子任務(wù)技能點(diǎn)：能完成膜分離過程的描述選擇合適的膜類型分離不同的液體中的微粒

1、任務(wù)任務(wù)1 1：一次鹽水制備：一次鹽水制備子任務(wù)子任務(wù)3 3：一次鹽水制備過程：一次鹽水制備過程技能技能點(diǎn)點(diǎn)1 1：能完成膜分離過程的描述，選能完成膜分離過程的描述，選擇合適的膜類型分離不同的液體中的微粒擇合適的膜類型分離不同的液體中的微粒職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫離子膜燒堿生產(chǎn)操作離子膜燒堿生產(chǎn)操作課程課程 能根據(jù)所學(xué)膜分離基本理論知識(shí)，選擇合適膜過濾方法； 能完成反滲透操作過程； 會(huì)分析反滲透膜過濾運(yùn)行系統(tǒng)中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的原因，并提出解決措施。掌握膜分離技術(shù)的基本理論知識(shí)；掌握膜過濾工藝生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)方法與控制要點(diǎn)；通過學(xué)習(xí)膜過濾的操作方法，學(xué)會(huì)分

2、析生產(chǎn)中出現(xiàn)問題的工作方法。 （2 2）膜分離技術(shù)的類型）膜分離技術(shù)的類型 滲透及滲透壓滲透及滲透壓 如圖所示,如果用一個(gè)只有水分子才能透過的薄膜將一個(gè)水池隔斷成兩部分,在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時(shí)間就可以發(fā)現(xiàn)純水液面降低了，而鹽水的液面升高了。人們把水分子透過這個(gè)隔膜遷移到鹽水中的現(xiàn)象叫做滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。這時(shí)隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲滲透壓透壓。半透膜純水鹽水圖圖1-94 滲透滲透純水鹽水h圖圖1-95 滲透平衡滲透平衡 在以上裝置達(dá)到平衡后,如果在鹽水端液面上施加一定壓力，此時(shí)，水分子就會(huì)由鹽水端向純水

3、端遷移。溶劑分子在壓力作用下由濃溶液向稀溶液遷移的過程這一現(xiàn)象被稱為反滲透現(xiàn)象。 如果將鹽水加入以上設(shè)施的一端，并在該端施加超過該鹽水滲透壓鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透凈水的原反滲透凈水的原理理。 反滲透過程的推動(dòng)力為：P=P2-P1-純水純水鹽鹽水水P圖圖1-96 反滲透反滲透 反滲透現(xiàn)象和反滲透凈水技術(shù) 反滲透設(shè)施生產(chǎn)純水的關(guān)鍵有兩個(gè)，一是一個(gè)有選擇性的膜，我們稱之為半透膜半透膜，二是一定的壓力。 簡單地說，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當(dāng)，由于細(xì)菌、病毒、大部分有機(jī)污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透不能透過反滲透

4、半透膜而與透過反滲透膜的水相分離膜而與透過反滲透膜的水相分離。 在水中眾多種雜質(zhì)中,溶解性鹽類是最難清除的.因此,經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性于反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達(dá)膜元件除鹽率可以高達(dá)99.7%99.7%。圖圖1-97 反滲透膜組件工作應(yīng)用裝置反滲透膜組件工作應(yīng)用裝置 反滲透過程的操作反滲透過程的操作 （1）反滲透過程設(shè)計(jì)的目標(biāo)在于提高分離率，降低能耗。 （2）反滲透操作的影響因素：除膜本身質(zhì)量以外，過程的濃差極化、操作條件對(duì)其影響甚大。 什

5、么是濃差極化？什么是濃差極化？ 在反滲透過程中，由于膜的選擇透過性，溶劑從高壓側(cè)透過膜到低壓側(cè)表面上，造成由膜表面到主體溶液之間的濃度梯度，如圖1-55，引起溶質(zhì)從膜表面通過邊界層向主體溶液擴(kuò)散，這種現(xiàn)象即稱之為濃差極化。 濃差極化現(xiàn)象圖圖1-551-55濃差極化濃差極化（） 操作條件 料液的預(yù)處理 預(yù)處理的目的在于除去料液中的固體物質(zhì)，降低濃度；抑制和控制微溶鹽的沉淀；調(diào)節(jié)控制進(jìn)料的溫度和PH值；殺死和抑制微生物的生長；去除各種有機(jī)物等。 一般而言，固體微粒可用沉降過濾方法除去，而亞微粒子則需使用微孔過濾或超過濾除去，有些膠體物則宜采用加入無機(jī)電解質(zhì)而使其凝聚后除去；微生物與有機(jī)物可以用氯或

6、次氯酸鈉氧化除去，也可用活性炭來吸附有機(jī)物。加入偏硫酸鈉之類的沉淀抑制劑可防止鈣鎂離子在反滲透過程中形成沉淀，也可以用石灰蘇打進(jìn)行水的軟化。調(diào)整調(diào)整PHPH值對(duì)于保護(hù)膜十分有效，值對(duì)于保護(hù)膜十分有效，對(duì)于含蛋白分子的溶液，對(duì)于含蛋白分子的溶液，PHPH值的調(diào)節(jié)對(duì)膜通量影響甚大。值的調(diào)節(jié)對(duì)膜通量影響甚大。因此，在反滲透過程中，一般均加砂濾、微濾、超濾對(duì)料液進(jìn)行預(yù)過濾，并根據(jù)料液和膜的性質(zhì)而加入一些特定的化學(xué)物質(zhì)處理料液以增加滲透過程的效率 溫度溫度 溫度升高有利于降低濃差極化的影響，提高膜的滲透通量，但溫度升高導(dǎo)致能耗增大，并且對(duì)高分子膜的使用壽命有影響，因此反滲透過程一般在常溫或略高于常溫下操

