五膜分離實驗報告

北京化工大學(xué)實驗報告課程名稱:實驗日期：2012/11/22班級:姓名:同組人:實驗五微濾膜分離實驗一、實驗?zāi)康牧私夥治鑫V膜分離的主要工藝過程。了解膜分離技術(shù)的特點。通過微濾膜分離的實驗的操作，學(xué)會微濾膜過濾設(shè)備的使用方法和操作過程，提高實驗技能。二、實驗原理膜分離是近數(shù)十年發(fā)展起來的一種新型分離技術(shù)。常規(guī)的膜分離是采用天然或人工合成的選擇性透過膜作為分離介質(zhì)，在濃度差、壓力差或電位差等推動力的作用下，使原料中的溶質(zhì)或溶劑選擇性地透過膜而進行分離、分級、提純或富集。通常原料一側(cè)稱為膜上游，透過一側(cè)稱為膜下游。膜分離法可以用于液-固（液體中的超細微粒）分離、液-液分離、氣-氣分離以及膜反應(yīng)分離耦合和集成分離技術(shù)等方面。其中液-液分離包括水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有微粒的液相體系的分離。不同的膜分離過程所使用的膜不同，而相應(yīng)的推動力也不同。目前已經(jīng)工業(yè)化的膜分離過程包括微濾MF）、反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）、滲析（D）、電滲析（ED）、氣體分離（GS）和滲透汽化（PV）等，而膜蒸餾（MD）、膜基萃取、膜基吸收、液膜、膜反應(yīng)器和無機膜的應(yīng)用等則是目前膜分離技術(shù)研究的熱點。膜分離技術(shù)具有操作方便、設(shè)備緊湊、工作環(huán)境安全、節(jié)約能量和化學(xué)試劑等優(yōu)點，因此在20世紀60年代，膜分離方法自出現(xiàn)后不久就很快在海水淡化工程中得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。目前除海水、苦咸水的大規(guī)模淡化以及純水、超純水的生產(chǎn)外，膜分離技術(shù)還在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物工程、石油、化學(xué)工業(yè)、環(huán)保工程等領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。表1各種膜分離方法的分離范圍膜分離類型分離粒徑（um）近似分子量常見物質(zhì)過濾>1砂粒、酵母、花粉、血紅蛋白微濾0.06-10>500000顏料、油漆、樹脂、乳膠、細菌超濾0.005-0.16000-500000凝膠、病毒、蛋白、碳黑納濾0.001-0.011200-6000染料、洗滌劑、維生素反滲透<0.001<200水、金屬離子膜分離技術(shù)的原理是依靠膜的這種多孔過濾材料的攔截性能。用壓力做推動力。微濾膜分離的的分離范圍為0.1——10,主要用于顆粒物的去處、除菌、澄清、除濁、有用物質(zhì)的回收等。下圖為微濾膜分離的分離過程原理:微生物、細菌膠體、酵母等進料液微濾膜滲透液微生物、細菌膠體、酵母等進料液微濾膜滲透液圖1微濾膜原理示意圖三、實驗裝置與流程微濾膜分離流程過程比較簡單，料液通過微濾泵，進入膜分離單元，料液在膜的表面被分成兩部分，一部分是透過液，一部分是截留物，通常來講，透過液為所需要的產(chǎn)品。圖2微濾膜分離實驗裝置流程圖1-料液儲罐2-給料泵3-保護液儲槽14-轉(zhuǎn)子流量計

5-微濾膜組件6-轉(zhuǎn)子流量計7-透過液儲槽四、實驗步驟先配置三氯化鐵料液，方法如下：

取三氯化鐵物料約兩克，溶解于1000mL的水中，待完全溶解后用預(yù)先配置好的氫氧化鈉溶液滴定至出現(xiàn)棕紅色為止，將溶液轉(zhuǎn)移至料液儲槽中，并補充水分至儲槽的三分之二容積處，備用。將濾液設(shè)備的電源線與220V的交流電源線接上。檢查所有的閥門，保證閥門1，閥門2，閥門3，閥門4為打開狀態(tài)（必須注意到這一點，否則容易損壞泵），其他閥門均為關(guān)閉狀態(tài)。在原料罐中放入待處理的料液，按下泵開按鈕，啟動微濾泵。通過調(diào)節(jié)閥門3,改變系統(tǒng)壓力與流量，濃縮液的流量通過流量計計量。過濾后的產(chǎn)品，通過流量計計量后進入產(chǎn)品罐。當過濾完成時，將調(diào)節(jié)閥3打開到最大，按下泵停止按鈕，關(guān)閉微濾泵。五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理實驗原始數(shù)據(jù)記錄與處理如下：表2實驗數(shù)據(jù)記錄與處理表實驗序號壓力kg/cm2取樣體積Vs（mL）取樣時間t（s）取樣流量VH（L/h）11.514.8153.5522220.5154.9232.526.3156.3124331.4157.53653.433.8158.112計算如下（以第一組數(shù)據(jù)為例）:14.8+10001514.8+100015+3600=3.552(L/h)以壓力為縱坐標，流量為橫坐標，作圖如下:結(jié)果分析：由EXCEL表格作圖可以看出，隨著壓力逐漸升高，流量也逐漸升高。在一定范圍內(nèi)，壓力與流量成多項式關(guān)系。六、實驗誤差分析1、設(shè)備儀器誤差，導(dǎo)致溶液過濾程度不夠高，導(dǎo)致實驗結(jié)果誤差；2、人為誤差，例如人計時，人工取溶液的反應(yīng)時間差，讀數(shù)誤差等都導(dǎo)致實驗誤差。3、計算誤差，在作圖與計算壓力-流量準確關(guān)系時，會產(chǎn)生一定誤差。七、思考題1.膜分離技術(shù)的優(yōu)點有哪些？答：在常溫下進行，有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質(zhì)，如抗生素等醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮。無相態(tài)變化，能耗極低，其費用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。無化學(xué)變化，典型的物理分離過程，不用化學(xué)試劑和添加劑，產(chǎn)品不受污染。選擇性好，可在分子級內(nèi)進行物質(zhì)分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能。適應(yīng)性強，處理規(guī)?？纱罂尚?，可以連續(xù)也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化2溫度變化對微濾膜分離效果有什么影響？答：溫度影響主要有兩方面：1膜通量，溫度越高，膜通量越高2液體粘度，在一定溫度范圍內(nèi)，溫