膜法處理廢水精選課件

1、膜法處理廢水精選課件膜法處理廢水精選課件膜分離法 (Membrane Separation Processes)2022/9/92水污染控制工程膜分離法2022/9/24水污染控制工程教學內容：一、膜的定義和分類二、膜分離概述三、擴散滲析（diffusion dialysis）四、電滲析(electrodialysis)五、反滲透（ reverse osmosis)六、超過濾(ultrafiltration)2022/9/93水污染控制工程教學內容：2022/9/25水污染控制工程一、膜的定義和分類1、膜（分離膜）的定義 分離膜可看作是分離兩相和作為選擇性傳遞物質的屏障。它可以是固態(tài)、液態(tài)或氣

2、態(tài)的，目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固膜。膜可以存在于兩流體之間或附著于支撐體或載體的微孔隙上，膜厚度要遠小于其比表面積。2、膜的分類 按膜結構分：有對稱膜和不對稱膜按膜材料分：有機膜：纖維素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚乙烯膜等 無機膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等 按分離機理分：多孔膜、無孔膜和載體膜按幾何形狀分：平板式、管式、毛細管式和中空纖維式膜2022/9/94水污染控制工程一、膜的定義和分類1、膜（分離膜）的定義 分離二、膜分離概述1膜分離的概念2、膜分離技術的特點3膜分離法的分類4膜分離法的應用2022/9/95水污染控制工程二、膜分離概述1膜分離的概念2022/9/27水污染控制工1膜分離

3、的概念 用一張?zhí)厥庵圃斓?、具有選擇透過性能的薄膜（分離膜），在外力推動下對雙組分或多組分溶質和溶劑進行分離、提純、濃縮的方法，統(tǒng)稱為膜分離法。膜分離可用于液相和氣相，對液相分離，可以用于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其他微粒的水溶液體系等。2022/9/96水污染控制工程1膜分離的概念 用一張?zhí)厥庵圃斓摹⒕哂羞x擇透過性膜分離過程的推動力有兩類：借助外界能量，物質發(fā)生由低位向高位的流動；以化學電位差為推動力，物質發(fā)生由高位向低位的流動。推 動 力膜 過 程壓力差反滲透，超濾，微濾，氣體分離電位差電滲析濃度差擴散滲析、控制釋放濃度差（分壓差）滲透氣化濃度差加化學反應液膜，膜傳感器一些

4、主要的膜分離過程的推動力2022/9/97水污染控制工程膜分離過程的推動力有兩類：借助外界能量，物質發(fā)生由低位向2、膜分離技術的特點（a）膜分離過程不發(fā)生相變，因此能量轉化的效率高。例如在現(xiàn)在的各種海水淡化方法中反滲透法能耗最低；（b）膜分離過程在常溫下進行，因而特別適于對熱敏性物料，如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮；（c）裝置簡單，操作簡單，控制、維修容易，且分離效率高。與其它水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、處理效率高等特點；（d）由于目前膜的成本較高，所以膜分離法投資較高，有些膜對酸或堿的耐受能力較差。所以目前膜分離法在水處理中一般用于回收廢水中的有用成分或水的回用處理。2

5、022/9/98水污染控制工程2、膜分離技術的特點（a）膜分離過程不發(fā)生相變，因此能量轉化 3膜分離法的分類 膜分離法的種類很多，現(xiàn)已應用的膜過程有反滲透、納濾、超濾、微濾、擴散滲析、電滲析、氣體分離、滲透蒸發(fā)、控制釋放、液膜、膜蒸餾等。目前，在廢水處理中常用的有擴散滲析、電滲析、反滲透、超濾等四種膜分離技術。 廢水處理中幾種常用膜分離法的特點如下表所示。 2022/9/99水污染控制工程 3膜分離法的分類 膜分離法的種類很多，現(xiàn)已應用膜過程推動力傳質機理透過物及其尺寸截留物膜類型電滲析電位差離子選擇性透過溶解性無機物非電解質大分子離子交換膜反滲透壓力差2-10MPa溶劑的擴散水或溶劑溶質、鹽

