真空脱气膜MD(课堂PPT)
薄膜物理与技术-1真空技术基础PPT课件
目录
• 真空技术基础 • 真空获得技术 • 真空测量技术 • 真空镀膜技术 • 薄膜性能检测技术
01 真空技术基础
真空定义与特性
真空定义
真空是指在给定的空间内，气体压力 低于一个大气压的状态。在真空技术 中，通常使用托斯卡或帕斯卡作为压 力单位。
真空特性
而实现气体的压缩和排除。
分子泵特性
抽气速率高、工作压力范围广、无 油污染、维护简单等。
分子泵分类
直联型分子泵、侧流型分子泵、复 合型分子泵等。
扩散泵抽气原理与特性
扩散泵抽气原理
利用加热的吸气剂将气体分子吸 进吸气剂表面，再通过扩散作用 将气体分子从吸气剂表面传递到 泵的出口，从而实现气体的排除。
扩散泵特性
真空技术的分类与应用
真空技术的分类
根据应用需求，真空技术可分为真空镀膜、真空热处理、真空电子器件制造等。
真空技术的应用
真空技术在科学研究、工业生产、航空航天、电子工业等领域有广泛应用，如 电子显微镜、太阳能电池、平板显示器的制造等。
02 真空获得技术
机械泵抽气原理与特性
机械泵抽气原理
机械泵分类
真空具有低气体压力的特性，这使得 物质在真空中表现出不同的物理和化 学性质。例如，气体分子间的碰撞减 少，气体分子的平均自由程增加。
真空的度量与单位
真空度
真空度是指真空空间内的气体压 力，通常用压力范围来表示，如 低真空、中真空、高真空和超高 真空。
真空单位
常用的真空单位有帕斯卡（Pa）、 托斯卡（Torr）和巴（bar）。1 Torr = 133.322368 Pascal。
利用高速旋转的叶轮将气体吸入，通 过压缩和排出来实现气体压缩和排除。
真空脱气机与脱气膜
真空脱气机真空分离的原理真空脱气装置是根据真空分离的原理，通过在一个特定真空罐内对水进行自动化处理，使气体跟水完全分离，一体化的补水系统可作为一种选择，使用在供暖、制冷及太阳能系统中，用于集中脱气，降低腐蚀，是系统及设备安全稳定运行的可靠保证。
VENTO喷射式真空脱气机工作时，系统水或补水通过泵的抽吸作用进入真空罐，当真空罐充满水后，入口侧电磁阀自动关闭但泵仍继续运行几秒钟，脱气机的特制真空罐内形成负压，系统水经特制的喷射管旋转喷射入真空罐，并被迅速雾化打散。
根据亨利定律，当压力降低时，气体的溶解度会减小，致使水中的游离气体和溶解气体被释放出来，聚集在真空罐的顶部，此时进水电磁阀再次打开，新水进入罐内，聚集在真空罐顶部的气体通过自动排气阀排出。
而脱气后的水一方面参加系统循环，另一方面因其具有很强的吸收能力，又将系统中的气体，不论是游离的还是溶解的气体吸收，当水再次进入脱气机时，气体又被脱除，如此周而复始，将系统中的气体全部排出。
作为真空脱气技术的先锋，VENTO喷射式真空机几乎可以完全排除系统中的气体，有效提高供热、制冷效率、消除水泵气蚀、降低系统噪音、避免气阻、防止氧气对管道及设备的腐蚀，保证系统稳定可靠运行，延长设备使用寿命，节省用户投资。
空气在水中存在形式：空气的聚集气体停滞在最高点——在系统充水的过程中，由于气体密度较小，气体被排挤到系统最高点，此时，如果系统的排气阀关闭或存在故障，则聚集在最高点的气体不能被排放。
这种情况下，聚集的部分空气会溶解到水里，导致气体在水中呈过饱和状态，所以在系统加热时，水的溶解度降低，在循环过程中便释放出气泡。
大游离气泡存在于流动的水中——在水的流动过程中，水携带大量气泡，在通常情况下，管道内流体中气泡分离困难，如果要分离并收集这些气泡，必须在特殊的装置中进行。
微小游离气泡体积小但数量巨大——肉眼很难发现微小气泡，但微小游离气泡大量存在使水呈现乳白色。
当水流动时，气泡以特殊的方式被携带，我们只能通过特殊的分离装置才能将它们分离。
最新真空技术简介PPT课件
教学内容
真空基本知识和技能介绍：真空概述、真空单位、不同真 空区域的划分以及他们对应的物理现象等、真空的获得、 机械泵油扩散泵工作原理、真空的测量、热偶真空计和电 离真空计工作原理、几种不同的真空检漏的方法等。
低气压下高电压放电、定容法和静态升压法的原理介绍。 仪器结构的介绍：DM300型镀膜机的结构和各主要部分的功
•1）直线A平行于T轴，说明压强是恒量,它不随时间而变化，表明系统既无放气也 无漏气。 •2）曲线B开始上升较快而后渐渐变成平行于T轴的直线。这说明系统只有放气而 无漏气，气压较低时放气速率较大，达到某一气压值时，放气速率和吸气速率相 等，达到平衡，曲线即趋于水平直线。 •3)直线C是一斜率为 的直线。这说明系统只有漏气。 •4）曲线D开始上升较快，而后渐渐减慢，最后变成直线，这说明系统既有放气也 有漏气，曲线D是B和C的叠加。
