中空纤维超滤膜分离试验课件
中空纤维超滤膜应用指南
中空纤维超滤膜应用指南一、超滤的基本概述超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术。
20多年来发展迅速，已成为膜分离领域中最为广泛应用的品种之一。
其应用面非常广泛，小至家用净水器，大到现代工业生产，从普通民用到高新技术领域都有不同规模的应用，甚至于在环境保护方面也有极大的使用潜力，超滤是一种最有发展前途的膜法分离技术。
二、超滤膜组件的基本类型目前，工业上常用的超滤膜器件主要有下列五种类型：板框式、园管式、螺旋卷式、中空纤维式、毛细管式，其主要特征列于下表。
各种基本类型膜均有不同的适用性，在工业上应用最为广泛的是中空纤维式，特别是在净化、分离的应用中。
而在粘度较高的溶液净化、分离、浓缩过程中，则板框式或园管式有更大的适用性。
三、超滤膜的超滤特性在膜分离技术范畴内，分离精度自反渗透至微滤过滤范围的连续谱图中可见，超滤介于纳滤与微滤之间。
膜过滤谱图超滤的定义域为截留分子量500～500000左右，相应膜孔径大小的近似值为0.002μ～0.1μ。
截留分子量与膜孔径两者尚无对应关系。
简单的理解，超滤膜如同筛子，在一定压力（0.1～0.6MPa）下，允许溶剂和小于膜孔径的溶质透过，而阻止大于孔径的溶质通过，以完成溶液的净化、分离和浓缩。
超滤过程有如下特点：（1）超滤过程无相际变化，可以在常温及低压下进行分离，因而能耗低，约为蒸发法与冷冻法的1/2～1/5；（2）设备体积小，结构简单，故投资费用低，易于实施；（3）超滤分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理；（4）溶液在分离、浓缩过程中不发生质的变化，因而适合于保味及热敏性溶液的处理；（5）适合于从稀溶液中分离微量贵重大分子物质的回收和低浓度大分子物质的回收；（6）能将不同分子量的物质分级分离；（7）超滤膜是由高分子聚合物制成均匀的连续体，在使用过程中无任何杂质的脱落，保证被处理溶液的纯净。
由以上分离特性可知，超滤的应用范围很广，但归根到底，主要应用于溶液的净化、分离和浓缩。
化工专业实验：实验5-中空纤维超滤膜分离
中孔超滤膜分离实验设备说明一、用途膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。
膜的种类很多，中空纤维超滤膜是其中之一。
中空纤维膜分离广泛应用于双组分或多组分的溶质和溶剂的分离、分级、提纯和富集操作过程。
该过程的特点是：处理对象无相态变化，节能，分离效率高，设备简单，占地面积小，操作方便等。
本装置具有耐蚀性和耐用性，外观漂亮，整体性强，适用于本科生和研究生教学实验，也可作为研究人员进行研究的手段。
二、技术指标双组件结构，外压式流程。
组件技术指标：截留分子量：6000；膜材料：聚砜；流量范围：6~60L/h；操作压力：≤0.2Mpa；适用温度：5~30℃；膜面积：2M2；泵：不锈钢射流式自吸离心泵；膜组件可串、并联操作，流程为不锈钢材料制。
三、膜组件结构及工艺流程2、工艺流程图见图2四、操作方法1.按工艺流程图连接好管路。
2.在槽C1内放入清水。
3.检漏。
打开阀F4使泵充满液体，设备必须有良好的接地。
严禁水泵在无液体情况下运行。
以组件1为例，打开阀F7、F14、F16通电启动水泵。
视各接口有否漏液现象，若有漏，必须解决到不漏为止。
4.检查各液流是否畅通。
在一定流量和压力下运转数分钟，观察浓缩液和超滤液均有液体出现，说明组件正常。
5.系统清洗。
系统处理一定浓度的料液，停车后，用清水清洗系统。
方法是放掉系统存留的料液，接通清洗水系统，开泵运转10~15分钟，清洗污水经F17放入下水道。
停泵，并切断电源。
6.加保护液。
停泵，放净系统的清洗水，从保护液缸加入保护液，保护液的作用是防止纤维膜被细菌“吞食”。
保护液的组成约1%的甲醛水溶液，夏季气温高，停用两天之内可以不加，冬季停用五天之内可以不加，超过上述期限，必须有效的加入保护液。
下次操作前放出保护液，并保存，下次继续使用。
五、故障处理1.泵运转声音异常。
停泵检查电源电压是否正确，或泵内没有充满液体。
2.泵不运转。
检查电源符合要求否，有无线路故障。