6、、SS非對稱膜超過濾壓力差0.1-10.MPa篩濾及表面作用水、鹽及低分子有機物膠體大分子、不容有機物非對稱膜滲析濃度差溶質的擴散低分子物質、離子溶劑非對稱膜液膜化學反應和濃度差反應促進和擴散電解質離子溶劑（非電解質液膜2022/9/910水污染控制工程膜過程推動力傳質機理透過物及其尺寸截留物膜類型電滲析電位差離4、膜分離的應用領域 （1）化學/染料工業(yè) 活性染料的脫鹽、純化、濃縮與回收 食品染料的脫鹽、純化、濃縮與回收催化劑與貴金屬的回收利用脫氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脫氫反應中液體的分離、純化甘油/己內酰胺/苯/染料活性劑等有機化工原料的回收汽車/儀表及其它工業(yè)涂漆的濃縮回收（2）

7、食品/飲料工業(yè) 啤酒/果酒/黃酒/葡萄酒的澄清除菌過濾蘋果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的澄清除菌過濾蘋果、梨、鳳梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、檸檬等果汁的脫水濃縮葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香氣味的濃縮保留豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/單糖/多糖溶液的澄清與濃縮乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脫鹽與濃縮蔬菜抽提汁/西紅柿汁的脫水濃縮 2022/9/911水污染控制工程4、膜分離的應用領域 （1）化學/染料工業(yè) 2022/9/（3）制藥/生物工程 抗生素、維生素、有機酸、氨基酸、酶等發(fā)酵液的澄清除菌過濾抗生素、維生素、有機酸、氨基酸等發(fā)酵液的蛋白剔除酶、蛋白質、多糖制備過程中細胞碎片的剔除

8、抗生素、氨基酸、維生素、有機酸、酶、多糖、蛋白質的純化與濃縮6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的脫鹽濃縮中成藥、保健品口服液的澄清除菌過濾動物血漿、血清的濃縮精制其他相關的脫鹽濃縮、澄清除菌、蛋白剔除、細胞收集等分離過程（4）空氣過濾 噴霧干燥過程中染料、抗生素、奶粉等的回收 電池廠金屬鎘、氧化鉛粉塵的收集 粉碎過程中磷酸鹽、氧化鎂、二氧化鈦、碳粉、水泥、碳酸鈣的回收 包裝過程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收 干燥過程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收 合成氨尾氣中氫氣的回收利用其他一切有關的粉塵收集及空氣除塵過程 2022/9/912水污染控制工程（3）制藥/生物工

9、程 2022/9/214水污染控制工程（5）水處理 飲用純水（太空水）的制備 醫(yī)藥工業(yè)中注射用水/洗瓶水及其他無菌水的制備 電子工業(yè)中超純水的制備 火力發(fā)電廠鍋爐補給水的制備 飲料與化妝品工業(yè)中產品配方用水的制備 制造業(yè)中終端洗滌水的制備 飲用水純化/苦堿水脫鹽/海水淡化 廢水循環(huán)與再生利用（零排放） BOD/COD的最小化 垃圾填埋場滲出水的濃縮處理 染料、顏料、油漆、含油廢水的處理 紙漿與造紙廢水的處理及木素磺酸鹽的回收 金屬、食品、皮革、農藥和除草劑廢水的處理 紡織印染廢水的處理及絲光廢水的回收利用 2022/9/913水污染控制工程（5）水處理 2022/9/215水污染控制工程三、擴

10、散滲析（diffusion dialysis） 1、滲析：把水溶液中溶質透過半透膜而溶質被截留的現(xiàn)象稱為滲析。半透膜：起滲析作用的薄膜，對溶質具有選擇性。半透膜的發(fā)展：動物的膀胱膜、腸膜、羊皮紙；離子交換膜：陽離子交換膜、陰離子交換膜 2、擴散滲析的原理 利用離子交換膜的選擇透過性，以濃度差為推動力來實現(xiàn)酸與鹽或者堿與酸的分離。2022/9/914水污染控制工程三、擴散滲析（diffusion dialysis） 擴散滲析回收酸原理示意圖(1) 原液室；(2) 回收液室；A 陰離子交換膜殘液 / 滲析液H2O回收液 / 擴散液廢酸液A（2）（1）H+ H+SO42-H+H+SO42-Fe2+S

