第14章膜法 微滤与超滤 电渗析 反渗透 其他膜技术
第14章 膜法 微滤与超滤 电渗析 反渗透 其他膜技术
14.1微滤与超滤 141.1微孔过滤原理与装置 微滤与超滤都是在压差推动力作用下的筛孔分离过程。一般用来分 离分子量大于500的溶质、胶体、悬浮物和高分子物质。 超滤、微滤与反渗透膜及过程特性比较 膜特性 过程特征 过程 结构孔隙率孔径孔密度截流分操作压力 /mm cm 子量 MMPa pH 反渗透不对称 淡水28 200 海水56 超滤不对称|≈6020-10010 103~1060.3-~1051.5~13 微滤对称73~84102~105107109很高 0.2
14.1微滤与超滤 14.1.1微孔过滤原理与装置 微滤与超滤都是在压差推动力作用下的筛孔分离过程。一般用来分 离分子量大于500的溶质、胶体、悬浮物和高分子物质。 超滤、微滤与反渗透膜及过程特性比较 过程 膜特性 过程特征 结构 孔隙率 /% 孔径 /mm 孔密度/ cm-2 截流分 子量 操作压力 /MPa pH 反渗透 不对称 100 200 淡水2.8 海水5.6 4~11 超滤 不对称 ≈60 20~100 1011 103~106 0.3~1.05 1.5~13 微滤 对称 73~84 102~105 107~109 很高 0.2
1、微滤的原理与装置 原料液 1)原理 sO O 2)装置 (1)无流动操作 渗透液 无流动操作 (2)错流操作 原料液 浓缩液 差孕经经经经 渗透液 错流操作
1、微滤的原理与装置 1）原理 2）装置 （1）无流动操作 （2）错流操作 无流动操作 渗透液 原料液 原料液 浓缩液 渗透液 错流操作
14.12微孔过滤膜 结构:微滤膜多数为对称结构,厚度10~150um不等,其中最常见的 是曲孔型,类似于内有相连空隙的网状海绵;另一种是毛细管型,膜孔 呈圆筒状垂直贯通膜面,该类膜孔隙率<5%,但厚度仅为曲孔型1/15 也有不对称的微孔膜,膜孔呈截头圆锥体状贯通膜面,过滤时原水在孔 径小的膜面流过。微滤膜材料:CNCA、PAN、 CA-CTA、PSA、尼龙 等,商品约十几种,400多个规格。 1413超过滤的特点 超滤膜与微滤膜同是多孔膜,虽然前者孔径较小,后者较大,但前 者的工作周期比后者长得多。 原因:微滤是一种静态过滤,随过滤时间延长,膜面上截流沉积不 溶物,引起水流阻力增大,透水速率下降,直至微孔全被堵塞;超滤过 程是一种动态过程,在超滤进行时,由泵提供推动力,在膜表面产生两 个分力:一个是垂直于膜面的法向分力,使水分子透过膜面,另一个是 于膜面平行的切向力,把膜面截流物冲掉。因此,在超滤膜表面不易产 生浓差极化和结垢,透水速率衰减较慢,运行周期相对较长 14.14超过滤装置 超滤装置有板框式,管式,卷式和中空纤维式
14.1.2微孔过滤膜 结构：微滤膜多数为对称结构，厚度10~150um不等，其中最常见的 是曲孔型，类似于内有相连空隙的网状海绵；另一种是毛细管型，膜孔 呈圆筒状垂直贯通膜面，该类膜孔隙率<5%，但厚度仅为曲孔型1/15。 也有不对称的微孔膜，膜孔呈截头圆锥体状贯通膜面，过滤时原水在孔 径小的膜面流过。微滤膜材料：CN-CA、PAN、CA-CTA、PSA、尼龙 等，商品约十几种，400多个规格。 14.1.3超过滤的特点 超滤膜与微滤膜同是多孔膜，虽然前者孔径较小，后者较大，但前 者的工作周期比后者长得多。 原因：微滤是一种静态过滤，随过滤时间延长，膜面上截流沉积不 溶物，引起水流阻力增大，透水速率下降，直至微孔全被堵塞；超滤过 程是一种动态过程，在超滤进行时，由泵提供推动力，在膜表面产生两 个分力：一个是垂直于膜面的法向分力，使水分子透过膜面，另一个是 于膜面平行的切向力，把膜面截流物冲掉。因此，在超滤膜表面不易产 生浓差极化和结垢，透水速率衰减较慢，运行周期相对较长。 14.1.4超过滤装置 超滤装置有板框式，管式，卷式和中空纤维式
14.1.5超过滤膜及作用机理 超滤过程的一般表达式:JRs△P R f=Cb(l-r)J 注:1)对于高浓度大分子溶质,由于浓差极化现象的产生, 上述关系不复存在。 2)对于高浓度大分子溶质,浓差极化后: r=Ch2-g)2-(-q)yp-2104+209q3-0 q 141.6超过滤过程的影响因素 1.膜材料2运行条件
14.1.5超过滤膜及作用机理 超滤过程的一般表达式： ( ) s w f b w b b f b f m s s m w w J J C C (1 R)J C C C R C C P J P P J = = − − = − = = 注：1）对于高浓度大分子溶质，由于浓差极化现象的产生， 上述关系不复存在。 2）对于高浓度大分子溶质，浓差极化后： ( ) ( ) v 5 2 4 3 5 f b r r q C C 2 1 q 1 q 1 2.104q 2.09q 0.95q = = − − − − + − 14.1.6超过滤过程的影响因素 1.膜材料 2.运行条件