第14章_膜分离设备.ppt

2、特点 ① 结构紧凑，装填密度高 ② 制作简单，安装、操作方便 ③ 适合低流速、低压下操作 ④ 制作工艺复杂，膜清洗困难 3、工作过程 原料从端部进入组件后，在隔网中的流道沿平行于中心管方向流动，而透过物进入膜袋后旋转着沿螺旋方向流动，最后汇集在中心收集管中再排出，浓液则从组件另一端排出。 进水口 耐压容器 连接器 膜组件 密封圈 端盖 透过液 浓缩液 4、膜组件的结构与组装 （四）中空纤维式膜器件 1、基本构成 （1）中空纤维膜 将膜材料制成外径为80～400μm、内径为40～100μm的空心管，即为中空纤维膜。 （2）中空纤维膜组件 将大量的中空纤维一端封死，另一端用环氧树脂浇注成管板，装在圆筒形压力容器中，就构成了中空纤维膜组件。 2、特点 ① 结构紧凑，装填密度很高； ② 清洗困难； ③ 中空纤维膜一旦损坏无法维修，只能更换膜组件； ④ 液体在管内流动时阻力很大，易阻塞。 3、工作过程 （1）内压式 料液从空心纤维管内流过，透过液经纤维管膜流出管外，这是常用的操作方式。 （2）外压式 料液从一端经分布管在纤维管外流动，透过液则从纤维膜管内流出。 4、中空纤维膜设备操作 （1）操作过程 过滤、浓缩→反洗→清洗→正洗 （2）操作注意事项 中空纤维组件必须在湿态下使用与保存。长期停用时，用0.5%甲醛或次氯酸钠水溶液保存。 三、电渗析器 （一）电渗析原理和特点 1、电渗析的基本原理 电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。 离子交换膜的选择透过性主要是由于膜上孔隙和膜上离子基团的作用。 膜上的孔隙容许离子进出和通过。 膜上的离子基团容许电性相反的离子通过。 2、电渗析法的特点 （1）耗电能与盐溶液的浓度成正比，不适合与浓溶液 （2）不能除去不带电荷的杂质 （二）电渗析器的结构 1、构造 电渗析器由膜堆、极区和压紧装置三部分构成。 （1）膜堆 膜堆是由相当数量的膜对组装而成的。 膜对：是由一张阳离子交换膜，一张隔板甲（或乙）；一张阴膜，一张隔板乙（或甲）组成。 （2）极区 包括电极、极框和导水板。 （3）压紧装置 压紧装置是用来压紧电渗析器，使膜堆、电极等部件形成一个整体，不致漏水。 2、组装方式 电渗析器的组装是用“级”和“段”来表示，一对电极之间的膜堆称为“一级”。水流同向的每一个膜堆称为“一段”。增加段数就等于增加脱盐流程，也就是提高脱盐效率，增加膜对数，可提高水处理量。 一般有以下几种组装形式：一级一段；一级多段；多级一段；多级多段。 （三）电渗析工艺流程 1.循环操作流程 2.三级连续操作 （四）应用 1.水的纯化 生产制药工艺用水 2.盐溶液浓缩 3.脱除有机物和有机物脱酸 4.废水处理 第3节 超滤与微滤 1、超滤过程 膜: 非对称性膜,表面活性层孔径1~20nm微孔, 能截留分子量500以上大分子或胶体微粒。 原理: 原料液在压差作用下，小分子物质与小分子量 物质透过膜上微孔，流到低压侧，大分子物质被截留。 机理: 筛分 2、微滤过程(微孔过滤) 膜: 微孔,均质的多孔膜,孔径0.02-10μ微孔, 能截留直径为0.05-10μ的微粒或分子量大于106的高分子 原理: 原料液在压差作用下，小分子物质与小分子量物质透过膜上微孔，流到低压侧，悬浮微粒和分子胶体被截留。 机理: 筛分 3、浓差极化 （1）概念 膜传质过程中，靠近膜表面的边界层处会存在浓度梯度或分压差，对于给定的主体流体浓度，边界层阻力的存在降低了膜分离的传质推动力，渗透物的通量也降低。由于传质阻力而引起边界层组分浓度的增加或降低的现象被称为浓差极化。 （2）浓差极化对膜分离过程的不利影响 ①引起渗透压的增大，减小传质推动力； ②增加透过阻力； ③改变膜的分离特性； ④恶化膜的性能； ⑤严重的浓差极化导致结晶析出，阻塞流道，运行恶化。 （3）减轻浓差极化的方法 ①改变流向、提高流速； ②设置湍流促进器； ③脉冲加料法； ④搅拌法； ⑤适当提高原料侧温度。 4、切向流 概念：料液流向与膜平面平行。 5、超滤的影响因数 （1）操作压差(推动力) 压差大，通量大，能耗大; （2）料液流速 采用错流装置，使料液与膜面平行流动，流速高，传质系数大，有利于提高渗透通量。 5、超滤的影响因数 （3）温度 温度高,料液粘度小，扩散系数大，有利于提高渗透通量。 （4）截留液浓度 浓度增加，浓度边界层增厚，易形成凝胶层，使渗透通量减小。 6、应用 （1）水纯化 纯化水、注射用水、眼药水 （