检漏还有许多方法，最快捷、灵敏的是氦质谱检漏。把示踪气体（一般用氦 气）喷在真空容器外面，用仪器去检测容器内是否含有示踪气体。这种方法不 仅灵敏度高，而且可以确定漏气部位。
放电原理和现象
低压气体在高压电场中被电离而导电，并发生辉光放电现象，辉光的颜色、形 状，亮度将随着气压的不同而改变。将一封有金属电极的玻璃放电管接入真空 系统中，加上高压后就可以通过放电现象来粗略地估计真空度。
对于玻璃系统，在真空度低于0.1Pa时，可用高频电火花真空测定仪，打开电 源后，探头出现杂散的紫色火花，如遇漏孔，杂散火花变成一束明亮的光柱， 并在漏孔处出现亮点。
对于金属系统或真空度高于0.1Pa的玻璃系统，不能使用高频电火花真空测定 仪来检漏。这时可用酒精、丙酮、甲醇等挥发性液体涂在怀疑有漏孔处，遇 上漏孔时，挥发气体进入系统，系统的真空度会突然下降，这是漏孔相对较大 时的方法。对特别微小的漏隙，如在高真空系统，能达到高真空但达不到设计 要求，这时可采用静态升压法，但此法也只能判断是否漏气，不能确定漏气的 部位。Βιβλιοθήκη 高真空的获得和测量实验内容
培训系列之真空技术概况(PPT 108张)
空蒸发和真空涂层技术制作的透镜、玻璃、反 射镜、太阳能电池、各种LSI（大规模集成电路） 等。
前
言
相机镜头
太阳能电池
前
现在最尖端的科学技术的进展，很多受真空技 术所支配的。人类的最终的能源是核聚变，探 索物质结构的大型粒子加速器，今后会更加发 展，预期航天技术等大科学中适用高度的真空 技术，再有超晶格等新材料的合成，真空技术 是不可缺少的。
早期的真空二极管、三极管
技真 术空 的的 发概 展念 与 真 空
皮拉尼真空计、盖德、朗缪尔的汞扩散泵以及 热阴极电离真空计为高真空技术的发展提供了 可能。 热 阴 极 电 离 真 空 计 汞扩散泵
技真 术空 的的 发概 展念 与 真 空
高真空技术的发展一直 延续到第二次世界大战 前后。在1935～1936年 间取得了三项新成果： 气镇泵、油扩散泵以及 冷阴极电离真空计。这 些成果，直至现在仍是 大多数真空系统的常用 部件。
小知识
技真 术空 的的 发概 展念 与 真 空
真空实际使用的第一个进展，是和利用真空与大 气之间的压力差所产生的机械作用力联系在一起 的。葛利克用一个由两个半球合成直径为119cm球 体，内用真空泵抽空，在大气压力作用下在其两 边各用8匹马而不能拉开的这个经典实验证明了大 气的力量。（此即所谓的马德堡半球实验）。后 人把这个原理用于真空邮递线和真空铁路运输。
真空技术概况
东北大学第八期
《真空技术》 培训系列之
一. 真空技术概况 （巴德纯） 二. 真空工程理论基础 （张世伟） 三. 干式真空泵原理与技术基础 （巴德纯） 四. 真空系统组成与设计基础 （刘坤） 五. 真空获得设备原理与技术基础 （张以忱） 六. 真空测量技术基础 （刘玉岱） 七.真空镀膜技术基础 （张以忱） 八. 质谱原理与真空检漏 （刘玉岱） 九. 真空冶金技术基础 （王晓冬） 十. 真空与低温技术及设备 （徐成海）
薄膜物理课件文字
第一章真空的基本知识§1. 真空的定义、单位和真空区域的划分1.真空的定义气体的压强低于一个标准大气压的气态空间一标准大气压：g=980.665 cm/s2\T=273 K时，760mm水银柱高所施加的压强平衡状态下，气体宏观参量的重要关系式：P=nKT P=压强(Pa)2. 真空的单位：(1)帕(Pa) 1 Pa=1 N/M2=10达因/cm2(2)乇(torr)(3)mmHg(4)µbar(微巴) or bar1 torr=1 mmHg= 133.3 Pa1 Pa= 0.75×10-2 torr = 10达因/cm21 µbar= 1 达因/cm2 = 0.1 Pa3. 真空区域的划分(1) 粗真空：1×105 Pa > P >1×103 Pa (大约10 torr)(2) 低真空：1×103~ 1×10-1 Pa(3) 高真空：1×10-1~1×10-6 Pa(4) 超高真空：<1×10-6 Pan< 1010个/cm3，不少高科技器件或材料只能在超高真空下才能获得§2.稀薄气体的基本性质1.