類吸附劑。生產(chǎn)中應(yīng)用的活性炭粉末狀吸附能力強(qiáng)，便宜，再生困難顆粒狀較貴，可再生，并且使用時(shí)的勞動條件較好。

第7頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月吸附柱的類型第8頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒狀活性炭顆粒狀活性炭使用一段時(shí)間后，吸附了大量吸附質(zhì)，逐步趨向飽和并喪失工作能力，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換或再生。再生是在吸附劑本身的結(jié)構(gòu)基本不發(fā)生變化的情況下，用某種方法將吸附質(zhì)從吸附劑微孔中除去，恢復(fù)它的吸附能力。活性炭的再生方法:加熱再生法、化學(xué)再生法。目前我國活性炭供應(yīng)較緊張，再生設(shè)備較少，再生費(fèi)用較貴，限制了活性炭的廣泛使用。第9頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月活性炭再生爐第10頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)再生法第11頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月腐植酸類吸附劑

用作吸附劑的腐植酸類物質(zhì)：天然的富含腐植酸的風(fēng)化煤、泥煤、褐煤等；將富含腐植酸的物質(zhì)用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┲苽涑傻母菜嵯禈渲?。腐植酸類物質(zhì)能吸附工業(yè)廢水中的許多金屬離子，如汞、鉻、鋅、鎘、鉛、銅等。腐植酸類物質(zhì)在吸附重金屬離子后，可以用H2SO4、HCI、NaCl等進(jìn)行解吸。目前，這方面的應(yīng)用處于試驗(yàn)、研究階段，存在吸附(交換)容量不高，pH值適用范圍較窄，機(jī)械強(qiáng)度低等問題，需要進(jìn)一步研究和解決。第12頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月吸附工藝和設(shè)備

吸附的操作方式間歇式：主要用于小量廢水的處理和實(shí)驗(yàn)研究

連續(xù)式：一般都采用連續(xù)的方式。采用設(shè)備為固定床、移動床和流化床第13頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床預(yù)處理染料廢水

第14頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月利用焦碳吸附性的吸附法工藝流程第15頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月水的軟化

水中的Ca2+和Mg2+構(gòu)成水的硬度總硬度——鈣和鎂的總濃度。暫硬度——水中碳酸鹽和重碳酸鹽結(jié)合的鈣鎂所形成硬度，因?yàn)樗鼈冊谥蠓袝r(shí)即分解生成白色的沉淀物。非碳酸鹽硬度（永硬度）——鈣、鎂與水中的氯離子、硫酸根和硝酸根結(jié)合成非碳酸鹽硬度。因?yàn)樗诔合路序v體積不變時(shí)，它們不生成沉淀。第16頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月水的軟化方法

加熱:去除水中碳酸鹽硬度藥劑軟化法:

把所有的鈣、鎂鹽類轉(zhuǎn)化成CaCO3和Mg(OH)2的沉淀而去除。

離子交換法：

把水中的Ca2+和Mg2+轉(zhuǎn)換成Na+，變成NaHCO3、Na3SO4和NaCl這些鈉鹽。第17頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)離子交換法離子交換法是給水處理中軟化和除鹽的主要方法之一。在廢水處理中，主要用于去除廢水中的金屬離子。離子交換的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物（離子交換劑）上的可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學(xué)吸附。第18頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換是可逆反應(yīng)，其反應(yīng)式可表達(dá)為：在平衡狀態(tài)下，反應(yīng)物濃度符合下列關(guān)系式：K是平衡常數(shù)。K＞1，表示反應(yīng)能順利地向右方進(jìn)行。K值越大，越利于交換反應(yīng)，而越不利于逆反應(yīng)。K值的大小能定量地反映在離子交換劑對某兩個(gè)固定離子交換選擇性的大小。第19頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換劑離子交換樹脂——人工合成的高分子化合物，由樹脂本體（又稱母體）和活性基團(tuán)組成。交換離子能與水中帶有同種電荷的反離子進(jìn)行置換反應(yīng)。溶脹現(xiàn)象——常用的陽離子樹脂是棕黃色至褐色的凝膠質(zhì)小球，直徑約0.3～1.2mm，這種樹脂在干燥時(shí)收縮，浸入水中時(shí)膨脹。交聯(lián)度——二乙烯苯在離子子交換樹脂中所占的重要百分?jǐn)?shù)，一般8～20%。第20頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月陰、陽離子交換樹脂

