膜法水处理实验——超滤膜通量测定
膜法水处理实验
膜法水处理实验一、目的与要求1.1 了解膜分离技术的原理及工艺流程；1.2 了解膜分离技术在水处理中的应用情况。
二、原理膜分离技术是一项高新技术，应用领域十分广阔，目前已广泛应用于水处理、电子、食品、环保、化工、冶金、医药、生物、能源、石油、仿生等领域。
膜分离技术在水处理中的应用主要有：水的深度处理（纯水的制备、直饮水等）；废水回用；造纸废水、染料工业废水、含油废水、乳化油废水、电镀废水、食品工业废水等工业废水的处理膜分离技术是一大类技术的总称。
和水处理有关的主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。
这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理载留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。
在压力驱动下，尺寸较小的物质可以通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，而尺寸较大的物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同大小组分的目的。
表1 几类分离技术及其分离特性表1显示了水中各种种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法。
反渗透主要用来去除水中溶解的无机盐；而超滤则可以去除病毒、大分子物质、胶体等；微滤一般能够去除水中的细菌、灰尘，具有很好的除浊效果。
这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法实验的。
因此，使用超滤或者微滤替代传统的混凝、过滤，为下游反渗透膜提供最大限度的保护，成为近些年来的一个技术热点。
膜的分类：按孔径大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等；按膜材料分为无机膜、有机膜；按膜组件的形式分为卷式膜、管式膜、平板膜、中空纤维膜等。
膜分离技术中存在的主要问题是膜的污染和浓差极化。
膜污染主要是由于处理物料中的微粒、胶体、微生物或大分子与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉淀造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量和膜的分离特性产生不可逆变化的现象。
浓差极化是指被截留的溶质在膜表面处积聚，其浓度会逐渐升高，在浓度梯度的作用下，及近膜面的溶质又以相反方向向料液主体扩散，平衡状态时膜表面形成一溶质分布边界层，对溶剂等小分子物质的运动超阻碍作用。
关于超滤膜检测的方法
关于超滤膜检测的方法摘要：水体污染程度在随发展愈发加剧。
膜分离技术作为近十几年来新型的污水处理方法，超滤膜广泛运用于工业废水和工艺水的处理过程之中，在食品、冶金、医药等行业中有良好的净污分离作用。
因膜分离效果优越，占地面积小，在废水处理领域具有较好的应用前景。
本文在超滤膜的检测方面介绍了膜通量、分子截留率的检测方法，根据国家标准和行业标准为基础，在传统检测的方法上进行系统性的改进，通过自主设计的检测流程，实现了系统性检测，解决了传统人工分布测量、整理、计算的繁杂性。
关键词：超滤膜检测；采集元件；膜通量；分子截留率1概述1.1行业现状随着现代工业发展节奏加快，人民生活水平在不断提升，截至2020年生活污水排放量已经达到571.4亿立方米，同时随着我国污水处理量也表现为逐年增长趋势，每年排放增长率约22%，污水在进行预处理之后，为进一步提高排放水质通常会采用超滤膜进行三次处理，但对超滤膜检测仍然是处于检测手段较为基础的情况。
1.2超滤膜优势①超滤膜可以运用于污水处理、食品行业、冶金、医药制药等多个领域。
②超滤膜再次使用率高，具有分离效率高、净化浓缩效率高等特点。
③超滤膜使用中能耗低，生产周期短，使用整体运行费用低，大幅度降低生产成本，提高企业经济效益。
