膜分离装置PPT课件

，
膜 反渗透设备 常用的三种膜
分 离
超滤设备
分离设备
设 渗析设备
备 纳滤设备
微滤设备
.
3
1.电渗析器
• 原理：利用阴、阳离子交换膜对溶 液中的阴、阳离子的选择性，在直 流电场的作用下，使溶液中的阴、 阳离子在隔室内发生离子迁移，分 别通过阴、阳离子交换膜从而达到 除盐或浓缩的目的。
.
4
电渗析器工作. 原理图
（2）非对称膜：横断面具有不对称结构。 包括一体化非对称膜和复合膜两类。
——分离效能主要或完全由很薄的皮层决
定，传质阻力小，其透过速率较对称膜高
得多。
.
14
Байду номын сангаас
从来源上分：
天然膜 合成膜
从膜的功能分：
离子交换膜
反渗透膜
超滤膜
微滤膜
纳滤膜
气体渗透膜
.
15
（一）.离子交换膜
1、定义： 一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过 能力的高分子膜。在应用时主要利用它的离子选 择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。
.
25
（四）纳滤膜
纳滤技术是反渗透膜过程为适应工业软化水的
需求及降低成本的经济性不断发展的新膜品种， 以适应在较低操作压力下运行，进而实现降低 成本演变发展而来的。
纳滤 ( NF，Nanofiltration)是一种介于反渗
透和超滤之间的压力驱动膜分离过程。
纳滤分离范围介于反渗透和超滤之间，截断分
2、组成： 离子交换膜可以分为基膜和活性基团两大部分。 基膜：具有立体网状结构的高分子化合物； 活性基团：由具有交换作用的阳(或阴)离子和与基 膜相连的固定阴(或阳)离子所组成。
.
16
• 离子交换膜按结构分为均相、半均相、异 相膜三种。
• 均相膜：是由具有离子交换基团的高分子 材料直接成膜，组织是完全均一的。
纳滤膜分离机理示意图
＋
-
料液
－＋
带负电荷的膜
透过通量
（五）微滤膜
• 微滤过程中使用的膜也是微孔膜。微滤 膜多数为对称膜，其中最常见的是曲孔 型，结构类似于内有相连空隙的网状海 绵；另外还有一种毛细管型，膜孔呈圆 筒状垂直贯通膜面。
.
22
反渗透膜法海水淡化
嵊泗1000吨/日反渗透海水淡化装置
.
23
（三）超滤膜
作用机理：超滤又称超过滤，用于去除废水中大 分子物质和微粒。超滤之所以能够节流大分子物 质和微粒，其机理是：膜表面孔径机械筛分作用 ，膜孔阻塞、阻滞作用和膜表面及膜孔对杂质的 吸附作用。而一般认为主要是筛分作用。
超滤是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径 对液体中溶质进行分离的物理筛分过程。其截断 分子量一 般为6000到 50万，孔径为几十nm，操 作压0.2-0.6MPa。
子量范围约为 MWCO300～1000 ，能截留透 过超滤膜的那部分有机小分子，透过无机盐和 水。
纳滤膜的特点
纳滤膜的截留率大于95%的最小分子约为１ nm,故称之为纳滤膜。
从结构上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的表面 分离层和它的支撑层的化学组成不同。其表面 分离层由聚电解质构成。
能透过一价无机盐，渗透压远比反渗透低，故 操作压力很低。达到同样的渗透通量所必需施 加的压差比用RO膜低0.5～3 MPa，因此纳滤 又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。
• 半均相：宏观结构是均匀的，成膜材料和 聚电解质虽然混合的很均匀，但两者之间 没有化学的结合。
• 异相膜：由离子交换树脂粉末加粘合树脂 制成，组织不均匀。
.
17
• 3.离子交换膜的基本性能：
• 1）交换容量，指每千克干膜所含交换基团 的毫克当量数。
• 2）含水率，指工作状态下每克干膜的含水 克数。
• 反渗透：截留颗粒0.0001~0.001µm
.
9
• 为了使溶液或废水能够透过滤膜， 克服通过过滤膜的阻力，需要加压
跨 膜 压
微滤操作： 0.1~0.3MPa 超滤： 0.3~1.0MPa 纳滤： 2.0MPa左右
差 反渗透： 大于2.8MPa
.
10
超滤、微滤和纳滤工作原理示意图
.
11
压
力
推
.
18
.
19
（二）反渗透膜
·作用机理：利用反渗透膜选择性的只能 通过溶剂（通常是水）而截留离子物质 性质，以膜两侧静压差为推动力，克服 渗透压，使溶剂通过反渗透膜实现对液 体混合物进行分离的过程反渗透将料液 分成两部分：透过膜的是含溶质很少的 溶剂，称为渗透液；未透过膜的液体， 溶质浓度增高，称为浓缩液。
动
膜
工
艺
分
类
的
示
意
图
.
12
二、膜的分类
从相态上分：
固膜
液膜 气膜
按形态分 按结构分
平面膜 管状膜 中空纤维膜
对称膜
非对称膜
.
13
（1）对称膜：又称为均质膜，是一种均匀 的薄膜，膜两侧截面的结构及形态完全相同 。包括致密的无孔膜和对称的多孔膜两种。
——传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜 的厚度可以提高透过速率。
5
2.反渗透设备
• 原理：反渗透亦称逆渗透（RO）。 是用一定的压力使溶液中的溶剂通 过反渗透膜（或称半透膜）分离出 来。因为它和自然渗透的方向相反 ，故称反渗透。根据各种物料的不 同渗透压，就可以使大于渗透压的 反渗透法达到分离、提取、纯化和 浓缩的目的。
.
6
反渗透分离原理图
.
7
3.超滤、微滤和纳滤设备
操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组 分为小分子物质。
.
20
分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用
渗透和反渗透
.
21
·反渗透法应用：
◆海水和苦咸水脱盐制饮用水；
◆制备医药、化学工业中所需的超纯水 ；
◆用于处理重金属废水
◆用于浓缩过程，不会破坏生物活性， 不会改变风味、香味。包括：食品工 业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和 印染工业中废水的浓缩；奶品工业中 牛奶的浓缩。
膜
分
离
设
备
.
1
一、膜分离设备分类及分离原理
膜分离：是以选择性透过膜为分离介质， 在膜两侧一定推动力的作用下，使原料 中的某组分选择性地透过膜，从而使混 合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目 的的分离过程。
膜分离设备：利用膜的选择透过性进行分 离以及浓缩水中离子或分子的设备。
.
2
电渗析设备 水处理工艺中
• 原理：膜孔对溶液中悬浮微粒的筛 分作用，在介质压力的作用下，小 于孔径的小分子溶质随溶液一起透 过膜上的微孔，大于孔径分大分子 溶质则被截留。
.
8
• 膜上的微孔尺寸决定膜的分离性质
• 超滤膜：截留颗粒0.001~1µm,分子 量在500~50000之间；
• 纳滤：分子颗粒1nm,分子量在200以 上的溶解性组分；