二、膜处理技术PPT课件
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分离范围：截留分子量1000－1000000的物质，如 细菌、蛋白质、颜料、油类等
膜组件形式与反渗透类似。但既有有机膜，也有无 机膜。
-
14
2、超滤过程中的浓差极化
在膜分离过程中，大分子
溶质被膜所截留并不断累
Cm
积在膜表面上，使溶质在
膜面处的浓度Cm高于主体 Cb
溶液中的浓度Cb，从而形
m
成浓度差Cm-Cb，并促使
2、错流过滤
错流操作对减少浓差极化和结垢是必要和可能的，近年 来微滤的错流操作技术发展很快，有代替死端过滤的趋势。
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12
二、超滤
1、原理 2、超滤过程中的浓差极化 3、应用
-
13
1、原理
与反渗透一样是在压力差下工作，但由于膜孔较大， 无渗透压，可在较低压力下工作。一般几公斤。
分离机理：小孔筛分作用。一般以截留分子量来表 示孔径特征，此外也与物质形状和性质有关。
美国加州21世纪水处理回用厂，就是将二级 生物处理出水，经一定的预处理后经反渗透 处理后回灌地下水。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 二、纳滤
1、分离原理 2、纳滤膜 3、应用
-
29
1、分离原理
纳滤与反渗透的分离原理是相同的，其 差别在于分离溶质的大小，纳滤所需的压力 则介于反渗透和超滤之间，其膜孔径在纳米 级范围内。
溶质的反向扩散。这种现
象称为浓差极化。
-
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Jw
K
ln
Cm Cb
Jw：水通量 K：传质系数 ＝D/m 当Cm增加到Cg时，膜面大分子物质生成凝胶层。 一旦凝胶层形成，透水量并不因压力的增加而
增加。
Jw
P Rm Rg
Rm:膜阻力； Rg：凝胶层阻力
-
16
减缓浓差极化现象的措施： （1）提高料液流速，增加膜面的紊动程度； （2）对膜面不断清洗； （3）控制料液浓度
-
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一、反渗透
1、渗透压和反渗透原理 2、反渗透膜 3、应用
-
21
1、渗透压和反渗透原理
渗透压：
当用一张半透膜将纯水和盐水分开，纯水会透过半 透膜向盐水扩散，使盐水侧溶液水面升高，直到动 态平衡。渗透的推动力就是渗透压，这是正渗透。
任何溶液都存在渗透压π，只是一般没表现出来。
π= i R T C
-
30
2、纳滤膜
纳滤膜也叫低压反渗透膜。
★性能指标 脱盐率＝（C0－C）/C0×100％，一般高达90％以上。 透水率（L/m2.d）
分离范围：截留分子量超过500000的更大的分子。
-
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2、微滤的操作模型
1、死端过滤
也称无流动过滤，其操作简便易行，适用于实验室等小 规模场合，对于固体含量低于0.1％的料液通常采用这种形 式；固体含量在0.1％－0.5％的料液通则需进行预处理；而 对于固体含量超过0.5％的料液通常采用错流过滤过程。
-
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2.2微滤和超滤
一、微滤 二、超滤
-
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一、微滤
1、原理 2、微滤的操作模型
-
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1、原理
在压差推动力作用下进行的液相分离过程，属于精 密过滤，但由于膜孔较大，无渗透压，可在较低压 力下工作。一般几公斤。
分离机理：小孔筛分作用。在一定的压力差作用下， 原料液中水和小的溶质粒子从高压侧透过膜到低压 侧，产生透过液，而被膜截流的大粒子组分使剩余 滤液中的浓度增大成为浓缩液。
膜种类：
1）醋酸纤维素膜（CA）
2）芳香族聚酰胺膜
-
24
-
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反渗透机理
尚不十分清楚。
选择性吸附－毛细管流机理：由于膜表面的 亲水性，优先吸附水分子而排斥盐分子，因 此在膜表皮层形成两个水分子（1nm）的纯 水层，施加压力，纯水层的分子不断通过毛 细管流过反渗透膜。控制表皮层的孔径非常 重要，影响脱盐效果和透水性，一般为纯水 层厚度的一倍时，称为膜的临界孔径，可达 到理想的脱盐和透水效果。
第 二部分 膜滤技术
概述 微滤和超滤 反渗透和纳滤 电渗析 应用
-
1
2.1概述
一、定义 二、分类与特点
-
2
一、定义
在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定 的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法称为 膜分离。
分离溶质时一般叫渗析； 分离溶剂时一般叫渗透。
-
3
1、膜的种类
膜有天然膜和人工合成的。 人工合成的主要为有机膜和无机膜。有机的
-
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3、应用
1．给水 去除细菌、胶体等物质。家庭用膜式净水器 与反渗透联合制备纯水 2．废水 回收分离有用物：涂料、羊毛脂、染料、纸
浆等 废水深度处理 膜－生物反应器
-
18
超滤设备
-
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2.3反渗透和纳滤