11、O42- 擴散滲析法回收酸的原理為原液室，為回收室，向室自下而上引入料液(H2SO4和FeSO4的混合液)，另向室自上而下引入水流。由于室中的酸及鹽的濃度較大，其中的Fe2、H、SO42-均有向室擴散的趨勢，因陰離子交換膜對離子具有選擇透過性，只允許陰離子SO42-通過而不讓陽離子透過，所以Fe2受到陰膜的阻擋而不能進入室，而H則因性質特殊，其水合離子半徑小，遷移速度快，也能跟隨SO42-一起進入室，以保持溶液的電中性。這樣，室中的H2SO4就不斷擴散進入(2)室，而FeSO4被阻擋在室中，從而實現(xiàn)了酸與鹽的分離。 2022/9/915水污染控制工程擴散滲析回收酸原理示意圖殘液 / 滲析液H2

12、O回收液 / 擴 3、優(yōu)缺點：優(yōu)點：能耗小，設備結構簡單，操作方便，不需要對膜進行酸堿再生，分離過程中不需要加入其它化學藥劑。缺點滲析速度慢，分離效率低。 4、應用：在生物醫(yī)學上的應用最為廣泛，主要的用途是血液滲析法（又稱為人工腎），此外還有人工肺。在工業(yè)方面的應用從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它廢酸液中回收硝酸等；從化工廠人造絲漿壓液中回收NaOH2022/9/916水污染控制工程 3、優(yōu)缺點：2022/9/218水污染控制工程四、電滲析（electrodialysis，簡稱ED ） 1電滲析的基本原理 電滲析是在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子

13、的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），而使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純的一種膜過程。2022/9/917水污染控制工程四、電滲析（electrodialysis，簡稱ED ） 1+陽極陰極Cl-Na陽膜陽極室Cl-Cl-Cl-NaNaCl-NaNaCl-Cl-NaNa濃縮室淡化室濃縮室陰極室陰膜陽膜陰膜 電滲析過程原理圖2022/9/918水污染控制工程+陽極陰極Cl-Na陽膜陽極室Cl-陽極反應：陰極反應：2022/9/919水污染控制工程陽極反應：2022/9/221水污染控制工程2離子交換膜離子交換膜具有與離子交換樹

14、脂相同的組成，含有活性基團和能使離子透過的細孔。常用的離子交換膜按其選擇透過性可分為陽膜、陰膜、復合膜等數(shù)種。陽膜(cation exchange membrane)含有陽離子交換基團，在水中交換基團發(fā)生離解，使膜上帶有負電，能排斥水中的陰離子，吸引水中的陽離子并使其通過。2022/9/920水污染控制工程2離子交換膜離子交換膜具有與離子交換樹脂相同的組成，含有活陰膜(anion exchange membrane)含有陰離子交換基團，在水中離解出陰離子，使膜上帶正電，吸引陰離子并使其通過。復合膜復合膜由一面陽膜和一面陰膜其間夾一層極薄的網(wǎng)布做成，具有方向性的電阻。當陽膜面朝向陰極，陰膜面朝向

15、陽極時，正、負離子都不能透過膜，顯示出很高的電阻。當膜的朝向與上述相反時，膜電阻降低，膜兩側相應的離子進入膜中。2022/9/921水污染控制工程陰膜(anion exchange membrane)含有陰 離子交換膜是一種由高分子材料制成的具有離子交換基團的薄膜，其所以具有選擇透過性主要是由于膜上孔隙和膜上離子基團的作用。 膜上孔隙的作用是，在膜的高分子鍵之間有一足夠大的孔隙，以容納離子的進出和通過。是離子通過膜的大門和通道。 膜上離子基團的作用是，在膜的高分子鏈上，連接著一些可以發(fā)生解離作用的活性基團。在水溶液中，膜上的活性基因會發(fā)生解離作用，解離所產生的離子(或稱反離子）進入溶液。于是，