④占地面积少，操作与维护简便。
1.3行业背景在超滤膜质量检测，检测项目方面拥有国标标准，但在检测设备目前只有相关行业标准。
在十四五规划中出台相关政策、出台相关文件，鼓励智能制造行业的发展，超滤膜检测方法手段系统化发展成为大势所趋，行业标准中指出，为解决膜产品品质参差不齐、鱼龙混杂，处理后的水质不可以进利用的问题，加强了对超滤膜检测的相关标准，因此超滤膜检测系统化发展迫在眉睫。
1.4实验意义为更好地了解超滤膜在生产中或实验室研究中对单片膜，系统性了解质量好坏的方法。
生产中为了解决超滤膜在实际生产中因工艺的误差性或系统性误差，导致的超滤膜质量难以保持持续良品率的问题；实验中为了解决对于新型膜产品铸膜液配比的可行性，进而促进新型膜产品的研发。
水处理膜的测试标准和方法
水处理膜的测试标准和方法一、了解水处理膜膜与膜组件标准分析膜产品按膜分离过程分类为微滤(MF)膜、超滤(UF)膜、纳滤(NF)膜、反渗透(RO)膜及离子交换膜等;按膜组件型式分类可分为平板膜、卷式膜、中空纤维膜(柱式、帘式)及管式膜、碟管式膜等。
二、各种标准2.1 通用标准通用标准包括《膜分离技术术语》(GB/T20103—2006)和《膜组件及装置型号命名》(GB/T20502—2006)。
其中GB/T20103—2006标准界定了膜分离领域包括电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体分离膜及离子交换膜的常用术语，对膜分离技术领域的221条术语进行了定义，适用于膜与膜材料、膜组件、液体分离、气体分离及其他膜分离过程。
GB/T20502—2006标准规定了膜组件及装置型号的命名规则，适用于反渗透、纳滤、超滤、微滤、气体分离膜、电渗析及电去离子装置。
2.2 反渗透(RO)膜标准反渗透膜标准有4项:《中空纤维反渗透膜测试方法》(HY/T049—1999)、《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件》(HY/T054.1—2001)、《中空纤维反渗透技术中空纤维反渗透组件测试方法》(HY/T054.2—2001)和《卷式反渗透膜组件测试方法》(HY/T107—2008)。
HY/T049—1999标准规定了中空纤维反渗透膜除盐率和水通量的测试条件和测试方法，适用于进水为自来水、苦咸水及海水的中空纤维反渗透膜的测试。
在测试前要进行试样制备，将膜丝用环氧树脂粘结于尼龙管或橡皮塞上，然后将固化的膜样装入测试管中在测试装置上进行测试，但对样品的制备及测试管的要求没有做出具体详细的规定或说明。
水通量的测定用量筒和秒表测量，不要求恒温，测得的数据查表换算成25℃时的数值。
标准附录A给出了中空纤维反渗透膜测试装置流程图，附录B给出了醋酸纤维素膜的水通量温度校正因子表。
HY/T054.1—2001标准实施要求与HY/T049—1999标准和HY/T054.2—2001标准配套使用，规定了中空纤维反渗透膜组件的技术要求，适用于纤维素材质膜，对产品规格和尺寸(包括接口尺寸)做出了规定。
超滤膜出水指标
超滤膜出水指标超滤膜（Ultrafiltration Membrane）是一种采用超滤技术进行水处理的膜分离方法。
它具有高效固液分离、低能耗、占地面积小等优势，广泛应用于饮用水净化、工业废水处理、海水淡化等领域。
超滤膜出水指标是衡量超滤膜性能的关键因素，本文将从膜通量、截留率、维持周期等方面探讨超滤膜出水指标的相关内容。
1. 膜通量膜通量是指单位时间内通过膜面积的水量，通常以LMH（升/平方米·小时）表示。
对于超滤膜而言，膜通量的大小直接影响着其处理能力。
一般来说，超滤膜膜通量较高，能够处理更大的水量，但也会导致较高的能耗和膜污染的风险。
因此，超滤膜的设计需综合考虑水处理需求、膜稳定性以及维护成本等因素，选择合适的膜通量。
2. 截留率超滤膜的截留率是指膜对不同溶质（如悬浮固体、胶体、有机物等）的去除效果。
一般来说，超滤膜能够有效去除颗粒物和大分子有机物，其截留率通常高于90%。
但对于小分子溶质（如无机盐、低分子有机物等），超滤膜的截留效果较差，通常在10%至50%之间。
