第十章膜處理

一、概述1、膜的概念膜是一種物料薄層，具有半透性（對(duì)透過(guò)的物質(zhì)有選擇性，或膜對(duì)不同物質(zhì)具有不同的透過(guò)速率）。

區(qū)別于生物膜，生物膜或稱固定膜（fixedfilm)；這里說(shuō)的膜（membrane)2、膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備是利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行分離以及濃縮水中離子或分子的設(shè)備。通過(guò)膜分離設(shè)備可實(shí)現(xiàn)混合物的組分分離。條件：膜；組分存在差別。二、膜分離設(shè)備分類下面主要講幾種常用分離設(shè)備的分離原理三、常用膜分離設(shè)備分離原理1、電滲析設(shè)備：是利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇性，在直流電場(chǎng)的作用下，使溶液中的陰、陽(yáng)離子在隔室內(nèi)發(fā)生離子遷移，分別通過(guò)陰、陽(yáng)離子交換膜從而達(dá)到除鹽或濃縮的目的。三、常用膜分離設(shè)備分離原理2、反滲透設(shè)備利用反滲透原理進(jìn)行工作的。任何溶液都具有相應(yīng)的滲透壓，但要有半透膜才能表現(xiàn)出來(lái)。滲透壓與溶液的性質(zhì)、濃度和溫度有關(guān)，而與膜無(wú)關(guān)。反滲透不是自發(fā)進(jìn)行的，只有當(dāng)外部壓力大于溶液的滲透壓時(shí)，反滲透才能進(jìn)行。三、常用膜分離設(shè)備分離原理3、超濾、微濾和納濾設(shè)備主要利用膜孔對(duì)溶液中懸浮微粒的篩分作用，在壓力作用下，小于孔徑的小分子溶質(zhì)隨溶液一起透過(guò)膜上的微孔，大于孔徑的大分子溶質(zhì)則被截留。PP三、常用膜分離設(shè)備分離原理跨膜壓差[MPa]可截留微粒或分子的大小(um)四、膜分類四、膜分類平面膜四、膜分類管狀膜四、膜分類中空纖維膜四、膜分類非對(duì)稱膜對(duì)稱膜（致密表皮層）（細(xì)孔表皮層）（多孔支撐層）五、幾種常用膜介紹1、離子交換膜離子交換膜用于電滲析，帶電荷的膜，不同電荷的離子在膜內(nèi)的遷移速度有很大的差別，這就是離子交換膜對(duì)離子透過(guò)的選擇性。離子交換膜構(gòu)成：由聚電解質(zhì)制成的，聚電解質(zhì)是一種功能高分子材料，離子交換膜的基體是空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，離子交換膜的基本性能：一是交換容量，指每克干膜所含交換基團(tuán)的毫克當(dāng)量數(shù)。交換容量不隨外界條件而改變。二是含水率，指在工作狀態(tài)下每克干膜的含水克數(shù)。膜的含水率隨外液濃度的提高而下降。膜的機(jī)械強(qiáng)度隨交聯(lián)度的提高而增加，但膜的脆性也隨之增加。膜的化學(xué)穩(wěn)定性即耐酸、耐堿、耐熱和耐氧化性取決于膜體材質(zhì)。此外，電滲析所用的離子交換膜要求有較好的導(dǎo)電性，導(dǎo)電性和選擇透過(guò)性，它是評(píng)價(jià)電滲析膜性能的基本數(shù)據(jù)。五、幾種常用膜介紹2、反滲透膜反滲透膜的透過(guò)機(jī)理是選擇性吸附與毛細(xì)管流，即界面現(xiàn)象和在壓力下流體通過(guò)毛細(xì)管的綜合結(jié)果。反滲透膜構(gòu)成：一種多孔性膜，具有良好的化學(xué)性質(zhì)。反滲透膜為一種半透膜，只能通過(guò)溶液中某種組分，不具有離子交換性質(zhì)，屬中性膜。3、納濾膜納濾膜與反滲透膜結(jié)構(gòu)相類似，絕大多數(shù)是多層結(jié)構(gòu)。