3.流量不足。
中空纤维超滤膜分离能力测试
实验九 中空纤维超滤膜分离能力测试一. 实验目的1. 掌握超滤膜的分离原理。
2. 了解超滤膜分离能力的评价指标。
3. 了解影响超滤膜分离能力的主要因素。
4. 熟练掌握分光光度计在定量分析中的应用。
二. 实验原理膜分离技术是21世纪绿色和节能的高科技产业技术。
由于其独特的高效性、节能性、无污染、过程简单等特点，因而在石油化工、生物化学制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、食品环保领域得到广泛应用。
超滤是指溶剂小分子与分子量在500以上的溶质大分子借助于超滤膜进行的分离过程。
超滤膜是对不同分子量的物质进行选择性透过的膜材料，通常为高分子材料制成的多孔物质，它的分子量范围介于5,000~200,000之间，孔径范围介于0.02 ~ 0.03μm 之间。
超滤膜性能参数为截留相对分子质量。
将一定孔径范围（即截留相对分子质量）的超滤膜置于溶剂小分子和溶质大分子组成的溶液中，例如聚乙二醇的水溶液，以膜两侧的压力差为推动力，水分子可以透过超滤膜的孔转移到膜的另一侧，而聚乙二醇大分子则被截留下来（如图1）。
因此，膜两侧溶液的浓度发生了相对变化，溶质和溶剂得到了一定程度上的分离。
图2是由超滤膜材料卷成的管，制成类似于列管式换热器的中空纤维超滤膜组件。
料液在超滤膜管的外侧流动，超滤液被收集到管内，在超滤膜管外侧得到浓缩液。
超滤膜分离能力评价参数为对某一分子量的溶质的脱除率。
分别测定过滤前原料液中溶质浓度、过滤后滤出液中溶质浓度，按（1式）计算超滤膜对溶质的脱除率Ru 。
Ru 越大表示超滤组件分离效果越好。
010100%C C Ru C -=⨯ （1） C 0——过滤前溶液中大分子溶质的浓度；C 1——为过滤后滤出液中大分子溶质的浓度。
影响膜的分离能力的主要因素可以总结为三个方面：膜的截留相对分子质量（截留分子量）、被分离的溶液的组成及溶质分子量大小、分离过程的操作条件（原料液流量、膜两侧压力差）。
本实验分别以聚砜4000和聚砜6000为中空纤维超滤膜组件，测定其对一定初始浓度的分子量为4000~10000聚乙二醇的水溶液的分离能力，测定流量及压力对聚乙二醇脱除率的影响。
膜分离工程超滤(UF)课件
。
浸渍涂布法
喷涂法 热拉法
超滤膜的性能评价
孔径大小
孔径大小直接影响超滤膜的分离性能， 孔径越小，分离效果越好。
渗透通量
指单位时间内通过超滤膜的液体量， 渗透通量越高，膜的分离效率越高。
截留率
指超滤膜对特定物质的截留能力，截 留率越高，膜的分离效果越好。
机械强度
指超滤膜的抗拉伸、抗压、抗冲击等 机械性能，机械强度越高，膜的使用 寿命越长。
膜分离工程超滤(UF)课件
目录
• 超滤技术概述 • 超滤膜的制备与性能 • 超滤分离过程与设备 • 超滤技术的应用案例 • 超滤技术的发展趋势与挑战
超滤技术概述
超滤技术的定义与原理
总结词
超滤技术是一种利用半透膜，使水溶液 中的大小不同的物质进行分离的膜分离 技术。
VS
详细描述
超滤技术是一种膜分离技术，其原理是利 用半透膜，使水溶液中的大小不同的物质 进行分离。膜上有许多微孔，这些微孔允 许溶剂（水）通过，而阻止大分子溶质通 过。在压力作用下，溶液中的溶剂和小的 溶质透过微孔被收集，而大的溶质则被膜 阻挡，从而实现大小不同物质的分离。
超滤技术的分类与特点
总结词
超滤技术可根据操作压力、膜结构、用途等进行分类，其特点包括高效、节能、环保等。
详细描述
超滤技术可根据操作压力分为对称超滤，根据用途分为工业 用超滤和实验室用超滤等。超滤技术的特点是高效、节能、环保，其分离效果显著，可广泛应用于医药、食品、 化工等领域。
更换膜组件，以保证设备的正常 运行。
维护保养
定期对设备进行维护保养，包括 清洗膜组件、检查设备密封性等，
以延长设备使用寿命和保证分离 效果。
超滤技术的应用案例
实验四 中空纤维超滤膜分离
超滤膜
浓缩液
超滤液
图 3.2-1 超滤膜分离原理示意图
三 预习与思考 （1）超滤组件长期不用时，为何要加保护液？ （2）实验之前为何要进行系统检漏和清洗？ （3）在启动泵之前为何要灌泵? （4）在实验中，如果操作压力过高会有什么结果?