按活性基團(tuán)電離強(qiáng)弱程度強(qiáng)酸性離子性基團(tuán)為－SO3H

弱酸性離子性基團(tuán)為－COOH

強(qiáng)堿性離子性基團(tuán)為≡NOH弱堿性離子性基團(tuán)為－NH3OH、＝NH2OH、—NHOH第21頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換樹脂的性能

目前，我國生產(chǎn)的離子交換樹脂的品種很多，價(jià)格差別很大，而廢水的成份復(fù)雜，要求處理的程度各異，因此，了解離子交換樹脂的性能（密度、溶脹及含水率、離子交換樹脂的有效pH值范圍、交換容量、交聯(lián)度、交換勢）在生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)上都有重大意義。第22頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月1、密度強(qiáng)酸樹脂的濕真密度約1.3g/mL，強(qiáng)堿樹脂約1.1g/mL。濕真密度對交換器反洗強(qiáng)度的大小，混合床再生前分層的好壞影響很大。一般為0.6～0.85g/mL。濕視密度常用來計(jì)算交換柱所需裝填濕樹脂的重量。第23頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月2、溶脹及含水率樹脂吸收水分?jǐn)U散入交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)后，交換活性基團(tuán)即產(chǎn)生離解，并形成水合交換離子，從而使樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔擴(kuò)大。溶脹程度與下列因素有關(guān)：①交聯(lián)度越大則溶脹度越小。②交換活性基越多，吸水性越大，則溶脹度也越大。③可交換離子價(jià)數(shù)越高，溶脹度越小。④同價(jià)離子水合能力越強(qiáng)，則溶脹度越大。第24頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤溶液中離子濃度越大，滲透壓差越小，溶脹就越小。因此，交換基團(tuán)在水中的離解能力越強(qiáng)，溶脹率也越大，弱型樹脂離解能力低，溶脹率也很小。強(qiáng)酸強(qiáng)堿樹脂的溶脹率大小順序：H+＞Na+＞NH4+＞K+＞Ag+；OH-＞HCO3-≈CO32-＞Cl-由Na型轉(zhuǎn)為H+型或由Cl-型轉(zhuǎn)為OH-型時(shí)，體積大約增長5%。第25頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月3、有效pH值范圍由于交換樹脂的活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、弱酸、弱堿型，水的pH值勢必給予影響。

樹脂類型強(qiáng)酸性離子交換樹脂弱酸性離子交換樹脂強(qiáng)堿性離子交換樹脂弱堿性離子交換樹脂有效pH值范圍1—145—141—120—7第26頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月4、交換容量交換容量是離子交換樹脂最重要的性能，它定量地表示樹脂交換能力的大小。交換容量單位：交換容量全交換容量工作交換容量第27頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月5、交聯(lián)度

二乙烯苯在離子子交換樹脂中所占的重要百分?jǐn)?shù)，一般8～20%。6、交換勢當(dāng)含有多種離子的廢水同離子交換樹脂接觸時(shí)，交換勢大的離子必然最先同樹脂上的離子進(jìn)行交換。第28頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換樹脂的類型離子交換樹脂

強(qiáng)堿弱堿強(qiáng)酸弱酸凝膠型大孔型等孔型苯乙烯系類丙烯酸系類按交換性質(zhì)

按樹脂結(jié)構(gòu)