气体的三种速率表达式最可几速率：算术平均速率：均方根速率：2.平均自由程的定义：气体两次碰撞之间所走路程的统计平均值a) 考虑到其它气体分子在运动，及气体速率有一定分布，作如下修正：§ 3. 气体的输运1. 抽真空过程中气体流动的三个过程(1) 初始阶段(气压较高、流速较大)出现湍流，起作用的是气体的惯性力(2) 气压较低时：粘滞性流动—各层速度不同，起作用的是层间相互摩擦力(3) 气压更低：分子性流动—分子间相互摩擦可忽略，流动完全有分子与器壁碰撞，即：湍流-粘滞性流动-分子性流动2. 气体量，流量及其表达式(1) 定义：气体量：气体体积×压强，即PV，单位：牛·米-2·米3=牛顿·米流量Q：单位时间流过的气体量Q=PV/t=牛·米/秒(2) 流量表达式：(长圆管道情况)a) 粘滞性流动时：第2章真空的获得§3 机械泵1. 机械泵的Pu : 5*10-4乇机械泵的用途：抽低真空；扩散泵、分子泵的前级真空泵机械泵的结构：由工作室、进气管、排气阀、油腔、气镇阀、马达构成工作室包括：定子、转子、旋片旋片装于转子上并将定子分成三部分：吸气空间；膨胀压宿空间；排气空间。
脱气膜介绍
脱气膜介绍脱气膜介绍脱气膜是控制液体脱气、供气的中空纤维膜组件。
具有致密表皮层的独特中空纤维不透过液体，只透过气体，适合用于液体的脱气、供气。
主要用途· 超纯水的脱氧、脱二氧化碳· 锅炉供水的脱氧· 超声波清洗机用水的除泡处理优良的耐久性脱气膜,具有致密表皮层与内部的支撑层完全融为一体。
并非复合而成的结构。
这种一体化结构，不仅是性能优越，耐久性也很好。
通过采用具有致密表皮层的中空纤维脱气膜，可以将凝结水的产生控制在较低水平。
脱气膜,脱气膜元件,Liqui-Cel® 膜组件脱气膜不同与过滤膜过滤膜过滤超过一定大小的颗粒，水直接透过膜的微孔。
脱气膜只透过气体，而不透过液体。
特征性能参数☆、膜外径：350~360μm☆、膜内径：250~260μm☆、膜壁厚：50μm☆、微孔孔径：0.01~0.2μm☆、透气率：>7.0×10-2(cm3/cm2 ·S· cmHg)☆、孔隙率：45~65%☆、水通量：0.25T/H/支(0.10Mpa/25℃);1T/H/支(0.10Mpa/25℃); 3.5T/H/支(0.10Mpa/25℃);4T/H/支(0.10Mpa/25℃)☆、单支面积：15m2/22 m245m2/50 m2☆、型号：XY-G4040/ XY-G4050/ XY-G6040/ XY-G6050☆、脱除率：≥85%(单级)☆、工作运行跨压≥0.1Mpa脱气膜,脱气膜元件,Liqui-Cel® 膜组件☆、膜材料：采用进口膜丝材料☆、对应大规模化的超纯水供给设备☆、由于不使用氮气，可实现低成本、高效率的运转(进行脱气处理需要使用真空泵作为气体移动的动力源。
)制造方法：不使用一切溶剂和其它添加物质运行条件：单级膜组件：脱气率：85%两级膜组件串联，脱气率：95%·源水要去除游离氯、臭氧等氧化性强于脱气膜组件的物质。
脱气膜原理说明培训
为了提高传质效率，必须采用“中空纤维+编织+ 中心管”的结构，使组件具有比塔更高的KA值。 膜接触器的KA值可以做到填料塔的10倍。
溶解氧DO<1ppb
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谢谢！
- 10 -
。
技术原理
2015
-5-
气体传输膜对比其它膜--过滤/传质
技术原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Difference Between Gas-Transfer Membrane&Other Membranes
其它膜是过滤的概念：得到干净水
气体传输膜是传质的概念：遵守M=KA(ΔP)传质方程，替 代传统的塔器，如：真空塔、汽提塔、吸收塔、吹脱塔等 ，实现气液接触传质。膜接触器本质上是传质单元。
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二 技术特点
-7-
概念1：膜接触器是一个传质单元 Membrane Contactor-- A Mass Transfer Unit
98%硫酸 1.02t/h
酸循环系统
18%硫酸铵 7.7t/h
水 6.3t/h NH30.37t/h
进水 125m3/h [NH3]=3000mg/L
