大化工论坛

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

微信登录,快人一步

手机号码,快捷登录

手机号码,快捷登录

开启左侧

[话题讨论] 典型的膜分离技术介绍

[复制链接]
发表于 2007-7-24 17:52:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
   典型的膜分离技术介绍
正文
            超滤技术
             超滤(UF)也是一个以压力差为推动力的膜分离过程,一般认为超滤是一种筛孔分离过
程。在压差的推动下,原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,所得到的液
体一般称为滤出液或透过液,而大的粒子组分被膜截留,使它在滤剩液中浓度增大,达到溶液的净化
、分离与浓缩的目的。杭州水处理中心于20世纪80年代在国内率先研制成功该项技术。
            超滤技术的特点:
                超滤膜早期用的是醋酸纤维素膜材料,以后还用聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙
烯、聚偏氟乙烯、氯乙烯醇等以及无机膜材料。膜的孔径大约
            0.002 ~ 0.1μm,截留分子量大约为500~500000。其操作压力在0.07-0.7MPa左右。
            超滤过程有如下的特点:
            (1)过程无相变,可以在常温及低压下进行因而能耗低;
            (2)物质在浓缩分离过程中不发生质的变化,适合热敏物质的处理;
            (3)能将不同分子量的物质分级分离;
            (4)在使用过程中超滤膜无杂质脱落,保证超滤液的纯净。
            超滤技术应用领域:
            (1)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理;
            (2)制药行业:医用纯水除菌、除热原,药物浓缩分离;
            (3)食品工业:果汁的浓缩澄清,蛋白质的浓缩,酶制剂的浓缩;
            (4)水处理工程:矿泉水制备,饮用水净化,以及超滤作为反渗透的预处理;
            (5)废水处理工程;工业废水处理,市政废水的处理回用;
            (6)纺织工业:纤维加工油剂的回收,洗毛废水中回收羊毛脂。
            微滤技术
               
            微滤(MF)又称微孔过滤,它属于精密过滤,其基本原理是筛孔分离过程。在压差的推
动下,原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧,所得到的液体一般称为滤出
液或透过液,而大的粒子组分被膜截留,达到溶液的净化目的。除此以外,还有膜表面层的吸附截留
和架桥截留,以及膜内部的网络中的截留。微孔滤膜因孔径固定,可保证过滤的精度和可靠性。杭州
水处理中心于20世纪80年代在国内率先研制成功微滤技术。
            微滤技术的特点:
               
            微滤膜的材质分为有机和无机两大类,有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、
聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。膜的孔径大约
            0.1~10μm,其操作压力在0.01-0.2MPa左右。微滤过程操作分死端过滤和错流过滤两种
方式。在死端过滤时,溶剂和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜,大于膜孔的溶质粒子被截
留,通常堆积在膜面上。随着时间的增加,膜面上堆积的颗粒越来越多,膜的渗透性将下降,这时必
须停下来清洗膜表面或更换膜。错流过滤是在压力推动下料液平行于膜面流动,把膜面上的滞留物带
走,从而使膜污染保持一个较低的水平。
            微滤技术应用领域:
            (1)水处理行业:水中悬浮物,微小粒子和细菌的去除;
            (2)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理;
            (3)制药行业:医用纯水除菌、除热原,药物除菌;
            (4)食品工业:酒、饮料中酵母和霉菌的去除,果汁的澄清过滤;
            (5)化学工业:各种化学品的过滤澄清。
            反渗透技术
               反渗透(
            RO)技术是20世纪60年代发展起来的一项膜分离技术,是依靠反渗透膜在压力下使溶液
中的溶剂与溶质进行分离的过程。杭州水处理中心在20世纪60年代开始研发反渗透技术,并于80年代
率先在国内大规模应用该技术。要了解反渗透的原理,先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现
象,当两种含有不同浓度盐的水的中间用一张半渗透膜分开就会发现,含盐量少的一边的水会透过膜
渗到含盐量高的水中,而所含的盐分并不渗透,直到两边的含盐浓度融和到均等为止。如果在含盐量
高的水侧施加一个压力,其结果也可以使上述渗透停止,这时的压力称为渗透压。如果施加的压力再
加大,可以使水从含盐量高的一侧向含盐量低的一侧,而盐分截留住。因此,在含有盐分的水中施加
比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反的方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一侧,得到除
去盐分和微生物与有机物等物质的纯净水,这就是反渗透的原理。原理示意图如下。
            反渗透技术的特点:
               
            反渗透(RO)技术是一种高效节能技术。它依靠压力推动将水和离子分离,从而达到纯
化和浓缩的目的。该过程无相变,一般不需加热,能耗低,具有运行成本低,无污染,操作方便运行
可靠,产水水质高等诸多优点,而成为海水和苦咸水淡化最节能的技术。目前已广泛应用于医药、电
子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。反渗透
(RO)技术成为膜分离技术的一个重要组成部分。
            反渗透技术的用途:
            (1)苦咸水、海水的淡化;
            (2)去除水中有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质;
            (3)废水处理回用;
            (4)作为一种浓缩方法,能回收溶解在溶液中有价值的成份。
            反渗透技术适合应用行业:
            (1)电力工业:锅炉补给水;
            (2)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水;
            (3)食品工业:配方用水、生产用水;
            (4)饮料工业: 配方用水、生产用水、洗涤用水;
            (5)制药行业:工艺用水、制剂用水、洗涤用水、注射用水、药物浓缩分离;
            (6)化学工业:生产用水、废水处理 、有价值的物质的浓缩分离;
            (7)饮水工程:纯水制备、饮用水净化;
            (8)石油化工:油田注入水、石化废水深度处理;
            (9)海水淡化:海岛地区、沿海缺水地区、船舶、海水油田等生产生活用水。
            纳滤技术
            