按合成樹脂母體

第29頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換樹脂的比較1苯乙烯系、丙烯酸類離子交換樹脂比較①水處理中主要用以苯乙烯系為基礎(chǔ)的樹脂。②在地表水除鹽方面由于丙烯酸樹脂的工作交換容量高，抗污染性能好，化學(xué)穩(wěn)定性高，再生效果好，近年來廣泛應(yīng)用。③對弱酸（-COOH）樹脂只能選用丙烯酸類；對強(qiáng)酸（-SO3H）只選苯乙烯類。④對陰離子交換樹脂也是：當(dāng)水中有機(jī)物含量高時(shí)應(yīng)考慮抗污染性能好的丙烯酸強(qiáng)堿樹脂；在電站冷凝水處理過程中選用苯乙烯強(qiáng)堿樹脂。第31頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月2凝膠型、大孔型、等孔型樹脂性能比較①凝膠型：在那些高交聯(lián)部分易被有機(jī)物阻塞污染的部分，交換時(shí)較大的離子或能擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部，但再生時(shí)不能出來，形成“中毒”。凝膠型樹脂干燥時(shí)縮孔，在非水體系中不能使用。第32頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月②大孔樹脂：大孔樹脂的大孔結(jié)構(gòu)是樹脂網(wǎng)絡(luò)骨架中所固有的，并非由于溶脹產(chǎn)生，無論干濕都存在，比凝膠樹脂更多更大的微孔，因而比表面積大，在交換過程中離子容易擴(kuò)散，交換速度快、效率高、穩(wěn)定性高、抗污染。③等孔樹脂先制成低交聯(lián)度（1～2%）大孔樹脂，然后在高分子功能基反應(yīng)中利用傅氏反應(yīng)生成比較均勻的交聯(lián)。體積交換容量不會降低。第33頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月1離子交換過程第34頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換的過程:①水中的離子B+向樹脂表面遷移。②離子B+擴(kuò)散通過樹脂表面厚度為δ1的水膜。③B+進(jìn)一步通過交聯(lián)網(wǎng)向內(nèi)部擴(kuò)散到交換部位。④在交換位置上B+和A+發(fā)生交換反應(yīng)。⑤A+從樹脂內(nèi)部擴(kuò)散運(yùn)動到樹脂表面。⑥A+擴(kuò)散穿過樹脂表面的水膜。⑦A+從液膜表面擴(kuò)散進(jìn)入主體水溶液中。第35頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月2離子交換帶

交換帶:樹脂床的厚度恰好足夠使容積△V的水流過時(shí)完成去除，其中全部鈣離子的任務(wù)，這個(gè)厚度的樹脂稱為交換帶。第36頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換軟化法1、鈉離子交換軟法軟化反應(yīng)

再生反應(yīng)

第37頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月2、氫離子交換脫堿軟化法軟化反應(yīng)

再生反應(yīng)

第38頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月提高堿度的方法a.①脫氣塔去除CO2↑，先除掉弱酸H2CO3②再加NaOH.b．氫型樹脂和鈉型樹脂并聯(lián)起來軟化水——?dú)溻c并聯(lián)系統(tǒng)。第39頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月3、弱酸性樹脂軟化特點(diǎn)

：①只能去除碳酸鹽硬度。②對NaHCO3幾乎不發(fā)生作用。③再生效率很高。反應(yīng)：

第40頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月①反應(yīng)生成的H2CO3只有極少量離解為H+，不影響樹脂的可交換。②羧基對Ca2+的親合力比對Na+的親合力大得多，不能與Na+發(fā)生交換反應(yīng)，故去除NaHCO3的能力很低③弱酸樹脂對于水中非碳酸鹽硬度以及鈉鹽等中性鹽也基本上不起反應(yīng)。第41頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月④羧酸樹脂不僅去除碳酸鹽硬度，也起了去除堿度的作用，使反應(yīng)后軟水中的殘余堿度為0.2～0.4meq/L,羧酸樹脂軟化水的腐蝕性也好，這是它比強(qiáng)酸樹脂優(yōu)越的一點(diǎn)。⑤-COO-與H+絡(luò)合所產(chǎn)生的羧酸根-COOH離解度很小，在HCl的抵制下基本不離解，再生反應(yīng)能自動進(jìn)行⑥缺點(diǎn)：弱酸樹脂的電離能力弱，離子交換速度比較慢，當(dāng)水流速度過大時(shí)，導(dǎo)致工作交換容量顯著下降。第42頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月4、氯—鈉型離子交換法這種系統(tǒng)先用強(qiáng)堿性氯型樹脂去除水中堿度，然后用強(qiáng)酸性鈉型樹脂去除水中硬度。反應(yīng)

第43頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換軟化法

影響樹脂工作交換容量的有關(guān)因素

1、鈉型樹脂①增加再生劑的用量，可以提高樹脂的工作交換容量。②當(dāng)再生劑用量固定時(shí)，如延長原水在樹脂層中的停留時(shí)間，即降低軟化時(shí)的過濾速度可以提高工作交換容量。