16、在膜上就留下了帶有一定電荷的固定基團。存在于膜微孔中的帶一定電荷的固定基團，好比在一條狹長的通道中設立的一個個關卡或“警衛(wèi)”，以鑒別和選擇通過的離子。 離子交換膜為什么具有選擇透過性呢？注意：離子交換膜的作用并不是起離子交換的作用，而是起離子選擇透過性作用。2022/9/922水污染控制工程 離子交換膜是一種由高分子材料制成的具有離子交換基團的薄膜離子交換膜功能示意圖2022/9/923水污染控制工程離子交換膜功能示意圖2022/9/225水污染控制工程 3、電滲析器 電滲析器由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置三部分組成。膜堆位于電滲析器的中部，由陽膜、濃（或淡）水室隔板、陰膜、淡（濃）水室隔板交替排列成

17、濃水室和淡水室。極區(qū)位于膜堆兩側，包括電極、極水框和保護室，其作用是供給電滲析器直流電，將原水導入膜堆的配水孔，將淡水和濃水排出電滲析器，并通入和排出極水。壓緊裝置由蓋板和螺桿組成，其作用是將極區(qū)和膜堆組成不漏水的電滲析器整體，可采用壓板和螺栓拉緊，也可采用液壓壓緊。 2022/9/924水污染控制工程 3、電滲析器 電滲析器由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置（1）電滲析器的組裝電滲析器的組裝依其應用不同而有所不同。其組裝的情況是用級和段來表示的。級：一對正、負電極之間的膜堆稱為一級。段：具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段。電滲析器的組裝示意圖2022/9/925水污染控制工程（1）電滲析器的組裝電滲析器

18、的組裝依其應用不同而有所不同。其（2）電滲析器的級與段一級一段一級兩段兩級一段兩級兩段一對正、負電極之間的膜堆稱為一級具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段2022/9/926水污染控制工程（2）電滲析器的級與段一級一段一級兩段兩級一段兩級兩段一對正（3）實際應用的電滲析器2022/9/927水污染控制工程（3）實際應用的電滲析器2022/9/229水污染控制工程 4、電滲析在廢水處理中的應用 目前，電滲析在廢水處理實踐中應用最普遍的有： 造紙工業(yè)廢水處理，利用電滲析法處理造紙工業(yè)的亞硫酸紙漿廢液和洗漿廢水及堿法造紙黑液，從中回收化學藥品，已得到工業(yè)應用。 從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉。 從酸洗

19、廢液中制取硫酸和沉淀重金屬離子。 電鍍廢水和廢液處理，含Cd2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等重金屬離子和氰化物的電鍍廢水都適宜用電滲析法處理，其中應用最成熟的是含鎳廢水處理。 從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮液掩埋。 2022/9/928水污染控制工程 4、電滲析在廢水處理中的應用 目前，電滲析在廢水處理實踐 五、反滲透（RO） Reverse Osmosis1、概述2、反滲透基本原理3、反滲透膜及其透過機理4、反滲透裝置5、反滲透工藝流程2022/9/929水污染控制工程 五、反滲透（RO） Reverse 1、概述 反滲透是一項高新膜分離技術，其孔徑很小，大都101

20、0 10（10A），它能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物，如細菌、病毒、熱源等。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產，還應用于生物、醫(yī)學工程。 特點常溫條件下，可以對溶質和水進行分離或濃縮，因而能耗低； 雜質去除范圍廣，可去除無機鹽和各類有機物雜質； 較高的水回用率；分離裝置簡單，容易操作和維修。2022/9/930水污染控制工程1、概述 反滲透是一項高新膜分離技術，其孔徑很小，大都10 應用范圍 太空水、純凈水、蒸餾水等制備； 酒類制造及降度用水； 醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備； 化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備； 鍋爐補給水除鹽軟水； 海水

