膜分離實驗指導(dǎo)書

膜分離實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康姆礉B透、納濾膜分離技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的水處理新技術(shù)之一，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水淡化、高純水的生產(chǎn)、環(huán)境工程的廢水處理等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。本實驗裝置采用全不銹鋼件、食品級UPVC管、閥件制作，在反滲透、納濾膜處理前增加了兩級預(yù)處理，第一級為活性炭吸附過程，用于脫掉水中的有機物、氧化性物質(zhì)；第二級為微濾裝置，截留掉對反滲透膜有損害的固體顆粒狀物質(zhì)，使反滲透過程安全、可靠的運行。反滲透可用于水中小分子鹽類的脫除，納濾能用于鈣鎂離子的濾除和部分脫鹽，還可用于水溶液中不同分子量雜質(zhì)的分離過程。通過反滲透可以使水的電導(dǎo)率從降低至2～3μs/cm，達(dá)到純水的要求。本實驗裝置水處理能力為1m3通過本實驗希望達(dá)到以下目的：（1）熟悉反滲透、納濾的基本原理、反滲透和納濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本操作；（2）了解反滲透、納濾操作的影響因素如溫度、壓力、流量等對脫鹽效果的影響；（3）學(xué)會測定純水滲透通量和純水滲透系數(shù)；測定純水滲透通量與操作壓力的變化關(guān)系；測定鹽（溶質(zhì)）的脫除率與操作壓力的變化關(guān)系。

二、實驗原理反滲透、納濾同微濾、超濾一樣均屬于壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)。反滲透是最精細(xì)的過程，因此又稱“高濾”（hyperfiltration），它是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實現(xiàn)對液體混合物進(jìn)行分離的膜過程,反滲透過程的操作壓差一般為1.0-10.0Mpa，截留組分為（1-10）×10-10m溶液溶液溶劑溶液溶劑溶液溶劑a.滲透b.滲透平衡c.反滲透理解反滲透的操作原理必須從理解Van’tHoff的滲透壓定律開始。如圖（a）所示，當(dāng)用半透膜（能夠讓溶液中一種或幾種組分通過而其他組分不能通過的選擇性膜）隔開純?nèi)軇┖腿芤旱臅r候，由于溶劑的滲透壓高于溶液的滲透壓，純?nèi)軇┩ㄟ^膜向溶液相有一個自發(fā)的流動，這一現(xiàn)象叫滲透。滲透的結(jié)果時溶液側(cè)的液柱上升，直到溶液的液柱升到一定高度并保持不變，兩側(cè)的的靜壓差就等于純?nèi)軇┡c溶液之間的滲透壓，此時系統(tǒng)達(dá)到平衡，溶劑不再流入溶液中，此時稱滲透平衡（圖（b））。若在溶液側(cè)施加壓力，就會減少溶劑向溶液的滲透，當(dāng)增加的壓力高于滲透壓時，便可使溶液中的溶劑向純?nèi)軇﹤?cè)流動（圖（c）），即溶劑將從溶質(zhì)濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)流動，這就是反滲透的原理。反滲透膜的主要性能參數(shù)有純水滲透系數(shù)和脫鹽率（溶質(zhì)截留率）。（1）純水滲透系數(shù)LP為單位時間、單位面積和單位壓力下純水的滲透量。它是在一定壓力下，測定通過給定膜面積的純水滲透量按下式求得的。式中：JW――為單位膜面積純水的滲透速率。 ――膜厚度――膜兩側(cè)的壓力差――膜兩側(cè)的溶液滲透壓差A(yù)――膜表面積（2）脫鹽率（截留率）R表示膜脫除（截留）鹽的性能，其定義式為：式中：CS、CW分別為膜的透過液濃度和被分離的主體溶液濃度。實驗中可分別用被分離的主體溶液的電導(dǎo)率和膜的透過液的電導(dǎo)率來替代。

R的大小與工藝過程的條件（如操作壓力、溶液濃度、溫度、PH等）有關(guān)。三、實驗裝置與設(shè)備材料反滲透、納濾實驗裝置如圖1所示，反滲透、納濾膜選用美國陶氏化學(xué)公司TW、NF型膜，采用不銹鋼壓力容器，設(shè)置了在線累算流量計、在線電導(dǎo)率測定儀、充油不銹鋼壓力表、PLC邏輯控制、過壓和欠壓保護(hù)、自動沖洗和延時保護(hù)等。四、實驗步驟1、試機。根據(jù)電機要求接上380V三相電源，點觸啟動按鈕檢查泵電機葉片的轉(zhuǎn)向判斷泵的正反轉(zhuǎn)，如果反轉(zhuǎn)則調(diào)換任意兩根進(jìn)線。2、開機準(zhǔn)備。檢查所有閥門是否處于正常待機狀態(tài)：泵進(jìn)口閥，濃縮水循環(huán)閥，必須處于完全開啟狀態(tài)，同時關(guān)閉滲透側(cè)出口閥和各個排放口。3、向原水箱中加入足夠量的自來水。4、啟動水泵，通過調(diào)節(jié)泵出口閥開度慢慢將操作壓力升至指定值以保護(hù)膜延長膜的使用壽命，后調(diào)節(jié)膜出口閥來實現(xiàn)實驗所需的操作壓差及適當(dāng)?shù)难h(huán)流量。5、通過調(diào)節(jié)水回收率，實現(xiàn)在不同操作壓力條件下工作，記錄各個操作壓力下的出水電導(dǎo)率和流量。6、實驗完畢，按停機按鈕，由PLC自動執(zhí)行停機程序，最后關(guān)閉電源。切記不能在實驗結(jié)束后，直接關(guān)閉電源。五、實驗數(shù)據(jù)整理1、把實驗所測得的數(shù)據(jù)填入表1。表1反滲透或納濾實驗數(shù)據(jù)記錄表實驗日期：年月日原水溫度：℃pH：電導(dǎo)率：μs/cm工藝參數(shù)實驗號進(jìn)水側(cè)壓力（Mpa）濃水側(cè)壓力（Mpa）純水電導(dǎo)率（μs/cm）純水滲透量（L）濃水通量（L）123452、計算膜滲透系數(shù)和脫鹽率。3、繪出膜滲透通量與工作壓力、脫鹽率與工作壓力的關(guān)系曲線。六、實驗結(jié)果討論1、反滲透之前為什么進(jìn)行予處理，各部分予處理的功能是什么？2、該裝置有兩個泵，請指出它們的用途。3、反滲透有兩種主要操作模式，一種是