超滤膜之水处理技术ppt课件

纤维素酯类
主要有CA、CTA、CA-CN 优点：亲水性好，成孔性好，材料来源方
便，成本低 缺点：耐酸碱性能差（pH4-6）；耐溶剂性
能也差 ;使用温度低(30-35℃);耐微生物 降解差;
聚砜类
PS、SPS、PES等 优点：优良的机械强度和耐高温、耐化学
侵蚀性；使用温度范围广；pH 范围广；耐 氯性能好； 缺点：膜为疏水性，易污染。
流动沟：膜组件中流体流动的空间。 膜组件：膜单元和承装该膜单元的筒体（压力容
器）组成组件。
第二章 超滤膜
超滤膜的分类 按膜材料的化学组成 膜的物理形态 膜的制备方法
按膜材料超滤膜可以分为
有机高分子材料 无机材料
有机高分子材料
纤维素酯类 聚砜类 聚烯烃类 含氟类材料 其他高分子材料
原料液
浓缩液 UF膜
透过液
超滤原理示意图
超滤分离的特性
1、能耗低； 2、设备体积小，结构简单，便于快速上马； 3、易于操作管理； 4、在分离过程微观环境质变化小，能保证原
汁原味。
某种碱性蛋白酶超滤工艺与传统工艺的
比较
项目
刮板真空浓缩
超滤
处理量（t/d)
10
10
单位面积投资/元
15837
1896年，马丁制备了第一张人工超滤膜，可以部分截留蛋白质； 60年代，美国马萨诸赛州大学的迈克尔利斯利用不同比例的酸性和碱
性高分子电解质混合物，以水—丙酮—溴化钠为溶剂首先制成各种不 同截留分子量的超滤膜，并主持开办了亚米康公司，开始了超滤膜的 商品化生产；
发展史
近几十年来，随着高分子材料的发展，出现了一批高透水 性能，高辨别率的超滤膜，促使了超滤技术的飞速发展。
基本术语
产水量：单位时间，单位膜面积透过膜的液体量．单位为 Ｌ/Ｍ2h。
截留分子量(MWCO)：截留率为０.9(0.95)时被膜截留的最 小物质的分子量。
截留率(%)：在特定条件下膜对溶质截留能力的定量量度。 透过率（%）：溶质在膜上的透过性能＝１－截留率。 亲疏水性：膜与水的亲和能力的量度。 超滤浓水：超滤过程中未透过膜而排出的水。 跨膜压差：膜截留液侧与透过液侧的压力差.
1630
有效脱水面积/m2
6
35
实际有效工作时间
24
8.3
/(h/d)
电耗/kw.h
58.5
7.5
煤耗(kg/d)
812.32
0
产品收率
85.23
92.27
应用和市场
乳品工业：分离和回收蛋白，乳糖和脂肪的预浓 缩
水处理：除浊，无菌水，反渗透前处理 废水处理：回收水中有效成分，实现零排放 生物技术：酶和微生物的分离；膜生物反应器 医药和治疗：血液过滤；中药制剂的生产 食品加工：果汁和酒类的澄清
分离
的分离Hale Waihona Puke Baidu
的分离
操作压力低 操作压力中 操作压力高
对称/不对称结 构
根据粒子大小 分离
不对称结构 不对称结构 不对称结构
根据粒子大 尚不清楚 根据溶解度
小分离
和扩散系数
发展史
早在1748年耐克特发现水可以渗入到装有酒精的猪膀胱内，这是人类 认识膜分离现象的开始；
1861年，施密特首次公开了用牛心胞膜截留可溶性阿拉伯胶的实验结 果；
超滤的发展方向： 研制截留分子量更加敏锐，抗污染能力更强的超滤膜及
组器。
超滤膜对溶质的分离过程
超滤膜对溶质的分离过程主要有：
1.在膜表面及微孔内吸附； 2.在孔中停留而被除去（阻塞）；
3.在膜表面的机械筛留（筛分）。
超滤过程的原理
在膜两侧压力差的作用下，以超滤膜为过 滤介质。在一定压力下，当溶液流过膜表 面时，只允许水、无机盐和小分子物质透 过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白 质和微生物通过，以达到溶液的净化分离 和浓缩的目的
超滤（ultrafiltration,UF）是以压力为驱动力，利用合 成的高分子半透膜高精度的截留性能进行固液分离或使不 同分子量物质分级的膜法分离技术。
超滤介于纳滤与微滤之间，它的定义域为截留分子量 5000—500000左右，相应的孔径大小的近似值为2×109—100×10-9米。
微滤(MF) 超滤(UF) 纳滤(NF) 反渗透(RO)
悬浮颗粒 大分子 糖,二价盐,解离酸 单价盐、非解离酸
水
压力驱动膜过程示意图
微滤
常规过滤
超滤
纳滤 反渗透
粒子大小 0.0001 0.001 0.01
0.1
1.0
10
100
1000 微米
离子范围
大分子范围
微粒
细粒 粗粒
压力驱动膜的界限
各种压力驱动膜过程的比较
MF
UF
NF
RO
粒子分离 操作压力低
大分子物质 低分子物质 离子级物质
聚烯烃类
PP、PAN 机械强度好，而且耐热，耐化学性能较好，
是目前用的较多的膜材料。
含氟类材料
PVDF、PTFE 这类材料制备的超滤膜是品质最好的膜，
有优良的机械强度和耐高温、耐化学侵蚀 性。使用温度范围广，可在强酸、强碱和 各种有机溶剂条件下使用 缺点是材料疏水性强
基本术语
浓缩因子：进料液的最初体积（质量）与超滤后 浓缩液的最终体积（质量）的比率
全过滤（死端过滤 ）：通过往浓缩液中加入溶剂 来实现分离的过程。（连续和间歇）。
错流过滤：指部分进水透过膜元件形成产水，其 余部分形成浓水的过滤方式。
浓差极化：被膜截留的溶质在膜表面聚积导致溶 剂迁移阻力的增加或局部渗透压的增加（该两者 均使通量下降）并可能改变膜的截留性能的现象。
超滤膜分离技术
超滤膜分离技术的主要内容
导论 超滤膜 膜结构和性能表征 膜组器 过程设计 浓差极化 污染和清洗 应用
第一章 导论
膜分离过程的定义和分类 发展史 应用和市场 基本术语
膜过程的定义
膜:起栅栏作用,阻止块体移动(mass movement)而允许一 个或几个物类有序通过的相。
我国对超滤技术的开发比国外迟了10余年的时间，70年代 起步，首先研制了管式超滤膜及组器；
80年代是快速发展的阶段，先后研制成功了中空纤维，卷 式和板式超滤装置。目前，超滤膜已有：PS、PAN、PES、 PSA、PP、PE、PVDF等十余个品种。
90年代这些不同的超滤装置都获得广泛应用并取得显著的 社会、经济和环境效益。