《第十章膜分离精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十章膜分离精选文档.ppt（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十章膜分离本讲稿第一页，共四十三页本章学习目的与要求n了解膜分离的基本原理、各种膜分离的机理和各种分离膜的构造与特性n了解膜组件的构成、膜分离装置及典型流程。n了解各种因素对膜分离的影响。n掌握膜分离过程中浓差极化与膜污染的产生原因与消除方法。n重点掌握膜分离装置的选用。本讲稿第二页，共四十三页10-1 概述v按膜的孔径、传质动力和传递机理n膜分离过程过程孔径推动力传递机制微滤0.0210m压力差约为105Pa筛分超滤0.0010.02m相对分子质量103106压力差105106Pa筛分纳滤1nm相对分子量2001000压力差51051.5106Pa溶解扩散Donnan效应反渗透0.11nm
2、压力差106107Pa优先吸附、毛细管流动、溶解-扩散气体分离无孔压力差106107Pa溶解-扩散渗析13nm浓度差筛分加上扩散度差电渗析相对分子质量200电位差反离子迁移渗透蒸发无孔分压差、浓度差溶解-扩散本讲稿第三页，共四十三页n按动力本质分n以静压力差为推动力的过程微滤（microfiltration,MF)超滤（ultrafiltration,UF）反渗透（reverse osmosis,RO)纳滤（nanofiltration,NF)n以蒸汽分压为推动力的过程膜蒸馏（membrane distillation,MD)渗透蒸发（pervaporation,PV）n以浓度差为推动力的过程
3、渗析（dialysis,D)n以电位差为推动力的过程电渗析（electrodialysis,ED)本讲稿第四页，共四十三页n膜的分类本讲稿第五页，共四十三页n常见膜均质膜非对称性膜微孔对称性膜本讲稿第六页，共四十三页n常见膜铝膜纳米管膜聚酰胺转相膜本讲稿第七页，共四十三页n膜性能v分离透过性分离效率渗透通量通量衰减系数v物化稳定性膜强度压力温度pH耐受性本讲稿第八页，共四十三页10-2 反渗透n反渗透的基本原理渗透与反渗透本讲稿第九页，共四十三页反渗透的传质机理轻键模型水分子逐渐从膜面进入膜内，最后透过膜；溶质通过高分子链间空穴，以空穴型扩散透过膜。本讲稿第十页，共四十三页优先吸附毛细孔流动模
4、型溶解扩散模型溶质先溶解（或吸附）在原料一侧膜表面，然后以扩散的方式通过膜，在膜另一侧表面解吸。可用于通过致密均质膜的传质过程，不要求致密是有孔的。本讲稿第十一页，共四十三页10-2 反渗透n反渗透的浓差极化现象v浓差极化现象v浓差极化对反渗透的影响本讲稿第十二页，共四十三页n反渗透的渗透通量v因素渗透通量的因素：操作压差操作温度料液速度料液的浓缩程度膜材料与结构本讲稿第十三页，共四十三页反渗透的流程和装置反渗透的工艺流程透过液的回收率不高，在工业中很少采用 v一级一段连续式本讲稿第十四页，共四十三页v一级一段循环式部分浓缩液返回进料液贮槽与原有的进料液混合后，再次通过组件分离。因浓缩液中溶质