第44頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月③在同樣的再生劑用量下，對于允許Ca2+泄漏量較大的軟化處理（即軟化水質(zhì)允許較差），工作交換容量可以提高一些。④在同樣的再生劑用量用原水含鹽量大致相同的情況下，對于Na+含量較高的原水，樹脂的工作交換容量要小一些。第45頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月2、氫離子交換樹脂

①提高再生劑用量②加長原水在樹脂層中的停留時(shí)間。③對允許泄漏濃度較大的軟化處理。④采用HCl再生所得到的工作交換容量比采用H2SO4再生所得到的工作交換容量高。⑤對于泄漏離子Na+的泄漏濃度的限制，必然要降低樹脂的工作交換容量。第46頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換的工藝和設(shè)備離子交換裝置

固定床連續(xù)床

單層床雙層床混合床移動床流動床按進(jìn)行方式

第47頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換的工藝和設(shè)備廢水處理的離子交換系統(tǒng)

預(yù)處理設(shè)備：用于去除懸浮物、防止離子交換樹脂受污染和交換床堵塞，一般采用砂濾器。離子交換器

再生附屬設(shè)備：再生液配制設(shè)備。第48頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月固定式離子交換裝置第49頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)式離子交換裝置兩塔式移動床

三塔式移動床第50頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換的運(yùn)行操作包括4個(gè)步驟：交換、反洗、再生、清洗。1、交換交換過程主要與樹脂層高度、水流速度、原水濃度、樹脂性能以及再生程度等因素有關(guān)。2、反洗反洗的目的在于松動樹脂層，使注入的再生液能分布均勻，同時(shí)及時(shí)清除積存在樹脂層內(nèi)的雜質(zhì)、碎粒和氣泡。反洗使樹脂層膨脹40～60%，反沖流速約15m/h，歷時(shí)約15min。第52頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月3、再生再生液濃度對樹脂再生程度有較大影響。食鹽再生液濃度：5～10%鹽酸再生液濃度：4～6%硫酸再生液濃度：＜2%，以免再生時(shí)生成CaSO4粘著在樹脂顆粒上。4、清洗清洗是將樹脂層內(nèi)殘留的再生廢液清洗掉，清洗水量一般為樹脂體積的4～13倍。

第53頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月固定床離子交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算

FhE=Q(C0-C)T式中：F—離子交換器截面積，m2；h——樹脂層高度，m；E——交換樹脂的工作交換容量，一般是全交換容量的60～80%(mmol/L)；Q——廢水平均流量，m3/h；C——出水濃度，mmol/L；T——交換周期，h。

第54頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月離子交換樹脂應(yīng)用的五個(gè)類型：

1、轉(zhuǎn)換離子組成，回收貴金屬離子，或匯集有毒害的離子。2、濃縮離子的濃度將廢液中低濃度微量物質(zhì)進(jìn)行富集濃縮。3、廢水脫鹽和酸、堿廢水處理

第55頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月4、提純分離溶液中同時(shí)會有Cr2O72-、SO42-、NO3-、Cl-通過陰離子交換柱，根據(jù)吸附選擇性Cr2O72-先洗脫下來，固定陰離子Cr2O72-＞

SO42-＞NO3-＞Cl-。5、其它作某些化學(xué)過程的催化劑、脫水劑、吸附劑。例：第56頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)膜法水處理技術(shù)膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質(zhì)的方法的統(tǒng)稱。目前有擴(kuò)散滲析法(滲析法)、反滲透法、超過濾法和電滲析法等。第57頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月滲析法

用羊皮紙包裹一個(gè)穿孔杯，杯中滿盛鹽水，放在一個(gè)盛放清水的燒杯中（見圖7-1），隔上一段時(shí)間，燒杯內(nèi)的清水帶有咸味，表明鹽分子已經(jīng)透過羊皮紙進(jìn)入清水。如果把穿孔杯中的鹽水換成糖水，則會發(fā)現(xiàn)燒杯中的清水不會帶甜味。把鹽和糖的混合液放在穿孔杯內(nèi)，并不斷地更換燒杯里的清水，能使混合液中的糖和鹽得到分離。這種方法叫滲析法，起滲析作用的薄膜，因?qū)θ苜|(zhì)的滲透性有選擇作用，叫半透膜。第58頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月半透膜滲析作用有三種類型①依靠薄膜中“孔道”的大小分離大小不同的分子或粒子。