因此，在实际应用中，需根据水源特性和处理要求，综合考虑超滤膜的截留率，以达到所需的水质目标。
3. 维持周期超滤膜维持周期是指膜脏污后需要进行清洗或更换的时间间隔。
膜污染是指水中的颗粒物、胶体、细菌等附着在膜表面或内部的现象，会导致膜通量下降、截留率降低等问题。
超滤膜的维持周期受到进水水质、操作方式、清洗方法等多种因素的影响。
通常情况下，膜通量随着使用时间的增加而下降，需要定期进行清洗或更换以维持其正常运行。
4. 其他指标除了上述提到的主要指标外，超滤膜出水指标还包括膜的物理性能、化学稳定性、耐受性等。
物理性能包括膜的机械强度、抗膨胀性等，这些性能直接关系到膜的使用寿命和安全可靠性。
化学稳定性则指超滤膜对水质中化学物质的稳定性，耐受性则指超滤膜对温度、pH值等环境条件的适应性。
这些指标的满足与否都会对超滤膜的性能和使用效果产生重要影响。
超滤膜水通量计算
超滤膜水通量计算超滤膜是水处理中常用的一种过滤材料，具有高效过滤、降低水中有害物质浓度等优点，被广泛应用于饮用水净化、工业废水处理、海水淡化等领域。
水通量是衡量超滤膜性能的重要指标之一，下面我们来探讨一下超滤膜水通量的计算方法。
1. 水通量的定义水通量指的是单位时间内通过超滤膜的水量，单位通常为立方米/小时（m3/h）或吨/小时（t/h），通量越大，表示超滤膜过滤效率越高，处理能力越强。
2. 水通量的影响因素超滤膜水通量受多种因素的影响，主要包括：（1）膜面积：膜面积越大，通量也就越大。
（2）温度：水温越高，通量也就越大。
（3）水质：水中悬浮颗粒物、胶体等杂质较多时，通量会下降。
（4）滤料：不同的滤料对通量有影响，粗滤层的通量较高，细滤层的通量较低。
（5）压力：超滤膜的压力越大，通量也就越大。
3. 水通量的计算方法（1）常规计算方法超滤膜水通量的计算公式为：通量=过滤水量/单位时间/膜面积。
其中，单位时间通常以小时为单位，即通量=过滤水量（m3）/过滤时间（h）/膜面积（m2）。
（2）修正计算方法实际使用中，由于膜污染、水流速降低等原因，超滤膜的通量会发生变化。
因此，修正通量的计算方法为：修正通量=实际过滤水量（kg）/过滤时间（h）/有效膜面积（m2）。
在计算实际过滤水量时，应采用净水量，即运行时间内的净水量减去回收的浓水量。
4. 结语超滤膜水通量的计算方法不仅是水处理工程师的基本技能，同时也是提高超滤膜性能的一个重要途径。
水通量的计算应结合实际情况，采用合理的措施对超滤膜进行维护和管理，达到最佳效果。
超滤膜测试方法
超滤膜测试方法超滤膜是一种常用的分离技术，在水处理、食品加工、医药制造等领域有着广泛的应用。
为了确保超滤膜的性能和质量，需要进行一系列的测试。
本文将介绍超滤膜测试的方法和步骤。
一、纯水通量测试纯水通量是评价超滤膜性能的重要指标之一。
其测试方法如下：1. 准备一台超滤膜测试装置，包括超滤膜模块、膜壳、进出水管道等。
确保装置干净、无杂质。
2. 将待测试的超滤膜模块安装到膜壳中。
3. 打开进水阀门，使纯水缓慢流入膜壳中，直至装置内部充满纯水。
4. 打开出水阀门，调整出水阀门的开度，使出水流量稳定在一定范围内。
5. 通过计时器记录单位时间内出水的体积。
6. 根据记录的时间和体积数据，计算出单位时间内的纯水通量。
二、截留率测试超滤膜的截留率是评价其分离能力的指标之一。
其测试方法如下：1. 准备一台超滤膜测试装置，包括超滤膜模块、膜壳、进出水管道等。
确保装置干净、无杂质。
2. 将待测试的超滤膜模块安装到膜壳中。
3. 准备一种含有特定颗粒物或溶质的溶液，将其缓慢注入膜壳中。
4. 打开进水阀门，使溶液缓慢流入膜壳中，直至装置内部充满溶液。
5. 打开出水阀门，调整出水阀门的开度，使出水流量稳定在一定范围内。
6. 通过取样分析，测定进水和出水中溶质的浓度。
7. 根据浓度数据，计算出超滤膜的截留率。
三、抗污染性测试超滤膜在实际应用中容易受到污染物的影响，因此抗污染性是评价其性能的重要指标之一。
其测试方法如下：1. 准备一台超滤膜测试装置，包括超滤膜模块、膜壳、进出水管道等。
确保装置干净、无杂质。
2. 将待测试的超滤膜模块安装到膜壳中。
3. 准备一种含有特定污染物的溶液，将其缓慢注入膜壳中。