四 实验装置及流程 （1）实验装置
视 镜
F11
膜
膜
组
组
精 滤 器
（2）实验流程 本实验将聚乙二醇水溶液通过泵从料液储槽经精滤器精滤后，由转子流量计控制流量，
输送到中空纤维超滤膜组件。经超滤膜将料液分为两部分：一是透过液，即透过膜的稀溶液， 经过一视镜汇集到储液桶中，二是浓缩液，回流到料液储槽 2。
本流程有两个膜，可以单独操作，也可以串联或并联操作；高位槽 3 可以向系统加保护 液，阀 9 可以排放保护液。
件
件
1
2
F9
C1-清洗水储槽； C2-溶液储槽； C3-高位罐； C4-储液筒； F1、F2-C2 和 Cl 的排液阀； F3、F4-C2 和 C1 的出口阀； F 7、F8-组件 1 和 2 的入口阀； F9-排液阀； F10-保护液阀；
F1l、F14-组件 1 和 2 出口调节阀； F17-组件并联阀； F15-浓缩液取样阀； F16-浓缩液循环阀； P 一压力表； L 一玻璃转子流量计； Po 一液体输送泵 图 3.2-2 中空纤维超滤膜分离实验工艺流程图
5）开始实验： 关闭阀 1，4，将约 35L 料液加入槽 2，并取出 l00ml 原料液待测。 开阀 3 灌泵，按操作要求打开相应阀门： 单膜操作（以膜 1 为例）：开阀 7，14，16，阀 8，11， 17，9，10，15 关闭： 串联操作：开阀 8，17，14，16，阀 7，11，9，10，15 关闭。 并联操作：开阀 7，8，11，14，16，阀 17，9，10，15 关闭。（不建议采用） 流程确认后，通电，开泵，用出口阀门和泵频调节至流量和出口压力达到操作条件， 稳定运行 30min 后，收集透过液和浓缩液 l00ml，测量。改变条件用同样方法进行实验。 6）停止实验，放尽溶液，用槽 1 中水清洗 20min，方法同前，注意确保阀 3 关闭。 7）加保护液：如果两天以上不用设备，为了防止纤维膜被细菌“吞食”，从保护液槽 3 加入组成约 1％的甲醛水溶液，即开阀 10，7，8，11，14，16，阀 9 关闭，加约 350m1。之 后关闭阀 16，11，14，10，9，8，7 等，封闭系统，避免保护液损失。 8）分析原料液，透过液，浓缩液等的浓度： ●用比色法测量原料液，超滤液和浓缩液的浓度。 ●仪器：722 型分光光度计，使用前认真阅读说明书。 ●开启分光光度计电源，将测定波长置于 510mm 处，预热 20 分钟。 ●绘制标准曲线：准确称取在 60℃下干燥 4 小时的聚乙二醇 1.00g 溶于 1000ml 容量瓶 中，分别吸取聚乙二醇溶液 0.5，1.5，2.5，3.5，4.5ml 稀释于 100ml 容量瓶内配成浓度为 5， 15，25，35，45mg/L 的聚乙二醇标准溶液。再各取 50ml 加入 100ml 容量瓶中，分别加入 Dragendoff 试剂及醋酸缓冲液各 10ml，蒸馏水稀释至刻度，放置 15 分钟，于波长 510mm 下，用 1cm 比色池，在 722 型分光光度计上测定光密度，蒸馏水为空白。以聚乙二醇浓度 为横坐标，光密度为纵坐标作图，绘制出标准曲线。 ●取试样 50ml 置于 100ml 容量瓶内，用标准曲线操作相同的方法测试样光密度值，再 从标准曲线上查取浓度值。 9）清洗分光光度计，放在指定位置。 10）切断设备和仪表电源，并闭水阀。
中空纤维膜详细版.ppt
优选
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2. 3 含氟高分子类
• 聚偏氟乙烯（PVDF)中空纤维膜是一种新兴膜材料, 可以在140摄氏度下高温灭菌和射线消毒等特点。 聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的径向断面结构一般 为非对称结构,即由分离皮层与多孔支撑层组成。 聚偏氟乙烯中空纤维膜组件单位体积装填密度大, 组件产水量大,分离孔径在 0.05-0.22 m,过滤精 度高且动态过滤,抗阻塞能力强及无相态变化,不 需要在水中投加絮凝剂,对过滤体系无污染。
优选
