醋酸纤维素复合膜CTA

减轻浓差极化的方法
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3.92－4.9MPa） 填料法 搅拌法 扩大扩散系数法
设置湍流促进器
脉冲法
超滤的特性
膜分离效率（即溶质的截留率），以表观截留率（Robe）表示。 Robe =1－ ct——透过液浓度，mg/L； cf——主体溶液浓度，mg/L。
Hale Waihona Puke Baidu
荷电膜等。
板框式
把渗透膜贴在多孔透水板单侧或两侧， 再紧贴在不锈钢或环氧玻璃钢承压板的 两侧，构成一个渗透元件。
把渗透膜装在耐压微孔承压管的内侧或 外侧，制成管状膜的元件。 在两层反渗透膜中间夹一层多孔的柔性 格网，再在下面铺一层供废水通过的多 孔透水格网，然后将它们的一端粘贴在 多孔集水管上，绕管卷成螺旋卷筒，并 将另一端密封，就成为一个反渗透元件 在两层反渗透膜的原料空心纺丝而成中 空纤维管。
管式 3.
反 渗 透 装 置
螺旋 卷式
中空 纤维式
板
框
式
管式反渗透装置
管式反渗透装置
螺旋卷式
中空纤维式
4.反渗透工艺
一级一段连续式
透过液的回收率不高，在工业中很少采用 。

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。因浓缩液中溶质含量较原料液高，所以透 过液的质量有所下降 。
第六节 膜分离法
主要内容
一、膜分离的含义 二、膜分离法的分类及应用 三、反渗透 四、超滤法
一、膜分离的含义
膜分离法是利用天然或人工合成的不同性 质的膜（能把两相分开的薄层物质），以外界 能量或化学位差作为推动力，利用膜的选择透 过性对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、 分级、提纯和浓缩的方法。主要是借助于流体 中不同组分对膜渗透速率的差别实现分离的单 元操作过程。
③流量衰减系数（m） m=
lg Fw lg F 1 lg t
F1——膜运行1h后的水通量，mL/(cm2· h)； Fw——膜运行t个h后的水通量，mL/(cm2· h)； t——运行时间，h。 反渗透膜的物化稳定性主要包括：膜的允许最高使用温度、压 力、适应的pH值范围、膜的耐氯、耐氧化及耐有机溶剂性能等。
膜分离的示意图
膜
膜过滤常用形式
切向流过滤（错流过滤、表面流过滤）
二、膜分离法的分类及应用
膜分离法的分类方法一般有以下几种： 1.按照分离机理分类：主要有反应膜、离子交换膜、 渗透膜等。 2.按膜的性质分类：主要有天然膜（生物膜）和合 成膜（有机膜和无机膜）。 3.按照膜的结构分类：对称膜、非对称膜和复合膜。 4.按照膜的形状分类：主要有平板型、管型、螺旋 型（卷式）及中空纤维型四类。 应用范围极其广泛，包括化工、环境、生物、 医药、食品、能源等领域。
水、溶剂溶解 悬浮物颗 物 粒 胶体和超 水、溶剂小分 过截留分 子 子量的分 子 水、一价离子、 有机物 多价离子 水、溶剂 溶质、盐
超滤
纳滤 反渗透
三、反渗透
1.反渗透的基本原理：压力驱动
渗渗 透透 与 反
2.反渗透膜
1）反渗透的传质机理
氢
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。
四、超滤法
1.超滤法的基本原理
超滤对溶质的 分离机理主要有： 膜表面微小孔径的 机械截留（机械筛 分）；在膜孔中阻 塞、阻滞停留被去 除（阻滞机理）； 在膜表面及微孔内 发生吸附被去除 （一次吸附机理）。
2.超滤的浓差极化现象

超滤的浓差极化现象
在超滤过程中，由于高分 子物质的低扩散性和水的高渗 透性，溶剂和低分子物质不断 透过超滤膜，由主体溶液带到 膜表面的高分子物质，被膜截 留而累积增多，从而形成从膜 面到主体溶液之间的浓度梯度 差，这种现象称为浓差极化。 溶质会在膜面上形成凝胶极化 层，对膜的渗透通量有很大的 阻力，因而膜的透过量急剧下 降，这是超滤过程中一个很大 的问题。
蛋白质、色素、多糖等 大分子有机物、热原
抗生素、低聚糖及二 价以上离子等
单糖、一价离子
水等小分子溶剂
几种主要膜分离过程区别及用途
膜过程 微滤
推动 力
压力 差 压力 差 压力 差 压力 差
传递机理 颗粒大小形状 分子特性大小 形状 离子大小及电 荷 溶剂的扩散传 递
透过物
截留物
膜类型 纤维多孔 膜 非对称性 膜 复合膜 非对称性 膜复合膜

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。

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。

多级多段循环式
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。

反渗透的渗透通量
影响渗透通量的因 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
（3）反渗透膜的类型
反渗透膜以膜材料的化学组成不同主要有纤维素酯类膜和 非纤维素酯类膜两大类。
纤维素酯类膜主要有二醋酸纤维素膜(CA膜)、醋酸纤维素 复合膜（CTA）及中空纤维膜等。 非纤维素酯类膜主要有脂肪族聚酰胺膜、芳香族聚酰胺膜、 交联芳香族聚酰胺复合膜（PA）、聚苯并咪唑酮(PBIL)膜、 丙烯烷—基聚酰胺和缩合尿素复合膜（如：RC—100、NS— 100复合膜）、聚哌嗪酰胺复合膜（如：Film Tec公司的NF— 40、东丽公司的SU—200等）、氧化石墨膜(GO)，另外还有
优先吸附－毛细孔流动模型
（2）反渗透膜的特性
①溶质分离率（R）： R =(1－
cp——透过液浓度，mg/L； cf——主体溶液浓度，mg/L。
cp cf
)×100%
V
Jv=
②溶剂透过速度（Jv）：
S t
Jv——单位膜面积在单位时间内透过的水量，L/(m2•d)； V——透过液容积，L； S——膜的有效面积，m2； t——运行时间，d。

常见膜
均质膜
非对称性膜
微孔对称性膜

常见膜
铝膜
聚酰胺转相膜
纳米管膜
根据截留分子量和孔径的差异可以分为：
悬浮固体、细菌
微滤 孔径 >0.1 μ m ， 截留分子量 30-50 万 以上 超滤 0.1~0.01μ m 截留分 子量 1000~50 万 Da 纳滤 截留分子量 150~1000Da 反渗透 氯化钠截留率≥99%