水处理膜技术基础

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1、膜技术基础膜基本知识膜技术由于高效、实用、可调、节能、和工艺简单等优点，已被广泛应用，并产生了极高的经济效益，在现代经济发展和人民的日常生活中扮演着重要的角色。1.1.1膜的定义膜是一种二维材料，通常是厚度在纳米到微米范围内的一层薄片。1.1.2膜材料能够选择透过的原因①膨屮分布有微细孔穴，不同孔穴有选择渗透性（筛分效应）。②膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附、排斥产生选择渗透性。③膜分离物在膜中的溶解、扩散作用产生选择渗透性。1.2膜分离的特点膜分离过程与传统化工分离方法，如过虑、蒸发、蒸憎、萃取、深冷分离等过程相比较,有如下特点。①膜分离过程能耗比较低大多数膜

2、分离过程都不发生相态变化。由于避免了潜热很大的相变化，膜分离过程的能耗比较低。另外，膜分离过程通常在室温下进行，被分离物料加热或冷却的能耗很小.②适合热敏性物质分离膜分离过程通常在常温下进行，因而特别适合丁•热敏性物质和生物制品（如果汁、蛋白质、酚、药品）的分离、分级、浓缩和富集。③分离装置简单、操作方便膜分离过程的主要推动力一般为压力，因此分离装置简单，占地面积小，操作方便，有利于连续化生产和自动化控制。④分离系数人、应有范围广膜分离不仅可以应有于从病毒、细菌到微粒的有机物和无机物的广泛分离范围，而且还使用于许多特殊溶液体系的分离，如溶液屮大分子于无机盐的分离

3、。⑤工艺适应性强膜分离的处理规模根据用户要求可大可小，工艺适应性强。⑥使于冋收在膜分离过程中，分离于浓缩同时进行，便于回收有价值的物质。⑦没有二次污染膜分离过程中不需要从外界加入其他物质。既节省了原材料，又避免了二次污染。1・3膜及膜分离过程的分类根据不同的研究FI的和观察角度，有不同的分类标准。按结构：致密膜、多空膜、纤维质膜。按膜组建外形：卷式膜、屮空纤维膜、板式膜、管式膜。按被分离物质性质：气体分离膜、液体分离膜、同体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜。按膜材质不同：有机膜、无机膜。二、水处理系统应用的各种分离膜及方法2.1分离膜2.1.1分离膜的定义一般认

4、为广义的分离膜是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质。膜可以是均匀相的或非均匀和的、对称型的或非对称性的、固体的或液体的、中性的或电性的。厚度可以从儿微米到儿毫米。基本特征为具有选择透过能力。利用膜的选择透过性作用，对混合物屮溶质和溶剂进行分离、分级、提纯、和富集的方法，就是膜分离法。2.1.2分离膜的种类目前主要应用为高分子膜①醋酸纤维素膜：是最早研究的分离膜，由于纤维素及其衍生物是线型棍壮且不易弯曲的人分子，可以制作反渗透膜、微滤膜和超滤膜，至今仍有重要用途。主要优点：亲水性好,以利于减少膜的污染；成本低、无毒。主要缺点：操作温度狭窄，推荐最

5、高操作温度为3o°c；较窄的pH值应用范围，一般推荐为3〜6,以防止膜的水解；该膜的耐氯性较差，连续运行时要求料液中的游离氯低于lmg/L；膜在运行过程中有压实现象发生，在高压下膜的通量逐步降低；易被生物降解，可保存性差。②聚矶类膜聚砚类膜具有优异的化学稳定性，可耐脂肪族化合物、氯代碳氢化合物、醇类、酸和碱,但不耐芳香族碳氢化合物、酮类、瞇类及酯类；有相当宽的pH使用范围，可连续在pH值为1〜13的体系屮运行，有利于膜的清洗；耐热性好，长期运行操作温度可高达75°C,适用于系统高温消毒；酸碱稳定性好以及较高的抗氧化和耐氯性能，膜在清洗时游离氯的浓度允许到达200

6、XI0-6o具有较宽的膜孔径范围，膜的孔径可以从lnm〜0.2um,可以制作超滤膜、微孔膜和复合膜的多孔支撑膜，可制成不同形式的膜组件形式。由于聚砚类材料的疏水性，易被溶质污染。③聚丙烯膳膜聚内烯睛（PAN）是常用來制备超滤膜的聚合物。虽然氧基是强极性基团，但PAN并不十分亲水。通常引入另一种共聚单体（如醋酸乙烯酯或甲基内稀酸甲酯）以增加链的柔韧性和亲水性，从而改善其可加工性。④聚酰胺类膜a聚砚酰胺（PSA）,常用于制备超滤膜。它具有耐高温（约125°C）,耐酸碱（pH2〜10）,耐有机溶剂，可以用于水和非水溶剂体系。b芳香聚酰胺膜，主要用于制作反渗透复合膜。具

7、有多孔性和高吸水性。因此具有较高的水通屋和较低的截流分子量。芳香聚酰胺膜具有良好的力学强度和热稳定性，它的缺点是对氯离子的抵抗力差（低于5〜10mg/L）o这种膜在pH大于12时也水解，特别是在高温下。对蛋白类溶质有强烈的吸附作用，膜易被污染。⑤其他类聚和物膜a聚偏氟乙烯超滤膜，该膜可以耐高压消毒，耐一•般的溶剂，耐游离氯性强于聚矶超滤膜，广泛地用于超滤和微滤过程。但该膜是疏水的，经膜表面该性后可改善其亲水性。b再生纤维素膜，该膜的亲水性较强，对蛋门的吸附性较弱，耐溶剂性好，使用温度可达到75°C。2.2超滤2.2.1什么是超滤超滤是在压差推动下进行的筛孔分离过

8、程，膜孔径范鬧在lnm〜