实验十 膜分离试验

实验十 膜分离实验

一、实验目的

1.了解不同膜分离工艺的原理、设备及流程。

2.掌握EM 、UF 、RO 和NF 的适用范围和对象。

二、实验原理

1.微滤（EM ）

微滤米的微孔直径为0.22μm ，当膜的一面遇到具有一定压力、含有一定悬浮颗粒物质的液体时，粒径＞0.22μm 的悬浮颗粒物质就被截流在膜的一面，粒径小于0.22μm 的悬浮颗粒物质与水分子一起透过微滤膜排除出。从而达到分离水体的部分悬浮颗粒物质的目的。

实验采用含有少量悬浮颗粒物质的水进行实验，通过测定进水和出水的浊度来表示微滤膜的处理效果。

2.超滤（UF ）

超滤膜的微孔直径在10nm —0.1μm ，截流分子量在2—5万，范围根据需要进行选择。当膜的一面遇到具有一定压力、含有一定悬浮颗粒物质的液体时，粒径＞膜孔径的颗粒物质被截流在膜的一面。为了防止被截流下来的颗粒物质越来越多而堵塞滤膜，往往采用动态过滤的方法进行超滤，即将进行超滤的同时，利用一股液体连续冲刷膜的表面的截流物，以保持超滤表面始终具有良好的通透性。因此，超滤膜设备出水与两股，一股为透过水（淡水），一股为截流物液（浓水）。参见下面的图示：

超滤液 浓缩液 原液 （图一）超滤膜示意图

静态过程 （图二） 动态过程 图10-1超滤（UF ）示意图

超滤膜可以截流溶液中的细菌病毒、热源、蛋白质、胶体、大分子有机物等等。 实验采用含有少量染料物质的水进行实验，通过测定水、“淡水”和“浓水”的色度变化表示超滤膜的处理效果。

3.反渗透（RO)

反渗透膜的孔径在0.1-1nm 之间。反渗透技术是利用高压液体的高压作用，库夫渗透膜的渗透压，使溶液中的分子逆向渗透过渗透膜到达离子浓度较低的一端，从而到达去除溶液只能够大部分例子的目的。

为了防止被截流下来的其他例子越积越多儿堵塞RO 膜，同样采用动态的方法来进行反渗透，即将进行反渗透的同时，利用一股液体连续冲刷膜的表面的截流物，以保持反渗透表面始终具有良好的通透性。因此，反渗透膜设备出水与 流动方向 形成 滤饼 透过液

流动方向

透过液

两股，一股为透过水（淡水），一股为截流物液（浓水）。

实验采用自来水进行实验，用在线电导仪测定进水、“淡水”和“浓水”的电导率变化表示反渗透膜的处理效果

4.纳滤(NF)

纳滤膜的孔径范围介于反渗透和超滤膜之间。纳滤技术是从反渗透技术中派生出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支，一般认为，纳滤膜存在着纳米级的细孔，可以截留95％的最新奥分子约为1nm的物质。

纳滤膜的特点在于：较低的渗透压和较高的膜通透性，因此，可以节能；通过纳米膜的反渗透作用，可以去除多价的离子，暴露部分低价的对人体有益的矿物质离子。

为了防止被截流下来的其他例子越积越多儿堵塞NF膜，同样采用动态的方法来进行反渗透，即将进行反渗透的同时，利用一股液体连续冲刷膜的表面的截流物，以保持反渗透表面始终具有良好的通透性。因此，纳滤设备出水与两股，一股为透过水（淡水），一股为截流物液（浓水）。

实验采用自来水进行实验，用在线电导仪测定进水、“淡水”和“浓水”的电导率变化表示纳滤膜的处理效果。可以采用原子吸收仪或其他的化学方法来测定反渗透出水与纳滤膜出水中的单价离子，二者加以比较，就可以知道纳滤膜出书中保留了比反渗透出水中更多的有益的矿物离子。

下面是四种膜材料的技术参数，供参考：

名称型号规格产地

尼龙、1㎡/60T/试用期杭州翠西水处理设备有微滤膜（EM）ZDS-20 截流孔径0.22μm 限公司

聚砜（PS）材料

截留分子量2-3万天津天方膜分离工程超滤膜(UF）ZCA-4021 处理量：600L/h0.2MPa 有限公司

脓水流量：占总流量15-20％

8.1M2/10.2T/天

反渗透（RO）LP-4040 浓水流量：占总流量20-50％美国陶氏公司

纳滤膜（NF）ESNAI-4040 8.5M2/8.0T/天美国海德能公司

浓水流量：占总流量20-50％

三、实验流程有设备

1、膜分离实验设备

整套实验设备的四个单元共同安装在一个支架上，由微滤单元和反渗透单元组成设备的1/2，超滤单元和纳滤单元组成设备的另外的1/2。

（1）微滤单元和反渗透单元

（2)超滤单元和纳滤单元

四、实验方法

（一）根据上述的工艺流程图结合实际的实验设备，仔细了解设备的管路连接、流通方向、取水样的位置，各个阀门的控制功能，各国压力表指示的位置，电气控制箱中各控制开关所控制的对象，各显示仪表所对应的检测点。

（二）实验用水的准备

1.微滤实验实验用水的准备

取白陶土（高岭土，化学纯试剂）100克，分批放入一个大一些的玻璃碾钵中，向土中倒入少许的水，将土和成泥浆状态，用玻璃碾棒碾磨白陶土10分钟后倒入一个10公斤的塑料桶中，如此几次碾磨所有的白陶土，全部倒入塑料桶中。向塑料桶中假如自来水至4/5处，用搅棍充分搅拌，自然沉淀3小时，此时可以出水箱 进水箱

压力表 粗滤柱 增压泵 纳滤高压泵

在线电导仪 流量计

在线电导仪

超 滤 膜 柱 纳 滤膜 柱压力表 压力表 压力表 流量计 流量计 和 单元工艺流程图

压力表 纳滤浓水

纳滤淡水

超滤浓水 超滤淡水 出水箱 进水箱

反渗透

淡水 反渗透

浓水 微滤出水 压力表 粗滤柱 增压泵

反渗透高压泵 在线电导仪 流量计

在线电导仪

微

波

膜

柱 反 渗 透

膜

柱 压力表 压力表

压力表 流量计 流量计 和 单元工艺流程图