4. 打开进水阀门，使溶液缓慢流入膜壳中，直至装置内部充满溶液。
5. 打开出水阀门，调整出水阀门的开度，使出水流量稳定在一定范围内。
6. 通过取样分析，测定进水和出水中污染物的浓度。
7. 根据浓度数据，评估超滤膜的抗污染性能。
四、膜污染物清洗测试超滤膜在使用一段时间后，会受到污染物的堆积，从而影响其性能。
solecta超滤膜参数
solecta超滤膜参数
Solecta超滤膜是一种用于液体分离和过滤的膜材料，具有一定的特性和参数。
这些参数包括膜的孔径大小、膜的通量、膜的材质、膜的尺寸等。
首先，超滤膜的孔径大小对其过滤效果起着重要作用。
通常来说，超滤膜的孔径大小在0.1微米到0.001微米之间，可以有效地过滤掉液体中的大颗粒、胶体和微生物等杂质，从而实现液体的分离和净化。
其次，超滤膜的通量也是一个重要参数。
通量是指单位时间内单位面积的膜通过的液体量，通常以每小时立方米（LMH）或加仑/平方英尺/小时（GFD）来表示。
通量的大小直接影响着超滤膜的过滤效率和处理能力。
另外，超滤膜的材质也是需要考虑的参数之一。
常见的超滤膜材质包括聚酰胺、聚砜、聚醚砜等，不同的材质具有不同的耐化学性、耐热性和机械强度，适用于不同的工业应用场景。
此外，超滤膜的尺寸也是需要考虑的参数之一。
超滤膜可以根
据具体的应用需求进行定制尺寸，通常以膜面积、长度和直径等来描述。
总的来说，Solecta超滤膜的参数涉及孔径大小、通量、材质和尺寸等多个方面，这些参数将直接影响着超滤膜在液体分离和过滤过程中的性能和应用范围。
希望这些信息能够对你有所帮助。
超滤膜性能测定和分离聚乙二醇溶液的研究
实验二十一 超滤膜性能测定和分离聚乙二醇溶液的研究（~25学时）一、实验目的膜分离技术，包括压力差驱动（反渗透、超滤、微滤、纳滤）、浓度差驱动（透析）、电位差驱动（电渗析）等过程，属于重要的新型分离操作，具有设备体积小、能耗低、操作简单等特点。
膜分离与反应耦合过程的研究和应用，发展也很快。
目前，膜技术已广泛用于化工、海水淡化、食品加工、环境保护、医药卫生等领域，应用前景非常广阔。
本实验由学生独立查阅文献和进行实验设计，通过测定膜分离透过性能、研究超滤条件的影响规律和膜的清洗再生，可以提高学生实验设计能力和操作技巧，掌握超滤分离知识和技术，了解压力驱动膜过程的特点，同时培养合作精神。
二、基本原理超滤介于微滤和纳滤之间，截留分子量在1000－500000道尔顿左右，可以理解为与膜孔径相关的筛分过程。
在膜两侧压力差（0.1-0.6M Pa ）的作用下，溶剂、无机盐等小分子物质可以透过膜，而水中悬浮物、胶体、蛋白质、微生物等可被截留，达到净化、分离和浓缩等目的。
超滤过程无相变，能耗低，易于操作，适用于低浓度大分子物质和热敏性物质的分离和回收、不同分子量物质的分级、反渗透装置的前处理等。
膜组件包括平板式、管式、卷式、中空纤维式等。
超滤膜基本都是不对称膜结构，由致密的皮层和多孔的支撑层构成。
在超滤过程中，被截留物质在膜高压侧的表面上积累，形成由膜表面到溶液主体之间的浓度梯度，导致被截留物质从膜表面向溶液主体扩散，称为浓差极化。
超滤分离高分子等溶液时，如果膜表面溶质浓度超过某一临界值，还将形成凝胶层，使渗透速率显著降低。
膜分离透过性能，包括纯水透过速率、截留分子量、截留率等。
超滤膜透过速率J 可表示为：()f cp m R R R P J ++∆=μ 式中，ΔP 为膜内外压差，μ为料液粘度，R m 为膜本身阻力，R cp 为浓差极化层阻力，R f 为污染层阻力。
纯水透过速率，是指在0.1MPa 、25℃条件下，单位时间内单位膜面积的纯水透过量。
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膜法水处理实验（一）——超滤膜通量测量
一、 实验目的
（1） 掌握中空纤维超滤膜通量测量的标准方法。
（2） 理解中空纤维超滤膜过滤过程中的膜污染现象。
（3） 掌握中空纤维膜组件运行过程跨膜压差的调控方法。
（4） 根据Darcy 定律计算中空纤维膜过滤阻力。
二、 实验原理