一、反渗透 二、纳滤
二者均是将低分子量的溶质（无机盐、葡萄 糖等）从溶剂中分离出来。纳滤称低压反渗 透。
主要有纤维素、聚酰胺、芳香杂环等，无机 膜材料主要有陶瓷、玻璃和金属等。
-
4
2、膜应具有的特点
1、良好的渗透性 2、高效的选择性 3、一定的化学稳定性和机械强度 4、耐污染使用寿命长 5、易制备加工 6、抗压性
-
5
3、膜组件的性能变化
①膜污染：附着层和孔堵塞 ②劣化：物理性、化学性、生物性。
i：范特霍尔系数
C：溶液的浓度。R气体常数。
当在盐水侧施加压力P>π，反渗透。一般压力在几
十公斤。
-
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渗透与反渗透现象
纯水
咸水
半透膜 （a)渗透
纯水
咸水
半透膜 （b)平衡
π
P＞π
纯水
咸水
半透膜 （c)反渗透
-
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2、反渗透膜
★性能指标 脱盐率＝（C0－C）/C0×100％，一般高达
90％以上。 透水率（L/m2.d）
-
6
二、分类与特点
根据推动力的不同，膜分离有下列几种： 浓度差：扩散渗析 电位差：电渗析 压力差：反渗透 （压力差1.0~10.0MPa）
纳滤（压力差0.5~2.5MPa） 超滤（压力差0.1~0.5MPa） 微滤（压力差0.01~0.2MPa）
-
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膜分离的特点：
可在一般温度下操作，没有相变； 浓缩分离同时进行； 不需投加其他物质，不改变分离物质的性质； 适应性强，运行稳定。
-
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选择性吸着-毛细管机理示意
纯 t水
层
膜
2t
膜组件： 板框式、管式（有内压和外压两种）、卷式
（膜表面积大、透水量大、紊流效果好）、 中空纤维式。
-
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3、应用
1）苦咸水、海水淡化
2）与离子交换联用，制取超纯水
3）处理重金属废水，回收重金属：如处理镀 镍废水，镍回收率可达99％。
4）废水脱盐深度处理
膜组件形式与反渗透类似。但既有有机膜，也有无 机膜。
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2、超滤过程中的浓差极化
在膜分离过程中，大分子
溶质被膜所截留并不断累
Cm
积在膜表面上，使溶质在
膜面处的浓度Cm高于主体 Cb
溶液中的浓度Cb，从而形
m
成浓度差Cm-Cb，并促使
2、错流过滤
错流操作对减少浓差极化和结垢是必要和可能的，近年 来微滤的错流操作技术发展很快，有代替死端过滤的趋势。
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二、超滤
1、原理 2、超滤过程中的浓差极化 3、应用
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1、原理
与反渗透一样是在压力差下工作，但由于膜孔较大， 无渗透压，可在较低压力下工作。一般几公斤。
分离机理：小孔筛分作用。一般以截留分子量来表 示孔径特征，此外也与物质形状和性质有关。
美国加州21世纪水处理回用厂，就是将二级 生物处理出水，经一定的预处理后经反渗透 处理后回灌地下水。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu 二、纳滤
1、分离原理 2、纳滤膜 3、应用
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1、分离原理
纳滤与反渗透的分离原理是相同的，其 差别在于分离溶质的大小，纳滤所需的压力 则介于反渗透和超滤之间，其膜孔径在纳米 级范围内。
溶质的反向扩散。这种现
象称为浓差极化。
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Jw
K
ln
Cm Cb
Jw：水通量 K：传质系数 ＝D/m 当Cm增加到Cg时，膜面大分子物质生成凝胶层。 一旦凝胶层形成，透水量并不因压力的增加而
增加。
Jw
P Rm Rg
Rm:膜阻力； Rg：凝胶层阻力
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减缓浓差极化现象的措施： （1）提高料液流速，增加膜面的紊动程度； （2）对膜面不断清洗； （3）控制料液浓度
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一、反渗透
1、渗透压和反渗透原理 2、反渗透膜 3、应用
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1、渗透压和反渗透原理
渗透压：
当用一张半透膜将纯水和盐水分开，纯水会透过半 透膜向盐水扩散，使盐水侧溶液水面升高，直到动 态平衡。渗透的推动力就是渗透压，这是正渗透。
任何溶液都存在渗透压π，只是一般没表现出来。
π= i R T C
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2、纳滤膜
纳滤膜也叫低压反渗透膜。
★性能指标 脱盐率＝（C0－C）/C0×100％，一般高达90％以上。 透水率（L/m2.d）
分离范围：截留分子量超过500000的更大的分子。
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11
2、微滤的操作模型
1、死端过滤