7、作。反滲透過程一般在常溫或略高于常溫下操作。 壓力壓力 反滲透過程的推動(dòng)力是壓差，因此操作壓差愈高，滲透通量增大，但壓差增大往往導(dǎo)致濃差極化的增加，使得膜面的滲透壓增高，達(dá)到一定壓力，增加壓力并不能提高滲透通量滲透通量，即膜面形成了一層凝膠層。另一方面，操作壓差的增大將導(dǎo)致能耗增加，因此綜合考慮，必須根據(jù)經(jīng)濟(jì)核算選擇適宜的操作壓差。一般來說，反滲透的操作壓差在一般來說，反滲透的操作壓差在2 23MPa3MPa之間，對(duì)用于低壓反滲之間，對(duì)用于低壓反滲透膜來說，操作壓力可遠(yuǎn)低于透膜來說，操作壓力可遠(yuǎn)低于2MPa2MPa。 () () 膜的清洗膜的清洗 物理清洗：最簡便的方法是采用流動(dòng)的清水沖洗膜的

8、表面，也可以采用水和空氣的混合流沖洗。對(duì)于內(nèi)壓管式膜，尚可以加入海綿球用水帶動(dòng)海綿球沖刷膜面。物理清洗時(shí)沖刷不能過分，以免損壞膜面，因此物理清洗只能除去一些附著力不牢的污染物，清洗往往不夠完全。 化學(xué)清洗：采用各種清洗劑來清洗，清洗效果好。清洗劑必須根據(jù)溶液性質(zhì)和膜的性質(zhì)來選擇，常用的有草酸、檸檬酸、加酶洗滌劑和雙氧水等。用草酸、檸檬酸或EDTA等配制的清洗液可以有較好的清洗效果；雙氧水溶液對(duì)有機(jī)物也有良好的洗滌效果。如果在膜的微孔中有膠體堵塞，則可以利用分離效率極差的物質(zhì)，如尿素、硼酸、醇等作清洗劑。這些物質(zhì)易于滲入細(xì)孔而達(dá)到清洗的目的。 （） 工藝流程 根據(jù)料液的情況和對(duì)分離過程的要求，反

9、滲透過程可以采用以下幾種工藝流程。 一級(jí)一段連續(xù)流程，如圖1-98所示。 一級(jí)一段循環(huán)式流程，如圖1-99所示。 一級(jí)多段連續(xù)式流程，如圖1-100所示。 一級(jí)多段循環(huán)式流程，如圖1-101所示。 圖圖1-98 一級(jí)一段連續(xù)流程一級(jí)一段連續(xù)流程料液貯槽膜組件膜組件濃 縮濃 縮液液透 過透 過液液圖圖1-99 一級(jí)一段循環(huán)流程一級(jí)一段循環(huán)流程圖圖1-100 一級(jí)多段連續(xù)流程一級(jí)多段連續(xù)流程圖圖1-101 一級(jí)多段循環(huán)流程一級(jí)多段循環(huán)流程 () () 反滲透的應(yīng)用反滲透的應(yīng)用 苦咸水與海水淡化苦咸水與海水淡化 純水生產(chǎn)純水生產(chǎn) 廢水處理廢水處理 低分子量物質(zhì)水溶液的濃縮低分子量物質(zhì)水溶液的濃縮 反

10、滲透過程的特征是從水溶液中分離水。目前反滲透的應(yīng)用主要是海水和苦咸水淡化，純水制備以及生活用水處理。圖圖1-102 苦咸水與海水淡化苦咸水與海水淡化 圖圖1-103 純水生產(chǎn)純水生產(chǎn) 超濾和微濾超濾和微濾 （）過程原理 超過濾（簡稱超濾）和微孔過濾（簡稱微濾）是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過程，一般用于液相分離，也可用于氣相分離。 圖圖1-104 超濾與微濾原理示意圖超濾與微濾原理示意圖 （）過程操作 超濾、微濾和反滲透均是以壓差作為推動(dòng)力的膜分離過程，它們組成了可以分離溶液中的離子、分子、固體微粒的這樣一個(gè)3級(jí)分離過程。 表表1-5 超濾、微濾和反滲透的比較超濾、微濾和反滲透的比較 （）應(yīng)用 超濾的應(yīng)用 牛奶中的應(yīng)用：牛奶脫脂、蛋白預(yù)縮、降低乳糖含量 果汁澄清：替代離心過濾、果膠酶處理、用硅藻土預(yù)涂地真空過濾等，果汁產(chǎn)量高。 發(fā)酵液處理：回收抗生素等 排放液處理：造紙工業(yè)回收磺化木質(zhì)素、脫油、脫脂等。 微濾的應(yīng)用 微濾主要用于除去溶液中大于0.05um左右的超