            纳滤(Nanofilitration,NF)是一种新型分离技术。杭州水处理中心于20世纪90年代率
先在国内研制成功该技术。纳滤膜在其分离应用中表现出两个显著特征:一个是其截流分子量介于反
渗透膜和超滤膜之间,为200~2000;另一个是纳滤膜对无机盐有一定的截流率,因为它的表面分离层
由聚电介质所构成,对离子有静电相互作用。从结构上看纳滤膜大多是复合型膜,即膜的表面分离层
和它的支撑层的化学组成不同。根据第一个特征,推测纳滤膜的表面分离层可能拥有1nm左右的微孔结
构,故称之为“纳滤”。
            纳滤技术的特点:
            ① 膜结构绝大多数是多层疏松结构;
            ② 分离过程无任何化学反应,无需加热,无相转变,不会破坏生活活性,不会改变风味
、香味。
            应用领域:
            一.低聚糖的分离和精制;
            二.果汁的高浓度浓缩;
            三.肽和氨基酸的分离;
            四.抗生素的浓缩和纯化;
            五.牛奶及乳清蛋白的浓缩;
            六.农产品的综合利用;
            七.膜生化反应器的开发。
            电渗析技术
               
            电渗析(ED)是在直流电场作用下,利用荷电离子膜的反离子迁移原理从水溶液和其他
不带电组分中分离带电离子的膜过程,是一个以电位差为推动力的膜分离过程。杭州水处理中心于20
世纪60年代在国内率先成功研制电渗析技术。在电渗析器内设置多组交替排列的阴、阳离子交换膜,
在直流电场作用下,阳离子穿过阳膜向负极方向运动;阴离子穿过阴膜向正极方向运动。这样就形成
了去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室,将浓水排放,得到的淡水即为去盐水。这一过程就是
电渗析除盐的原理。
            电渗析技术的特点:
            (1)过程无相变,仅用电能来迁移水中的离子,在一定的含盐量条件下,电渗析被认为
是能耗较少的技术;
            (2)工艺过程洁净,药剂耗量少,污染环境小;
            (3)装置设计与系统应用灵活,操作维修方便;
            (4)原水回收率较高,一般能达到65~80%;
            (5)预处理简便,设备经久耐用。
            电渗析技术应用领域:
            (1)水处理工程:苦咸水除盐;
            (2)电力工业:锅炉补给水制备;
            (3)制药行业:药物的除盐提纯;
            (4)食品工业:果汁的除盐,乳清的除盐;
            (5)废水处理工程:工业废水处理,提取有价值成分。
            电去离子技术
               
            电去离子(EDI)技术国际上20世纪90年代开始逐渐发展起来的新型超纯水制备技术,是
纯水生产技术史上的一次革命性的进步。杭州水处理中心于2000年率先在国内研制成功该项技术。该
技术巧妙地将电渗析技术和离子交换技术相融合,通过阴、阳离子交换膜的选择性透过作用与离子交
换树脂对离子的交换作用,在直流电场作用下,实现离子的定向迁移,从而完成水的深度除盐,同时
水的电离解产生的氢离子和氢氧根离子对离子交换树脂进行再生,因此,不需酸碱化学再生而能连续
制取超纯水。该技术具有技术先进、操作简便和不污染环境的优点,成为第三代超纯水制备技术。
            超纯水制备技术发展史:
            第一代:预处理 -阳床-阴床-混床
            第二代:预处理 -反渗透-混床
            第三代:预处理 -反渗透-电去离子(EDI)
            电去离子(EDI)技术的特点:
            (1)可连续生产超纯水,产水水质稳定;
            (2)不需酸、碱再生,节约酸、碱消耗以及相应的储运和再生设施;
            (3)无再生污水产生,工艺过程洁净,不需污水处理设施;
            (4)避免了化学品对操作人员的伤害;
            (5)结构紧凑,占地面积小;
            (6)运行操作简单,劳动强度低。
            电去离子( EDI)技术应用领域:
            (1)电子工业:半导体工业超纯水、集成电路清洗用水制备;
            (2)电力工业:高压锅炉补给水制备;
            (3)制药行业:医用纯化水的制备;
            (4)化学工业:溶液的脱盐提纯;
            (5)实验室:分析用超纯水的制备。
回复

使用道具 举报

发表于 2007-7-24 20:43:38 | 显示全部楼层
很棒,谢谢楼主
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册 |

本版积分规则

QQ|Archiver|手机版|小黑屋|大化工论坛 ( 鲁ICP备12015736号-12 )

GMT+8, 2024-12-23 07:53 , Processed in 0.046881 second(s), 26 queries .

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2023, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表