5、含量较原料液高，所以透过液的质量有所下降。反渗透的工艺流程本讲稿第十五页，共四十三页v一级多段连续式水的回收率提高，浓缩液的量减少，但浓缩液中溶质的含量增大。这种方式得到的浓缩液由于经过多段流动，压力损失较大，生产率下降，为此需增设高压泵。反渗透的工艺流程本讲稿第十六页，共四十三页v一级多段循环式第二段的透过水质较第一段差，这种方法可得到较高浓度的浓缩液。反渗透的工艺流程本讲稿第十七页，共四十三页v多级多段配置对膜的选择更广泛每一级膜两侧的浓差减小，操作压差可以降低对设备的要求降低；但各级多需要泵将料液提高到较高的压力，能耗增加。反渗透的工艺流程本讲稿第十八页，共四十三页10-3 超滤n超滤原
6、理本讲稿第十九页，共四十三页超滤过程的传质模型v筛子模型溶剂的渗透通量：溶质的渗透通量：水的渗透通量：v细孔模型本讲稿第二十页，共四十三页超滤的浓差极化现象v减轻差极化的方法v超滤的浓差极化现象回收率的控制 （单个组件15%,整机50）流动型态和流程的控制 （压降控制在3.924.9MPa）填料法搅拌法扩大扩散系数法本讲稿第二十一页，共四十三页设置湍流促进器脉冲法本讲稿第二十二页，共四十三页影响超滤渗透通量的因素及控制方法v影响因素：操作压差料液浓度料液流速温度截留液浓度操作时间v控制方法选择合适的膜材料料液的预处理膜的清洗本讲稿第二十三页，共四十三页超滤的流程和装置间歇错流v超滤的流程截留液
7、全循环截留液部分循环本讲稿第二十四页，共四十三页连续错流v超滤的流程单段连续操作多段连续操作本讲稿第二十五页，共四十三页超滤和反渗透的主要设备v主要设备 反渗透和超滤操作的基本设备包括预处理过滤器、高压泵、膜组件。其中膜组件是反渗透和超滤操作的主体设备。v膜组件板式管式螺旋卷式中空纤维式本讲稿第二十六页，共四十三页平板式膜组件本讲稿第二十七页，共四十三页管式膜组件本讲稿第二十八页，共四十三页螺卷式膜组件本讲稿第二十九页，共四十三页中空纤维膜组件聚偏乙烯膜组件本讲稿第三十页，共四十三页10-4 电渗析n基本原理本讲稿第三十一页，共四十三页10-4 电渗析n电渗析中的传递过程与伴随过程本讲稿第三十
8、二页，共四十三页10-4 电渗析n离子交换膜的选择透过性空隙作用磺酸型阳膜的空隙结构作用静电作用和扩散作用离子交换膜的选择透过性本讲稿第三十三页，共四十三页0-4 电渗析n电渗析中的电化学过程v电渗析的推动力电位差电极反应膜电位电阻电流阳极阴极本讲稿第三十四页，共四十三页10-4 电渗析n浓差极化v浓差极化和极限电流密度v防治极化的方法v极限电流密度的计算极化时的浓度分布和离子迁移电流极限密度：Z 和DA分别是阳离子A的价数和扩散系，F法拉第常数本讲稿第三十五页，共四十三页10-4 电渗析n电渗析装置v基本结构本讲稿第三十六页，共四十三页n电渗析的主要部件v膜堆v极区v其他部件浓、淡水隔板（a
9、）有回路 （b）无回路1，6料液流道；2，5进水孔；3，8出水孔；4，7隔网本讲稿第三十七页，共四十三页n电渗析的操作流程多级连续电渗析操作间歇电渗析操作单级连续电渗析操作本讲稿第三十八页，共四十三页膜分离技术在食品工业中的应用本讲稿第三十九页，共四十三页10-5 液膜分离技术析n液膜的分类与组成v乳状液膜v支撑液膜乳状液膜示意图支撑液膜示意图v液膜的组成 包括膜溶剂、表面活性剂和活性载体等。本讲稿第四十页，共四十三页n液膜分离机理v无载体液膜分离机理选择型渗透机理选择性渗透与化学反应结合机理萃取与吸附机理v有机载体液膜分离机理逆相迁移和同相迁移逆相迁移同相迁移本讲稿第四十一页，共四十三页n液膜分离操作过程液膜法处理废水流程示意图包括液膜制备、液膜渗透、澄清分离和破乳四部分本讲稿第四十二页，共四十三页请进入第十一章内容n本章总结n本章作业本讲稿第四十三页，共四十三页