它具有離子選擇性。納濾膜具有離子選擇性是由于膜上或膜中有負(fù)的帶電基團(tuán)，它們通過(guò)靜電相互作用，阻礙多價(jià)陰離子的滲透4、超濾膜和微濾膜超濾和微濾過(guò)程使用的膜都是微孔膜。微粒是否被截留，除了與操作條件有關(guān)外，主要還取決于微粒的大小和結(jié)構(gòu)以及膜微孔的大小和結(jié)構(gòu)。五、幾種常用膜介紹幾種常用膜的簡(jiǎn)單對(duì)照膜類型結(jié)構(gòu)常用材質(zhì)荷電性應(yīng)用離子交換膜空間網(wǎng)狀聚電解質(zhì)（如離子交換樹(shù)脂）帶電荷滲析、電滲析反滲透膜多孔結(jié)構(gòu)醋酸纖維素、芳香聚酰胺等中性膜反滲透納濾膜多孔多層醋酸纖維素、聚砜等帶電荷納濾超濾膜微孔膜醋酸纖維素、聚砜、聚酰胺等中性膜超濾微濾膜微孔膜聚丙烯、聚砜、聚酰胺等中性膜微濾六、膜分離裝置在水處理的過(guò)程，因不同場(chǎng)合處理水量和水質(zhì)的不同，我們采用的膜分離設(shè)備的組裝形式也存在差別，用膜直接構(gòu)成符合各種要求的單件的膜分離裝置是很困難的，主要原因是制造技術(shù)和裝備的限制。為了適應(yīng)不同的場(chǎng)合的需要，通常的做法是由專業(yè)制造廠提供幾種規(guī)格化的部件或小型的單元設(shè)備，即膜組件。膜組件可分為板式膜組件、管式膜組件、螺卷式膜組件和中空纖維式膜組件。此外還有毛細(xì)管式膜組件。六、膜分離裝置六、膜分離裝置六、膜分離裝置六、膜分離裝置1、板框式膜分離裝置板框式膜分離裝置的構(gòu)造與板框式壓濾機(jī)相類似，由若干板式膜組件重疊起來(lái)組成。板式膜組件又由板體、多孔薄板和膜三部分組成。板式膜裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，體積比管式的小，其缺點(diǎn)是裝卸比較麻煩，單位體積膜的表面積小。六、膜分離裝置板式膜組件原水淡水六、膜分離裝置六、膜分離裝置2、管式膜分離裝置管式膜分離裝置與多管式熱交換器相類似。它是將若干根直徑為10～20mm，長(zhǎng)1～3m的反滲透管狀膜組件裝入多孔高壓管中構(gòu)成，管膜與高壓管之間襯尼龍布以便透水。管式膜分離裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，安裝、維修方便；且水力條件好，不容易堵塞，清洗方便；能耐高壓，可以處理高粘度的原液。但管式膜分離裝置體積大，單位體積內(nèi)膜的表面積最小，而且兩頭需要較多的聯(lián)結(jié)部件，現(xiàn)在使用并不廣泛。六、膜分離裝置管式膜組件六、膜分離裝置3、螺卷式膜分離裝置螺卷式膜分離裝置主要由耐壓套管、膜組件、穿孔管組成。膜組件由平膜、導(dǎo)水墊層、格網(wǎng)組成。螺卷式膜分離裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的膜表面積大，所以處理效率高，占地面積小，操作方便。缺點(diǎn)是容易堵塞，不能拆洗，濃水難于循環(huán)，不能處理含有懸浮物的液體，原水流程短，壓力損失大，密封長(zhǎng)度大。六、膜分離裝置螺卷式膜組件六、膜分離裝置六、膜分離裝置4、中空纖維式膜分離裝置中空纖維膜分離裝置類似于單管程管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)。其膜組件用細(xì)徑的中空纖維膜組裝而成。中空纖維膜裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單位體積膜的表面積最大，液流流程短，分布均勻。缺點(diǎn)是不能用于處理含有懸浮物的廢水，必須預(yù)先經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，另外難以發(fā)現(xiàn)損壞的膜，