②依靠薄膜的離子結(jié)構(gòu)分離性質(zhì)不同的離子，例如離子交換樹脂做成的薄膜。③依靠薄膜的有選擇的溶解性分離某些物質(zhì)。一種薄膜只要具備上述三種作用之一，就能有選擇地讓某些物質(zhì)透過而成為半透膜。在廢水處理中最常用的半透膜是離子交換膜。第60頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月在膜析法中，物質(zhì)透過薄膜需要?jiǎng)恿?，目前利用的有三種動力：①分子擴(kuò)散作用；②電力；③壓力。反滲透法和超過濾法都要把水加壓。電力滲析法：用電力。滲析法：依靠分子自然擴(kuò)散的擴(kuò)散滲析法，簡稱滲析法。第61頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透法反滲透法是一種借助壓力促使水分子反向滲透，以濃縮溶液或廢水的方法。第62頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透原理

如果將純水和鹽水用半透膜隔開（如下頁圖)，此半透膜只有水分子能夠透過而其他溶質(zhì)不能透過，則水分子將透過半透膜進(jìn)入溶液（鹽水），溶液逐漸從濃變稀，液面則不斷上升，直到某一定值為止。這個(gè)現(xiàn)象叫滲透。高出于水面的水柱高度是由于溶液的滲透壓所致。如果我們向溶液的一側(cè)施加壓力，并且超過它的滲透壓，則溶液中的水就會透過半透膜，流向純水一側(cè)，而溶質(zhì)被截留在溶液一側(cè)，這種方法就是反滲透法。第63頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月任何溶液都具有相應(yīng)的滲透壓，其數(shù)值決定于溶液中溶質(zhì)的分子數(shù)，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：當(dāng)完全解離時(shí)，等于陰、陽離子的總數(shù)；對非電解質(zhì)，則=1第65頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透膜透過機(jī)理

1、氫鍵理論這是由里德（Reid）等人提出，并用醋酸纖維膜加以解釋。在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點(diǎn)——羰基上氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來并轉(zhuǎn)移到下一個(gè)活化點(diǎn)，并形成新的氫鍵。通過這一連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的致密活性層，而進(jìn)入膜的多孔層，由于多孔層含有大量的毛細(xì)管水，水分子能暢通流出膜外。

第66頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、優(yōu)先吸附——毛細(xì)孔流理論索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附—毛細(xì)孔流理論。以氯化鈉水溶液為例，溶質(zhì)是氯化鈉、溶液是水，膜的表面能選擇性吸水，因此水被優(yōu)先吸附在膜表面上，而對溶質(zhì)氯化鈉排斥。在壓力作用下，優(yōu)先吸附的水通過膜，就形成了脫鹽過程。第67頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、溶解擴(kuò)散理論朗斯代爾（Lonsdale）和賴?yán)≧iley）等人提出溶解擴(kuò)散理論。溶劑和溶質(zhì)透過膜的機(jī)理是由于溶劑與溶質(zhì)在膜中的溶解，然后在化學(xué)位差的推動下，從膜的一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行擴(kuò)散，甚至透過膜。溶質(zhì)和溶劑在膜中的擴(kuò)散服從菲克（Fick）定律，這種模型認(rèn)為溶質(zhì)和溶劑都可能溶于均質(zhì)或非多孔型膜表面。以化學(xué)位差為推動力（常用濃度差或壓力差來表明），分子擴(kuò)散使它們從膜中傳遞到膜下部。第68頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù)，而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比水分子的擴(kuò)散系數(shù)小得越多，高壓下水在膜內(nèi)的移動速度就越快，因而透過膜的水分子數(shù)量就比通過擴(kuò)散而透過去的溶質(zhì)數(shù)量更多。第69頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透膜要具備的性能