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高膜的亲水性和耐污性能; 或者采用不同种类的 醇对聚砜中空纤维基膜进行预处理,研究了醇处理 对膜性能的影响;利用聚砜中空纤维膜内表面作为 接枝层,进行动态表面光接枝聚合反应的研究,改 善膜的亲水性和截留率。
• B 聚醚砜
• 聚醚砜(PES)又称聚苯醚砜,是一种综合性能优良 的聚合物膜材料。
8
中空纤维式膜组建
优选
9
• 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比 所有其他组件大, 最高可达到30000m2/m3。中空 纤维膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中 空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以 环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中 空纤维组件的一端流人, 沿纤维外侧平行于纤维束 流动,透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后 从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出,原液则从 膜组件的另一端流出。
优选
15
1. 3 半熔融纺丝
• 半熔融纺丝是向纤维中心供气,纺丝料液从贮桶经 计量泵、过滤器后,进入喷口呈环形的喷丝板,喷 出的中空纤维可直接进入凝胶浴或先进入挥发通 道,使纤维冷却(或受热)或部分溶剂挥发后进入凝 胶浴,再经漂洗干燥后,收集在滚筒上。此方法适 用于三醋酸纤维素(CTA)制备中空反渗透膜或纳滤 膜。
超滤膜分离技术介绍48页PPT
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
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超滤分离膜技术.pptx
组件的操作模型
死端过滤 是指在没有料液流动的条件下对料液进行分离和提纯
的过程，分为：间歇式和连续式 优点是设备简单，能耗低，可以克服高浓度料液渗透 率低的问题。缺点是浓差极化和膜污染严重 错流过滤 是在一定的膜面流速的情况下对料液进行浓缩和分离 的过程。分为：间歇式和连续式 优点是，操作简单，浓缩速度快，所需膜面积小。缺 点是能耗高。
每种材料膜的生产厂家都竭力避免材料的缺点，尽可能进
行材料的改性。如PAN的强度及抗氧化性能力，PVDF， PES，PS的亲水性改性，PES，PS的刚性特性的设计考量 等。
过滤孔径
内压与外压
性能表征
通量(Flux)：通常是指在25℃水温和0.1MPa水压下，单位
时间内、单位膜面积所透过纯水的体积。 单位：LMH@0.1MPa） 切割分子量（MWCO）：当90%的溶质被膜截留时，在截 留曲线所对应该类溶质的最小分子量即为该膜的切割分子 量。超滤膜的孔径大约在0.002至0.1微米之间，其对应的切 割分子量约为1，000—500，000。
压密因数：由于超滤膜表皮层较为致密，内层多为多空结
构，所以在压力作用下易于被压密。
亲水性和疏水性：其与膜的吸附有密切关系，这也决定了
膜的应用范围。一般用测定接触角来确定。
表称物质的分类：
球状蛋白，带支链多糖 （葡聚糖），线性分子（聚乙二醇） 影响截留分子量和截留率的因数：1.溶质分子的大小和形
状2.膜的材料和形态结构3.其他溶质4.操作参数5.吸附6.微 环境 常见蛋白及分子量
蛋白名称 维生素B12 细胞色素C 白蛋白 牛血清蛋白 丙球蛋白 分子量 1200 12400 45000 65000 155000
实验五 中空纤维超滤膜分离
实验五中空纤维超滤膜分离膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。
膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。
膜分离法可用于液相和气相。
对于液相分离可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其它微粒的水溶液体系。