膜脱氨 系统
产水 118.7m3/h [NH3]＜15mg/L
不仅是材料，结构要高效 ，减小传质面积。
双向和多种传质机理同时进行
传质工艺+物料平衡+热量平衡等
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膜接触器结构--巨大的KA值 Membrane Contactor--Huge KA Value M=KA（ΔP）
授权专利号：201320421198.1
脱气膜原理说明培训
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一 技术原理 二 技术特点 三 问题讨论
真空脱气膜MD(课堂PPT)
Outlet Achieved:
< 15 ppb Dissolved O2
18 2020/6/20
MD Introduction
THE END
19 2020/6/20
e
Process O2 Removal. Hybrid or Stand Alone
System
Liqui-Cel
UV
UV
ERCexremcaeotsevsdaOlfr2om O3 CfoOr 2IoRnemBeodvaLlife Extension Conversion
Polisher
Final Filter
4 2020/6/20
Henry&Dalton定律的运用
Henry’s Law DOo2= H1 *Po2
Po2=H2* Ptotal
Vacuum
Dalton’s Law Ptotal=PH2o + PN2 + PO2+……
Gas strip
5 2020/6/20
MD操作模式的发展
Strip gas
12 2020/6/20
纯水系统中可能使用MD 之POU
Liqui-Cel
Pretreatmen t
RO
Vacuum Tower
RO Tank
Reclaim
O2 and CRtBLooaOeRmoc2kpeocivynactlloe
Liqui-Cel Liqui-Cel
DI Tank
Ion Exchang
Membrane Degasify Introduction
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Henry&Dalton定律的运用
Henry’s Law DOo2= H1 *Po2
Po2=H2* Ptotal
Vacuum
Dalton’s Law Ptotal=PH2o + PN2 + PO2+……
Gas strip
5 2020/6/20
MD操作模式的发展
Strip gas
48 Contactor
Water Flow Rate
(gal/min)
0 5 10 15 20 25 30 16
14
1
12 .75
10
8
Shellside
.50
6
4
.25
2
0 0 20 40 60 80 100 110
Water Flow Rate (liter/min)
1028 Contactor
Membrane Area: 15.1 ft2 (1.4 m2) All Polyolefin Contactor
4 x 28-inch Contactor Single Unit Capacity: 5 gpm – 30 gpm (1.1–6.8 m3/h) Membrane Area: 210 ft2 (19.5 m2) Vessel: Polypropylene, Stainless Steel or PVDF
UPW Tank
Polisher No.1
Polisher No.2
UV No.2
UV No.1
CfoOr 2IoRnemBeodvaLlife Extension
Final Filter POU
N2 , O2 Removal
14 2020/6/20
MD 之性能曲线
Water Flow Rate (gpm)
e
Process O2 Removal. Hybrid or Stand Alone
System
Liqui-Cel
UV
UV
ERCexremcaeotsevsdaOlfr2om O3 CfoOr 2IoRnemBeodvaLlife Extension Conversion
Polisher
Final Filter
Membrane Degasify Introduction