通量是指在一定流速、温度、压力下，单位时间、单位膜面积的液体（或气体）透过量，是衡量膜组件性能及运行状况的重要参数。
根据上述定义，膜通量可由式（1）计算
Q
J At
=
（1） 其中，F 表示通量，m 3/(m 2∙h)；Q 表示液体（或气体）透过量，m 3；A 表示膜面积，m 2；t 表示收集透过液体（或气体）的时间，h 。
对于液体，透过量通常通过直接测量一段时间内透过膜的液体体积或质量的方法获得。
在超滤进行的过程中，由于膜孔对水溶液中溶质或悬浮物的截留和吸附作用，以及溶质的浓差极化作用或凝胶层的形成，均会导致超滤过滤性能的下降，即在恒压操作下表现为膜通量的下降而在恒流操作下表现为跨膜压差的升高。
这就是所谓的膜污染现象，是膜过滤过程中不可避免的现象。
根据形成膜污染的原因，膜过滤阻力可表示为：
t m p f m p ef if m c if R R R R R R R R R R R =++=+++=++ （2）
其中，R t 表示膜过滤过程的总阻力；R m 表示清洁膜的固有阻力；R p 表示浓差极
化阻力；R f （=R ef + R if ）表示污染阻力；R ef 表示凝胶层阻力；R if 表示内部污染阻力；R c （=R p + R ef ）表示沉淀阻力。
以Darcy 定律为基础得出下列过滤通量的表达式：
()
t m p ef if P P
J R R R R R μμ∆∆=
=
+++ （3） 其中，μ表示溶液的粘度，Pa ∙s ，24 °C 时纯水粘度μw =9.186×10-4 Pa ∙s 。
J 0表示新膜纯水通量，J 1表示过滤原水的稳定通量，J 2表示纯水冲洗后的纯水通量，J 3表示刷洗后的纯水通量。
0m
w P
J R μ∆=
（4） ()
1m p ef if w P
J R R R R μ∆=
+++ （5）
()
2m ef if w P
J R R R μ∆=
++ （6）
()
3m if w P
J R R μ∆=
+ （7）
可得膜过滤过程中各部分阻力
m 0
w P
R J μ∆=
（8） m p ef if 1
w P
R R R R J μ∆+++=
（9） if 30
w w P P
R J J μμ∆∆=
- （10） p 12
w w P P
R J J μμ∆∆=
- （11）
（12）
图1 实验装置图
三、实验装置与设备
1、自制中空纤维膜过滤装置一套，含隔膜泵、压力表、流量计、膜组件支架等单元，如图1所示。
2、中空纤维膜组件，内含直径为0.12 cm、有效长度为20 cm的PVC材质中空纤维膜30 根，截留分子量约为10 kDa。
使用前膜组件浸泡在去离子水中。
3、百分之一电子天平。
4、秒表。
5、500 mL烧杯、250 mL量筒。
6、去离子水5 L，畔湖水5 L。
四、实验步骤
1、用去离子水清洗中空纤维膜组件，并将其安装至实验装置上。
2、熟悉实验装置，链接管路，将阀门调至全开状态。
将去离子水倒入水槽中，打开隔膜泵，膜组件在内压正压式条件下运行。
3、用天平称量空烧杯质量（m0）备用。
4、逐步降低阀门开度，观察压力表读数变化，并排空膜组件中的空气。
5、调节阀门使压力表读数稳定在0.01 MPa。
6、待透过液流量稳定后，用烧杯接透过液并以秒表开始计时。
约5 min后停止计时并同时移开烧杯。
记录秒表上的时间（t）并称量烧杯质量（m1）。
7、重复上述实验若干次，并由式（1）计算中空纤维膜的清水通量值J0。
实验应获得至少三组J0数据，其间的相对标准偏差<5%。
8、通过降低阀门开度使压力表读数分别稳定在0.03 MPa和0.05 MPa，重复上述实验。
实验原始数据填写至表1中。
表1 清水通量测试原始数据
9、将水槽及管路中的清水排空，向其中注入静置沉淀后的畔湖水，重复上面的实验，得到不同跨膜压力下的膜通量。
注意，与清水通量测试相比，湖水过滤系统的稳定时间应适当延长以使膜污染充分发展。
实验原始数据填写至表2中。
表2 湖水通量测试原始数据
五、实验结果整理
1、根据实验数据计算不同实验条件下清水通量和湖水通量。
表3 膜通量结果
2、以跨膜压力为横坐标、以通量为纵坐标作图。
3、计算实验用中空纤维膜的固有阻力和不同实验条件下过滤湖水的阻力。