1、單位面積上透水量大，脫鹽率高。2、機(jī)械強(qiáng)度好，多孔支撐層的壓實(shí)作用小。3、化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕。4、結(jié)構(gòu)均勻，使用壽命長，性能衰降慢。5、制膜容易，價(jià)格便宜，原料充足。常用的反滲透膜有：醋酸纖維素膜、芳香聚酰胺膜，目前用于脫鹽方面的幾種反滲透膜第70頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的反滲透膜有：醋酸纖維素膜、芳香聚酰胺膜，目前用于脫鹽方面的幾種反滲透膜的性能參見下表。第71頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透裝置反滲透的裝置主要有：板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式。反滲透裝置一般都由專門的廠家制成成套設(shè)備后出售。在生產(chǎn)中，根據(jù)需要予以選用。第72頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

反滲透工藝參數(shù)料液的狀態(tài)參數(shù)

化學(xué)工程參數(shù)濃差極化

膜的清洗與保存

第73頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月料液的狀態(tài)參數(shù)①溶液的濃度②溶液的滲透壓③懸浮固體懸浮固體的顆大小及含量直接影響反滲透過程的正常進(jìn)行。④化學(xué)反應(yīng)性指料液對膜是否會產(chǎn)生有害化學(xué)反應(yīng)，如果會將會使膜損壞。第74頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤微生物作用在料液中含細(xì)菌或微生物時(shí)，會對膜起退化作用。⑥pH值各種膜都有一定的pH值適宜范圍，料液的pH值超過這種范圍時(shí)，會對膜產(chǎn)生有害作用或使膜發(fā)生水解。醋酸纖維素膜：3～8；杜邦型尼龍中空纖維膜：1.5～12；芳香聚酰胺膜：4～10。第75頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月⑦溫度反滲透過程是有升溫的，溫度上升對反滲透過程是有利的，但溫度過高對膜產(chǎn)生有害作用。⑧粘滯性⑨物理和化學(xué)預(yù)處理過濾、pH調(diào)節(jié)、清毒預(yù)處理第76頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)工程參數(shù)①設(shè)備的產(chǎn)率即產(chǎn)水量，常以m3/d表示。②溶劑的流速即膜的產(chǎn)水量——膜通量，常以m3/（m2·d）表示。③分離程度④使用的壓力⑤高壓邊的流速應(yīng)使水流達(dá)到紊流狀態(tài)，雷諾數(shù)（Re）應(yīng)在5000以上，最好能達(dá)到10000。第77頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月濃差極化在反滲透運(yùn)行過程中，膜表面由于水分不斷滲透，溶液深度升高，與大部分料液之間產(chǎn)生濃度差，嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生很高的濃度梯度，造成“濃差極化”現(xiàn)象。濃差極化會使膜的表面滲透壓增加，導(dǎo)致產(chǎn)水量和脫鹽率下降。第78頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月膜的清洗與保存

清洗：①用稀鹽酸（pH2?3，對CA）沖洗②用各種絡(luò)合劑如檸檬酸、過硼酸、亞硫酸氫鈉、六偏磷酸等防止鐵、錳、碳酸鹽結(jié)垢物的形成。③對芳香聚酰胺中空纖維膜，可加氨使料液pH達(dá)8?9，以防止鐵和碳酸鹽引起的結(jié)垢。④對板框式和螺旋式裝置，可采用高流速水沖洗。第79頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

保存：①用100%的濕度，必須浸漬于水中。②為防止水解，將保存液的pH值調(diào)至4.5?5.0。③為防止微生物的危害，用硫酸銅溶液，5%的食鹽水與醋酸混合液、甲醛、亞甲基二硫代氰酸鹽，都是有效的。第80頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透的動行操作

1、引起膜污染的原因：①料液中原有的以親水狀態(tài)存在的懸浮污染物，在水透過膜面時(shí)，被吸附在膜面上。②料液中本來處于非飽和狀態(tài)的溶質(zhì)，隨著水透過膜后濃度提高變成飽和狀態(tài)，而吸附在膜面上。③在膜分離過程中，在接近膜面處可形成一定厚度的液相界面層，該層中溶質(zhì)的濃度與原料液中溶質(zhì)濃度不同，前者濃度要比后者高，隨著濃度梯度的增加，會產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，使溶質(zhì)在膜面上析出，造成膜的污染。第81頁，課件共90頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、常用的清洗方法①物理清洗方法a、用淡水沖洗膜面，在低壓下從高速流沖洗膜面30min。b、用空氣與水混合的高速氣、液流噴射清洗。c、海綿球清洗膜面（在管式膜組件中）