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  • 浅谈膜分离法

    广西快3开奖走势图 www.kppwp.com 膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术,它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化,仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果,是一种非常节省能源的分离技术。膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化等方法。

     


    (1) 与常规过滤相比,微滤属于精密过滤,它是截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等,而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。微滤操作有死端过滤和错流(又称切线流)过滤两种形式。死端过滤主要用于固体含量较小的流体和一般处理规模,膜大多数被制成一次性的滤芯。错流过滤对于悬浮粒子大小、浓度的变化不敏感,适用于较大规模的应用,这类操作形式的膜组件需要经常进行周期性的清洗或再生。微滤膜分离过程是在流体压力差的作用下,利用膜对被分离组分的尺寸选择性,将膜孔能截留的微粒及大分子溶质截留,而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。

    (2)超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程,它介于纳滤和微滤之间,膜孔径范围在1nm~0.055m之间。最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。直至20世纪70年代,超滤从实验规模的分离手段发展成为重要的工业分离单元操作技术,工业应用发展十分迅速。超滤所分离的组分直径为5nm~10m分,可分离相对分子质量大于500的大分子和胶体。这种液体的渗透压很小,可以忽略。因而采用的操作压力较小,一般为0.1~0.5MPa,所用超滤膜多为非对称膜,通常由表皮层和多孔层组成。表皮层较薄,其厚度一般小于1所用,其膜孔径较小,主要起筛分作用。多孔层厚度较大,一般为125主要左右,主要起支撑作用。膜的水透过通量为0.5~5.0m /(m .m)。

    从膜的结构上来讲,超滤的分离机理主要包括筛分理论,即原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜到低压侧,而大分子及微粒组分则被膜截留形成浓缩液,通过膜孔对原料液中颗粒物及大分子的筛分作用,将污染物质截留去除。

    在实际情况中,超滤膜对污染物质的去除并不能都由筛分理论解释。某些情况下,超滤膜材料的表面化学特性起到了决定性的作用。在一些超滤过程中,超滤膜孔径大于溶质的粒径,但仍能将溶质截留下来??杉?,超滤膜的分离性能是由膜孔径和膜的表面化学性质综合决定的。用于衡量超滤膜性能的基本参数包括截留分子量曲线和纯水渗透率。超滤膜对具有相似化学结构的不同相对分子质量的化合物的截留率所得的曲线称为截留分子量曲线。根据截留分子量曲线可知截留量大于90%或95%的相对分子质量,该相对分子质量即为截留分子量。在截留分子量附近,截留分子量曲线越陡,膜的分离性能越好。

    (3)纳滤膜分离在常温下进行,无相变,无化学反应,不破坏生物活性,能有效地截留二价及高价离子和相对分子质量高于200的有机小分子,而使大部分一价无机盐透过,可分离同类氨基酸和蛋白质,实现高分子量和低分子量有机物的分离,且成本比传统工艺低,因而被广泛应用于超纯水的制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。

    (4)反渗透膜分离过程可在常温下进行,且无相变、能耗低,可用于热敏感性物质的分离、浓缩;可以有效地去除无机盐和有机小分子杂质;具有较高的脱盐率和较高的水回用率;膜分离装置简单,操作简便,易于实现自动化;分离过程要在高压下进行,因此需配备高压泵和耐高压管路;反渗透膜分离装置对进水指标有较高的要求,需对原水进行一定的预处理;分离过程中,易产生膜污染,为延长膜使用寿命和提高分离效果,要定期对膜进行清洗。

    (5)电渗析法是在直流电场的作用下,利用阴离子或阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子进行选择性透过,使阴、阳离子定向迁移,从而实现水体中的溶质与水分离,我国的膜技术在深度处理领域的应用与世界先进水平尚有较大差距。

    (6)渗透汽化它是利用膜对液体混合物中各组分的溶解性不同,及各组分在膜中的扩散速度不同从而达到分离目的。原则上,渗透汽化适用于一切液体混合物的分离,具有一次性分离度高、设备简单、无污染、低能耗等优点,尤其是对于共沸或近沸的混合体系的分离、纯化具有特别的优势,是最有希望取代精馏过程的膜分离技术。


     相关文献来源:E20环境平台、中国水网

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