21、、苦咸水淡化； 造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。2022/9/931水污染控制工程 應用范圍2022/9/233水污染控制工程2、反滲透的原理滲透和反滲透原理示意圖半透膜開始時兩邊液面相同由于濃度差存在，半透膜又不允許溶質通過，所以水透過膜，使?jié)馑贿呉好嫔?，產生滲透壓在濃水邊加壓，當壓力超過滲透壓時，則水透過半透膜，即反滲透，實現(xiàn)凈化過程。2022/9/932水污染控制工程2、反滲透的原理滲透和反滲透原理示意圖半透膜開始時兩邊液面相 一種只能透過溶劑而不能透過溶質的膜稱為半透膜。當把溶劑和溶液(或把兩種不同濃度的溶液)分別置于此膜的兩側時，純溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向溶液(或從低

22、濃度溶液向高濃度溶液)一側流動，這種現(xiàn)象叫做滲透。此H稱為該溶液的滲透壓 。=iRTc 若在溶液的液面上再施加一個大于 的壓力P時，溶劑將與原來的滲透方向相反，開始從溶液向溶劑一側流動，這就是所謂的反滲透。 凡基于此原理所進行的濃縮或純化溶液的分離方法，一般稱之為反滲透工藝。 反滲透是滲透的一種反向遷移運動，它主要是在壓力推動下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的濟劑與溶質分開。2022/9/933水污染控制工程 一種只能透過溶劑而不能透過溶質的膜稱為半透膜。當把溶劑和3反滲透膜及其透過機理（1）對反滲透膜的性能要求選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高；機械強度好，能抗壓、抗拉、耐磨；熱和

23、化學的穩(wěn)定性好，能耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕，耐水解、輻射和氧化；結構均勻一致，盡可能地薄，壽命長，成本低。2022/9/934水污染控制工程3反滲透膜及其透過機理（1）對反滲透膜的性能要求2022/（2）反滲透膜的分類按成膜材料可分為有機膜和無機高聚物膜；按膜的形狀可分為平板狀、管狀、中空纖維狀膜；按膜結構可分為多孔性和致密性膜，或對稱牲(均勻性)和不對稱性(各向異性)結構膜；按應用對象可分為海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于廢水處理、分離提純等的膜。2022/9/935水污染控制工程（2）反滲透膜的分類按成膜材料可分為有機膜和無機高聚物膜；21）醋酸纖維素膜的結構及性能 膜的結構醋

24、酸纖維素是沒有強烈氫鍵的無定形鏈狀高分子化合物。制膜過程是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加劑，經混合調制、過濾、鑄塑成型，然后再經蒸發(fā)、冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素 (cellulose acetate,CA)膜。外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚l00250m。2022/9/936水污染控制工程1）醋酸纖維素膜的結構及性能 膜的結構2022/9/238這種膜有不對稱結構，表面結構致密，孔隙很小，通稱為表皮層或致密層、活化層；下層結構較疏松，孔隙較大，通稱為多孔層或支撐層。示意CA膜是被水充分溶脹了的凝膠體。由于鑄膜液中的所有添加劑及溶劑在制膜過程中先后被除去，膜中僅含水分。鏈

25、接2022/9/937水污染控制工程這種膜有不對稱結構，表面結構致密，孔隙很小，通稱為表皮層或致2022/9/938水污染控制工程2022/9/240水污染控制工程醋酸纖維素膜的結構示意圖99表皮層，孔徑（810）1010m過渡層，孔徑2001010m多孔層，孔徑（10004000）1010m1%2022/9/939水污染控制工程醋酸纖維素膜的結構示意圖99表皮層，孔徑過渡層，孔徑多孔層顯微鏡下膜的照片2022/9/940水污染控制工程顯微鏡下膜的照片2022/9/242水污染控制工程在相對濕度為100時，膜的含水量高達60，其中表皮層只含1020，且主要是以氫鍵形式結合的所謂一級結合水和少量