Extra-Flow Membrane Contactor Technology
for Gas Transfer
MD
1 2020/6/20
概要
MD的用途 MD的工作原理介绍 MD的使用 MD产品的相关信息
2 2020/6/20
MD的用途
WaterTo Vacuum outlet
Water Strip gas outlet
Water outlet
Strip gas
A
To Vacuum
Water
inlet
B
目前，一般采用C模式
To Vacuum
Water inlet
C
Water inlet
6 2020/6/20
MD工作原理剖析图
Strip gas 高压N2分子
Liquid Outlet
Parallel Configuratio n for Flow
Liquid Outlet
Liquid Inlet
Series Configuratio n for Efficiency
Liquid Inlet
10 2020/6/20
GSMC ＵPW系统一段MD设计模式
进水
Water Flow Rate (gal/min)
50
100
150
200
250
8
6
4
Shellside
2
0 15
25
35
45
55
Water Flow Rate (m3/h)
16 2020/6/20
产品系列
2.5 x 8-inch Contactor
Single Unit Capacity: 0.5 gpm – 3 gpm (0.1 – 0.7 m3/h)
可除去以下气体： 水中溶解的O2 水中溶解的CO2 水中溶解的N2等其他气体 水中由O3转化而来的O2（消毒杀菌尾声）
3 2020/6/20
MD的工作原理
Henry’s Law DO=H *Po2 液体中所溶解的气体量跟此气体在液气 界面上气体空间的分压成正比关系。
Dalton’s Law Ptotal=PH2o +PN2 + PO2+………. 混合气体的总压力等于各种气体分压的 总和。
90 110 130 150 170 190 100
Combo
90
50 mm Hg
90 110 130 150 170 190 100
Combo 95 50 mm Hg
90
Oxygen Removal (%) Oxygen Removal (%)
80
100 mm Hg
85 100 mm Hg
80
70 One Contactor
POU
Liqui-Cel
Liqui-Cel
UV
N2 , O2 Removal
Total Gas Control
and Final Polishing 13
of O2
2020/6/20
纯水系统中MD使用点
Pretreatmen t
No.2RO
Ion Exchange
DI Tank
Recycle
Liqui-Cel Liqui-Cel
PP材质膜壁 水分子
向方流水
各种气体分子
膜 孔 0.03um 只 能 通 过各种气体分子, Strip gas & Vacuum 水分子则不能通过
7 2020/6/20
MD的运转模型
8 2020/6/20
除气膜的制作
300 µm
200 µm
0.03 µm Pore
9 2020/6/20
MD的使用模式设计
234
1
5
出水
进０.７Mp N2
共五组并联，每组２个串联
11 2020/6/20
MD串联系统架构
N2 FEED
PI FI
FI
PRODUCT WATER
SAMPLE
CONTACTOR
CONTACTOR
FEED WATER
PI
PI VAC EXHAUST
CHECK
DRAIN
VALVE VENT/
DRAIN
12 2020/6/20
纯水系统中可能使用MD 之POU
Liqui-Cel
Pretreatmen k
Reclaim
O2 and CRtBLooaOeRmoc2kpeocivynactlloe
Liqui-Cel Liqui-Cel
DI Tank
Ion Exchang
15
25
35
45
75 Two Contactor in Series
15
25
35
45
Temperature 20ºC
Water Flow Rate (m3/hr)
15 2020/6/20
压降曲线：
Pressure Drop (psig) Pressure Drop (psig) Pressure Drop (psig)