膜分离包括反渗透、超过滤、电渗析、微孔过滤等。
膜分离过程具有无相态变化、设备简单、分离效率高、占地面积小、操作方便、能耗少、适应性强等优点。
目前，在海水淡化、食品加工工业的浓缩分离、工业超纯水制备、工业废水处理等领域的应用越来越多。
超过滤是膜分离技术的一个重要分支，通过实验掌握这项技术具有重要的意义。
一、实验目的1、了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程；2、了解膜分离技术的特点；3、培养学生的实验操作技能。
二、分离机理通常，以压力差为推动力的液相膜分离方法有反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等方法。
图1为各种渗透膜对不同物质的截留示意图。
对于超滤（UF）而言，一种被广泛用来形象地分析超滤膜分离机理的说法是“筛分”理论。
该理论认为，膜表面具有无数微孔，这些实际存在的孔径不同的孔眼象筛子一样，截留住了分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。
最简单的超滤器的工作原理，如图2所示，在一定的压力作用下，当含有高分子（A）和低分子（B）溶质的混合液流过被支撑的超滤膜表面时，溶剂（如水）和低分子溶质（如无机盐类）将透过超滤膜，作为透过液被收集起来，高分子溶质（如有机胶体）则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。
应当指出的是，若超滤完全用“筛分”的概念来解释，则会非常含糊。
在有些情况下，似乎孔径大小是物料分离的唯一支配因素，但对有些情况，超滤膜材料表面的化学特性起到决定性的截留作用。
如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子小，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它仍具有明显的分离效果。
日本超滤膜产品调研培训课件
1/24/2021
日本超滤膜产品调研
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东丽株式会社
Toray Industries
浸没式超滤膜组件
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典型应用
1.工业用水 2.海水淡化-RO预处理 3.市政污水工业废水三级处理和回用 4.饮用水的生产
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三菱化学株式会社 The KAITEKI Campany
三菱中空纤维超滤膜组件参数（1 ）
1、膜丝材质：聚乙烯(PE) 2、膜丝孔径0.4μm 3、膜丝外径540μm 4、膜丝内径360μm 5、膜组件有效面积：120m² 6、跨膜压差初始压力：0.03MPa 7、通量：15L /(m²/h) 8、使用温度0～40℃
Toray Industries
压力式超滤膜组件
中空纤维膜
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东丽株式会社
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压力式超滤膜组件
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日本超滤膜产品调研
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东丽株式会社
Toray Industries
浸没式超滤膜组件
特点： 1.适宜处理高浊度给水 浸没式超滤可以更有效的排放 和去除泥污。 2.适宜更广范围的水处理工程 无压力容器，更少的阀 门和管路可以有效降低建造成本，一体化的设计可以最 小化占地面积。 3.高化学稳定性 4.高通量和较高的物理强度
1/24/2021