也称无流动过滤，其操作简便易行，适用于实验室等小 规模场合，对于固体含量低于0.1％的料液通常采用这种形 式；固体含量在0.1％－0.5％的料液通则需进行预处理；而 对于固体含量超过0.5％的料液通常采用错流过滤过程。
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2.2微滤和超滤
一、微滤 二、超滤
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一、微滤
1、原理 2、微滤的操作模型
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1、原理
在压差推动力作用下进行的液相分离过程，属于精 密过滤，但由于膜孔较大，无渗透压，可在较低压 力下工作。一般几公斤。
分离机理：小孔筛分作用。在一定的压力差作用下， 原料液中水和小的溶质粒子从高压侧透过膜到低压 侧，产生透过液，而被膜截流的大粒子组分使剩余 滤液中的浓度增大成为浓缩液。
膜种类：
1）醋酸纤维素膜（CA）
2）芳香族聚酰胺膜
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反渗透机理
尚不十分清楚。
选择性吸附－毛细管流机理：由于膜表面的 亲水性，优先吸附水分子而排斥盐分子，因 此在膜表皮层形成两个水分子（1nm）的纯 水层，施加压力，纯水层的分子不断通过毛 细管流过反渗透膜。控制表皮层的孔径非常 重要，影响脱盐效果和透水性，一般为纯水 层厚度的一倍时，称为膜的临界孔径，可达 到理想的脱盐和透水效果。
第 二部分 膜滤技术
概述 微滤和超滤 反渗透和纳滤 电渗析 应用
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2.1概述
一、定义 二、分类与特点
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一、定义
在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定 的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法称为 膜分离。
分离溶质时一般叫渗析； 分离溶剂时一般叫渗透。
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1、膜的种类
膜有天然膜和人工合成的。 人工合成的主要为有机膜和无机膜。有机的
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3、应用
1．给水 去除细菌、胶体等物质。家庭用膜式净水器 与反渗透联合制备纯水 2．废水 回收分离有用物：涂料、羊毛脂、染料、纸
浆等 废水深度处理 膜－生物反应器
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超滤设备
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2.3反渗透和纳滤
一、反渗透 二、纳滤
二者均是将低分子量的溶质（无机盐、葡萄 糖等）从溶剂中分离出来。纳滤称低压反渗 透。
主要有纤维素、聚酰胺、芳香杂环等，无机 膜材料主要有陶瓷、玻璃和金属等。
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2、膜应具有的特点
1、良好的渗透性 2、高效的选择性 3、一定的化学稳定性和机械强度 4、耐污染使用寿命长 5、易制备加工 6、抗压性
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3、膜组件的性能变化
①膜污染：附着层和孔堵塞 ②劣化：物理性、化学性、生物性。
i：范特霍尔系数
C：溶液的浓度。R气体常数。
当在盐水侧施加压力P>π，反渗透。一般压力在几
十公斤。
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渗透与反渗透现象
纯水
咸水
半透膜 （a)渗透
纯水
咸水
半透膜 （b)平衡
π
P＞π
纯水
咸水
半透膜 （c)反渗透
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2、反渗透膜
★性能指标 脱盐率＝（C0－C）/C0×100％，一般高达
90％以上。 透水率（L/m2.d）
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二、分类与特点
根据推动力的不同，膜分离有下列几种： 浓度差：扩散渗析 电位差：电渗析 压力差：反渗透 （压力差1.0~10.0MPa）
纳滤（压力差0.5~2.5MPa） 超滤（压力差0.1~0.5MPa） 微滤（压力差0.01~0.2MPa）
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膜分离的特点：
可在一般温度下操作，没有相变； 浓缩分离同时进行； 不需投加其他物质，不改变分离物质的性质； 适应性强，运行稳定。
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选择性吸着-毛细管机理示意
纯 t水
层
膜
2t
膜组件： 板框式、管式（有内压和外压两种）、卷式
（膜表面积大、透水量大、紊流效果好）、 中空纤维式。
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3、应用
1）苦咸水、海水淡化
2）与离子交换联用，制取超纯水
3）处理重金属废水，回收重金属：如处理镀 镍废水，镍回收率可达99％。
4）废水脱盐深度处理