26、的二級結合水。多孔層中除上述兩種結合水外，較大的孔隙中還充滿著毛細管水，此層中含水率較高。正由于膜中存在這幾種不同性質的水，決定了CA膜具有良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。膜必須保存在水中。2022/9/941水污染控制工程在相對濕度為100時，膜的含水量高達60，其中表皮層只含 CA膜的性質（a）膜的方向性：由于CA膜是一種不對稱膜，因此，在進行反滲透時，必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能倒置，否則達不到處理的目的。（b）選擇透過性：CA膜對無機電解質和有機物具有選擇透過性。2022/9/942水污染控制工程 CA膜的性質（a）膜的方向性：2022/9/244水污染對電解質，離子

27、價越高，或同價離子水合半徑越大，則脫除效果越好。陽離子的脫除順序為：Sr2+Ba2+Li+Na+ K+。陰離子的脫除順序為：檸檬酸根酒石酸根SO42-CH3COO-Cl-Br-NO3-I-SCN-。對有機物，一般是水溶性好的、非解離性的、分子量小的脫除效果較差。而解離性大的、分子量大于200的有機物，則脫除效果較好。對同一類有機物，隨分子量增大，脫除效率增加。對同分子量有機物，隨分子支鏈的增加，脫除效果變得更好。2022/9/943水污染控制工程對電解質，離子價越高，或同價離子水合半徑越大，則脫除效果越好（c）壓密效應：CA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少2550，同時，透水性及對溶質的脫除率

28、也相應降低，這種現(xiàn)象稱為膜的壓密效應。這種塑性變形是不可逆的，因此膜的性能在壓力消失后不會恢復。（d）膜的水解作用和生物分解作用：CA膜是一種酯，易于水解，水解速率與pH值和水的溫度有關。一般在堿性介質中的水解速率比在酸性介質中大，在pH4.55.2時最低。2022/9/944水污染控制工程（c）壓密效應：2022/9/246水污染控制工程（3）反滲透膜的透過機理1）氫鍵理論該理論認為，水透過膜是由于水分子和膜的活化點形成氫鍵及斷開氫鍵的過程。即在高壓作用下，溶液中水分子和膜表皮層活化點締合，原活化點上的結合水解離出來，解離出來的水分子繼續(xù)和下一個活化點締合，又解離出下一個結合水。水分子通過一

29、連串的締合解離過程，依次從一個活化點轉移到下一個活化點，直至離開表皮層，進入多孔層。2022/9/945水污染控制工程（3）反滲透膜的透過機理1）氫鍵理論2022/9/247水污2)優(yōu)先吸附毛細管流理論該理論把反滲透膜看作一種微細多孔結構物質，它有選擇性吸附水分子而排斥溶質分子的化學特性。當水溶液同膜接觸時，膜表面優(yōu)先吸附水分子，在界面上形成一層不含溶質的純水分子層，其厚度視界面性質而異，或為單分子層或為多分子層。在外壓作用下，界面水層在膜孔內產生毛細管流連續(xù)地透過膜。2022/9/946水污染控制工程2)優(yōu)先吸附毛細管流理論2022/9/248水污染控制工程3）溶解-擴散機理 溶劑與溶質透膜

30、的機理是由于溶劑與溶質在膜中的溶解，然后在化學位差的推動力下，從膜的一側向另一側進行擴散，直至透過膜。 2022/9/947水污染控制工程3）溶解-擴散機理 2022/9/249水污染控制工4反滲透裝置工業(yè)生產中使用的膜分離設備是由多個構造相同的單個裝置組合而成的，一般把構成設備的相同的裝置稱為膜組件（membrane module）。反滲透膜組件有板框式（plate and frame)、管式(tubular modules)、螺旋卷式(spirals wound)和中空纖維式(hollow fiber)等四種。2022/9/948水污染控制工程4反滲透裝置工業(yè)生產中使用的膜分離設備是由多個