中空纤维膜ppt课件
3. 2 石化工业
• 在石化工业的生产过程中,需要处理大量的废水、 分离和净化不同的气流和大量的不同等级的油田 采出水,中空纤维膜以独特的优点发挥了重要的作 用。近年来,膜法提氢、膜法富氧、膜法富氮等技 术已成功实施工业化应用,且已经从原先的废旧资 源回收发展到环境保护及净化领域,气体膜分离技 术得到了飞跃的发展。以酰亚胺中空纤维膜以及 不同材料涂层的聚砜中空纤维复合膜为代表,在气 体分离领域中的应用已日渐成熟。
• 近年来,国内工作科研人员对聚偏氟乙烯膜进行了 大量的研究,用不同的方法改善膜的亲水性能,提 高了膜的孔隙率和通水量。如:将PVC或亲水聚合 物材料(PMMA 增 韧 剂 、 改性聚醚硅油等)对聚偏氟 乙烯材料进行共混改性;研究高分子添加剂、表面 活性剂、非溶剂等混合复配纺丝添加剂及纺丝液 中聚偏氟乙烯树脂固含量对膜性能的影响;对聚偏 氟乙烯滤膜进行辐照接枝改性的研究。
2. 3 含氟高分子类
• 聚偏氟乙烯（ PVDF)中空纤维膜是一种新兴膜材料 , 可以在140 摄氏度下高温灭菌和射线消毒等特点 。聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的径向断面结构一 般为非对称结构,即由分离皮层与多孔支撑层组成 。聚偏氟乙烯中空纤维膜组件单位体积装填密度 大, 组件产水量大,分离孔径在 0.05-0.22 m,过 滤精度高且动态过滤,抗阻塞能力强及无相态变化 ,不需要在水中投加絮凝剂,对过滤体系无污染。
中空纤维超滤膜测试方法
中空纤维超滤膜测试方法中空纤维超滤膜（Hollow Fiber Ultrafiltration Membrane）是一种常用于液体分离与净化的膜技术。
它的广泛应用于水处理、饮料工业、生物制药等领域，得益于其高效过滤和净化效果。
中空纤维超滤膜测试方法在保证其质量和性能的基础上，对其应用进行评估和优化，对于生产过程的改进和提升具有重要意义。
下面将介绍一种常用的中空纤维超滤膜测试方法。
首先，测试前需要准备样品和设备。
样品可以是待处理的水或其他液体，设备包括中空纤维超滤膜模块、泵、过滤储槽、收样瓶等。
其次，进行膜的分离性能测试。
将样品通过泵抽取，通过管道连接至中空纤维超滤膜模块，调节压力控制进入超滤膜管道的液体流动速度。
根据需要的处理量和分离效果，可以调节泵的抽取速度和压力控制阀的开关程度。
在膜模块的出水口设置收样瓶，收集通过膜的滤液进行分析。
分析过程中，可以测定滤液中悬浮物、微生物、溶解物质等指标，评估中空纤维超滤膜的过滤效果。
另外，进行膜的通量测试。
通量是指单位时间内通过膜的流体量，是评估中空纤维超滤膜性能的重要指标。
通量测试可以通过两种方法进行。
第一种方法是直接测量法。
在测试过程中，可以记录进入模块的流量和膜外的滤液流量，并计算流量的差值。
通过测量时间和膜的有效面积，可以得到单位时间内通过膜的流体量。
第二种方法是浓缩法。
通过在一定时间内，将待处理液连续地通过膜模块，累积浓缩液体的量。
根据浓缩前后液体的重量差异，以及浓缩时间和膜的有效面积，可以计算出单位时间内通过膜的流体量。
最后，对测试结果进行分析和评估。
根据膜的分离性能和通量测试结果，可以评估中空纤维超滤膜的过滤效果和处理效率。
根据不同的需求，可以对膜材料、工艺参数等方面进行优化，提高中空纤维超滤膜的性能和使用寿命。
总之，中空纤维超滤膜测试方法是评估和优化其性能的重要手段。
通过膜的分离性能和通量测试，可以评估中空纤维超滤膜的过滤效果和处理效率。
这些测试结果为生产过程的改进和提升提供了重要的指导意义，同时也为应用中空纤维超滤膜的领域提供了参考依据。
中空纤维膜分离酵母讲义
连续膜过滤操作特性考察一、目的要求1、掌握膜分离操作原理2、掌握膜材料的使用方法3、掌握膜分离技术在发酵工程中的应用二、实验原理膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的。
膜分离速度受到操作形式、流速、压力和料液浓缩等因素的影响。
1）操作形式 终端过滤（垂直流）和错流对膜的分离速度影响很大，切向流过滤可以大大减小浓差极化或凝胶层厚度，有利于膜分离。