31、構造相同的單四種反滲透裝置的性能及操作特點 比較項目板 框 式管 式螺旋卷式中空纖維式填充密度（m2 /m3）201502501800易污染程度難中等易易膜清洗難度內壓式易，外壓式難易難難膜更換難度內壓式難，外壓式易一般易易原水預處理成本低中等高高相對價格高高低低2022/9/949水污染控制工程四種反滲透裝置的性能及操作特點 比較項目板 框 式管 （1）板框式反滲透膜組件裝配圖2022/9/950水污染控制工程（1）板框式反滲透膜組件裝配圖2022/9/252水污染控制進水透過水濃縮水耐壓容器透水板半透膜板框式膜組件工作過程示意圖特點：結構簡單，體積比管式的小。缺點：裝卸復雜，單位體積膜表面

32、積小。2022/9/951水污染控制工程進水透過水濃縮水耐壓容器透水板半透膜板框式膜組件工作過程示意（2）管式反滲透膜組件管式膜組件又分為內壓式和外壓式2022/9/952水污染控制工程（2）管式反滲透膜組件管式膜組件又分為內壓式和外壓式2022內壓式管式膜組件的內部結構示意圖特點: 水力條件好，安裝、清洗、維修比較方便。 能耐高壓，可以處理高粘度的原水。 缺點是膜的有效面積小，裝置體積大，而且兩端要較多的聯(lián)結裝置。淡水淡水膜表皮層玻璃纖維管進水2022/9/953水污染控制工程內壓式管式膜組件的內部結構示意圖特點:淡水淡水膜表皮層玻璃纖束式外壓式膜組件 1檔圈；2集水密封環(huán)；3聚氯乙烯燒結板

33、；4錐形多孔橡膠塞；5密封管接頭；6進水口；7殼體；8橡膠膽；9出水口；10膜元件；11網(wǎng)套；12O形密封圈；13檔圈槽；14淡水出口2022/9/954水污染控制工程束式外壓式膜組件 1檔圈；2集水密封環(huán)；3聚氯乙烯燒（3）螺旋卷式反滲透膜組件2022/9/955水污染控制工程（3）螺旋卷式反滲透膜組件2022/9/257水污染控制工程密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結構示意圖多孔透水材料膜，上下兩層2022/9/956水污染控制工程密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結構示意圖多孔透水材料膜，膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水濃水進水螺旋卷式膜組件組合示意圖2022/9/957水污染控制工程膜葉透水網(wǎng)

34、狀材料透過水濃水進水螺旋卷式膜組件組合示意圖202膜組件的組裝示意圖進水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液濃縮液2022/9/958水污染控制工程膜組件的組裝示意圖進水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液工業(yè)應用的反滲透裝置2022/9/959水污染控制工程工業(yè)應用的反滲透裝置2022/9/261水污染控制工程工業(yè)應用的反滲透裝置的膜組件之間的連接2022/9/960水污染控制工程工業(yè)應用的反滲透裝置的膜組件之間的連接2022/9/262水螺旋卷式反溶透裝置的特點：結構緊湊，單位容積的膜面積大。處理能力高，占地面積小，操作方便。缺點是不能處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失大，濃水

35、難于循環(huán)以及密封長度大，清洗、維修不方便，易堵塞。2022/9/961水污染控制工程螺旋卷式反溶透裝置的特點：結構緊湊，單位容積的膜面積大。20（4）中空纖維式反滲透膜組件中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成的。中空纖維外徑50200m，內徑2542m。將數(shù)萬至數(shù)十萬根中空纖維制成膜束，膜束外側覆以保護性格網(wǎng)，內部中間放置供分配原水用的多孔管，膜束兩端用環(huán)氧樹脂加固。將其一端切斷，使纖維膜呈開口狀，并在這一側放置多孔支撐板。將整個膜束裝在耐壓筒內。2022/9/962水污染控制工程（4）中空纖維式反滲透膜組件中空纖維膜組件是由中空纖維膜制成中空纖維反滲透組件簡圖 進水濃水透過水多孔進水管濃水出口淡

36、水出口密封中空纖維膜外徑50200內徑2542密封耐壓容器2022/9/963水污染控制工程中空纖維反滲透組件簡圖 進水濃水透過水多孔進水管濃水出口淡水（4）中空纖維式反滲透膜組件2022/9/964水污染控制工程（4）中空纖維式反滲透膜組件2022/9/266水污染控制工中空纖維為U形的膜組件2022/9/965水污染控制工程中空纖維為U形的膜組件2022/9/267水污染控制工程中空纖維式膜組件的特點：單位體積膜表面積大。制造和安裝簡單，不需要支撐物。缺點是不能用于處理含有懸浮物的廢水，預處理必須經過濾處理。難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜。2022/9/966水污染控制工程中空纖維式膜組件的特點：單位體

37、積膜表面積大。2022/9/25反滲透工藝流程反滲透工藝一般包括預處理和膜分離兩部分。預處理可以用物理化學法，也可以用化學法。所采取的預處理方法與原水的物理、化學性質及生物學特性有關，還與膜裝置的結構有關。2022/9/967水污染控制工程5反滲透工藝流程反滲透工藝一般包括預處理和膜分離兩部分。2制定工藝流程應考慮的因素：對溶液的分離有不同的質量要求。膜元件的使用壽命。反滲透工藝中的級與段：段（concentrate staging)：指膜組件的濃縮液(濃水)流到下一組膜組件處理。流經n組膜組件，即稱為n段。級(permeate staging)：指膜組件的產品水再經下一組膜組件處理。透過液產

38、品水經n次膜組件處理，稱為n級。2022/9/968水污染控制工程制定工藝流程應考慮的因素：2022/9/270水污染控制工程一級一段的不同方式一級一段連續(xù)式一級一段循環(huán)式可保證出水水質，但水回收率低可以提高水的回收率，但出水水質有可能下降2022/9/969水污染控制工程一級一段的不同方式一級一段連續(xù)式一級一段循環(huán)式可保證出水水質一級多段連續(xù)式水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收其中的有用物質。但出水水質差。2022/9/970水污染控制工程一級多段連續(xù)式水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收其中一級多段循環(huán)式濃縮液濃度高，出水水質較好。2022/9/971水污染控制工程一級多段循

39、環(huán)式濃縮液濃度高，出水水質較好。2022/9/27二級五段連續(xù)式第二級2022/9/972水污染控制工程二級五段連續(xù)式第二級2022/9/274水污染控制工程六、超濾（Ultrafiltration)1、超過濾與反滲透的異同2、超過濾的原理3、超濾膜及膜組件4、 超濾的基本工藝流程5、 超濾的特點及應用領域2022/9/973水污染控制工程六、超濾（Ultrafiltration)1、超過濾與反滲透1、超過濾與反滲透的異同超過濾簡稱超濾，它同反滲透一樣，都是利用膜來分離廢水中溶解的物質。 兩種方法的共同點在于：兩種過程的動力同是溶液的壓力，在溶液的壓力下，溶劑的分子通過薄膜，而溶解的物質被阻滯

40、在膜表面上。2022/9/974水污染控制工程1、超過濾與反滲透的異同超過濾簡稱超濾，它同反滲透一樣，都是兩者區(qū)別在于：（1）膜不同：超過濾所用的膜(超濾膜)較疏松，透水量大，除鹽率低，一般用超過濾分離高分子和低分子有機物以及無機離子等，能夠分離的溶質分子至少要比溶劑的分子大10倍，在這種系統(tǒng)中滲透壓已經不起作用了。反滲透所用的膜 (反滲透膜)致密，透水量低，除鹽率高，具有選擇透過能力，用以分離分子大小大致相同的溶劑和溶質，2022/9/975水污染控制工程兩者區(qū)別在于：2022/9/277水污染控制工程（2）機理不同：超過濾的去除機理主要是篩濾作用。在反滲透膜上分離過程伴隨有半透膜、溶解物質和溶劑之間復雜的物理化學作用。（3）工作壓力不同：超過濾的工作壓力低(0.070.7MPa)。反滲透所需的工作壓力高(大于2.8MPa)。超濾裝置與反滲透裝置類似，目前