（2）流速 流速的影响反映在传质系数上。
一般而言，流速大，流通量越大。
（3）压力 压力增大，流通量会增大，但凝胶层的厚度也会增大，容易产生膜的污染。
应选择合适的压力(4)料液浓度 料液浓度增大，流通量会降低，由于浓差极化导致的凝胶层厚度会增加，膜的污染也会加剧。
因此应有合适的料液浓度。
三、主要仪器与材料1、仪器：中空纤维膜和螺旋卷式膜分离设备 ，离心机2、材料与试剂： 干酵母四、实验方法1、发酵液的配制利用干酵母配制一定体积的酵母溶液。
2、透过通量和截留率的测定R=(w2*v2/w1*400)*100%W —透水量，A —膜的有效面积，τ—时间V2=20000mL-v1(流出液体体积)W1-酵母干重3、测定步骤（1）精确称量活性干酵母 1 g 左右,放置到干燥的已称号的蒸发皿中，100-110度烘干置恒重。
计算含水量。
τ⋅=A WJ w（2）称取活性干酵母50g左右，计为W1。
加入约20公斤水，搅匀。
（3）打开离心泵电源，调节膜分离压力为0.15MPa，分离约三十分钟，停止分离，量取浓缩液体积v2，搅匀后精确取400ml，在3000min/r，离心，通过测定酵母干重，计为W2。
改变过滤压力为0.25MPa，重复测定透过通量和截留率。
已经膜组件的过滤面积为10m2。
五、思考题1、膜过滤受到哪些因素影响？2、绘制膜过滤流程图。
3、膜组件的类型有哪些？。
实验四中空纤维超滤膜分离
实验四中空纤维超滤膜分离一实验目的近十年来，膜技术发展迅速，己广泛应用于水处理、电子、食品、坏保、化工、冶金、 医药、生物、能源、石油、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益。
目前常用膜分离过程包扌舌微滤（MF ）、超滤（UF ）、纳滤（NF ）、反渗透（RO ）、滲析（D ）、电渗析（ED ）、气体分离（GS ）、渗透汽化（PVAP ）、乳化液膜分离（ELM ）等。
按 膜的结构分类有对称膜、非对称膜和液膜；按膜的材料分类有有机膜和无机膜。
中空纤维超滤膜分离广泛应用于双组分或多组分的溶质和溶剂的分离、分级、提纯与富 集操作过程。
该过程的特点是：处理对象无相态变化、节能、分离效率高、设备简单、占地 面积小、操作方便等。
本实验通过对聚乙二醇水溶液进行超滤操作，截留水中的有机人分子来提纯水，达到以 下的实验目的：（1） 了解和熟悉超滤膜分离的主要工艺参数。
（2） 了解液相膜分离技术的特点。
（3） 培养并掌握超滤膜分离的实验操作技能。
二实验原理超滤是一种从溶液中分离出人粒子溶质的膜分离过程，其分离机理一般认为是机械筛分 原理，其中超滤具有选择性分离的特点。
超滤过程见图3.2-1：在压力作用下，料液中含有的溶剂及各种小的溶质从高压料液侧 透过超滤膜到达低压侧，从而得到透过液或称为超滤液，而尺寸比膜孔径人的溶质分子被脸 截留成为浓缩液。
溶质在被脸截留的过程中有以卜几种作用：1）在膜面的机械截留；2）在 膜表面及微孔内吸附：3）膜孔的堵塞。
不同的体系各种作用方式的影响也不同。
超滤的特点：1）属于压力驱动型膜分离过程；2）超滤膜的分离范围为相对分子量 （MW ） 500—100000的人分子物质和胶体物质，相对应粒子的直径为0.005-0.1 Um ； 3） 分离机理一般认为是机械筛分原理；4）超滤膜的形态结构为不对称结构：5）膜组件的形式 为板式、卷式、管式、毛细管式及中空纤维等几种形式；6）过滤的方式一般为错流过滤：7） 操作压力低，一般不考虑渗透压的影响；8）易于工业化，应用范围广。
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实验步骤
2．实验步骤
（1）打开阀门8和10，将超滤组件中的保护液放净。 （2）为洗去中空纤维超滤组件中残余的保护液，用自来 水清洗膜组件2～3次，然后放净清洗液。 （3）检查实验系统阀门开关状态，使系统各部位的阀门 处于正常运转状态。 （4）将配制的PVA料液加入料液罐1，分析并记录表面活 性剂料液的初始浓度。
思考题
1、请简要说明超滤膜分离的基本机理。 2、超滤组件长期不用时，为何要加保护液？ 3、在实验中，如果操作压力过高会有什么后果？ 4、提高料液的温度对膜通量有什么影响？
本实验采用中空纤维超滤膜分离聚乙烯醇(PVA)溶液。
实验装置
1 —储罐； 2，3，5，6，8，9，10，12，13， 14，18，19—阀门； 4—输液泵； 7—预过滤器； 11，17—膜组件； 15，16—压强表； 20，21－转子流量计； 22—接收器。
实验流程示意图
实验装置
实验步骤
1．准备工作
注意事项
3、分析方法：PVA浓度的测定方法是先用发色剂使PVA显 色，然后用分光光度计测定。
首先测定工作曲线，然后测定浓度。吸收波长为 690nm。具体操作步骤为：取定量中性或微酸性的PVA溶 液加入到50mL的容量瓶中，加入8mL发色剂，然后用蒸馏 水稀释至标线，摇匀并放置15min后，测定溶液吸光度，经 查标准工作曲线即可得到PVA溶液的浓度。 4、进行实验前必须将保护液从膜组件中放出，然后用自来 水认真清洗，除掉保护液；实验后，也必须用自来水认真 清洗膜组件，洗掉膜组件中的PVA，然后加入保护液。
流量(L·h-1)
号
间
原料液 浓缩液 透过液 浓缩液 透过液
数据处理
2、数据处理 （1）表面活性剂截留率(R)：
R
原
料
液初始浓度 透过液 原料液初始浓度
浓
度
100%
（2） 透过液通量(J)：
J
渗透液体积 试验时间 膜面积(
L m2
h1
)ห้องสมุดไป่ตู้
数据处理
（3）表面活性剂浓缩倍数(N)：
浓 缩 液 中 表 面 活 性 剂 浓度 N 原料液中表面活性剂浓度
（4）在坐标上绘制R～流量、J～流量和N～流量的关系 曲线。
注意事项
1、泵启动之前一定要“灌泵”，即将泵体内充满液体。 2、样品取样方法：从表面活性剂料液储罐中用移液管吸 取5mL浓缩液配成100mL溶液；同时在透过液出口端和浓 缩 液 出 口 端 分 别 用 100mL 烧 杯 接 取 透 过 液 和 浓 缩 液 各 约 50mL，然后用移液管从烧杯中吸取透过液10mL、浓缩液 5mL分别配成100mL溶液。分别用751型紫外分光光度计 测定三个样品中PVA的浓度。烧杯中剩余的透过液和浓缩 液全部倒入表面活性剂料液储罐中，充分混匀后，随后进 行下一个流量实验。
实验目的
1、了解超滤膜分离的主要工艺参数。 2、了解液相膜分离技术的特点。 3、训练并掌握超滤膜分离的实验操作技术。
实验原理
超滤膜分离和反渗透、纳滤和微滤等膜分离方法一样， 是以压力差为推动力的分离过程。各种渗透膜对不同物质 的截留如图：
实验原理
在一定的压力作用下，当含有高分子溶质(A)和低分子 溶质(B)的混合溶液流过被支撑起来的超滤膜表面时，溶剂 (如水)和低分子溶质(如无机盐类)将透过超滤膜，作为透过 物被收集起来；高分子溶质(如有机胶体)则被超滤膜截留而 浓缩回收。
◆ 在超滤膜分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化 学性质等对溶质的截留分别起着各自不同的作用。
实验原理
超滤膜多数为非对称膜，由一层极薄的(通常为0.1～ 1μm) 、 具 有 一 定 孔 径 的 表 皮 层 和 一 层 较 厚 的 ( 通 常 为 125μm)、具有海绵状或网状结构的多孔层组成。前者起到 筛分作用，后者起到支撑作用。
实验步骤
（9）加入保护液至中空纤维超滤组件的2/3高度。然后 密闭系统，避免保护液损失。 （10）将751型紫外分光光度计清洗干净，放在指定位置， 切断分光光度计的电源。
数据处理
1、 实验条件和数据记录如下：
压强(表压)：________ MPa；温度：________℃
实验序 起止时
浓度(mg·L-1)
实验步骤
（5） 打开阀门，然后开启电源，使泵正常运转。 （6）调节控制阀门，使膜组件进口压力为0.04MPa。 （7）启动泵稳定运转30min后，分别取透过液和浓缩液样 品，并分析样品中PVA的浓度。然后改变流量，重复进行 实验，共测定5个流量。实验完毕后即可停泵。 （8）清洗中空纤维超滤组件。待超滤组件中的表面活性 剂溶液放净之后，用自来水代替原料液，在较大流量下运 转20min左右，清洗超滤组件中残余表面活性剂溶液。