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1、②超纯水及纯净水的生产反渗透技术已被普遍用于电子工业纯水及医药工业等无菌纯水的制备系统中。半导体工业所用的高纯水,以往主要采用化学凝集、过滤、离子交换树脂等制备方法,这些方法的最大缺点是流程复杂,再生离子交换树脂的酸碱用量较大,成本较高。现在采用反渗透法与离子交换法相结合过程生产的纯水,其流程简单,成本低廉,水质优良,纯水中杂质含量已接近理论纯水值。超纯水生产的典型工艺流程如图所示。原水首先通过过滤装置除去悬浮物及胶体,加入杀菌剂次氯酸纳防止微生物生长,然后经过反渗透和离子交换设备除去其中大部分杂质,最后经紫外线处
2、理将纯水中微量的有机物氧化分解成离子,再由离子交换器脱除,反渗透膜的终端过滤后得到超纯水送入用水点。③电镀废水处理由反渗透机理可知,反渗透膜对高价离子具有良好的去除效果,特别是离子的价数越高越容易分离。电镀操作中,排放的电镀废水总会含有大量的有害重金属,采用反渗透技术可以回收废液中几乎全部的重金属离子,而且不需加人任何化学物质,不会产生污染和残渣,不造成二次污染。处理后的废水可以循环使用。此法比较经济,很有应用前途。④食品工业中的应用反渗透技术在乳品加工中的应用是与超滤技术结合进行乳清蛋白的回收。其工艺流程如图所示
3、(图中的BOD为生化需氧量,是一种间接表示水被有机污染物污染程度的指标)。把原乳分离出干酪蛋白,剩余的是干酪乳清,它含有7%的固形物、0.7%的蛋白质、5%的乳糖以及少量灰分、乳酸等。先采用超滤技术分离出蛋白质浓缩液,再用反渗透设备将乳糖与其他杂质分离。这种方法与传统工艺相比,可以大量节约能量,乳清蛋白的质量明显提高,而且同时还能获得多种乳制品。反渗透技术还应用于水果和蔬菜汁的浓缩,枫树糖液的预浓缩等过程。⑤造纸工业中的应用造纸工业每生产1吨纸浆,约需100~460吨水,其中80%用作洗涤。用超滤和反渗透技术结合可
4、处理造纸厂排放出来的亚硫酸纸浆废水,它含有很多有用物质,其中主要是木质素磺酸盐,还有糖类(甘露醇、半乳糖、木糖)等。过去多用蒸发法提取糖类,成本较高。采用膜法处理,可以降低成本,简化工艺,提高经济效益。⑥含油废水的处理含油和脱脂废水的来源十分广泛,如石油炼制厂及油田含油废水;海洋船舶中的含油废水;金属表面处理前的含油废水等。废水中的油通常以浮油、分散油和乳化油三种状态存在,其中乳化油可采用反渗透和超滤技术相结合的方法除去。⑦制药工业中的应用反渗透技术在制药工业中的典型应用是链霉素的浓缩。链霉素是灰色链霉菌产生的碱性
5、物质,它是氨基糖苷类抗生素。在链霉素的提取精致过程中,传统的真空蒸发浓缩方法对热敏性的链霉素很不利,而且能耗很大。采用反渗透取代传统的真空蒸发,可提高链霉素的回收率和浓缩液的透光度,还节约了能耗。其工艺流程见图。原料液经二级过滤器处理,打入料液贮槽,由供料泵、往复泵对料液增压。经过冷却的料液进入板式反渗透组件,料液中的小分子物质透过膜,透过液经流量计排放,链霉素被膜截留返回料液贮槽。如此循环,直至浓缩液的浓度达到指标。2、超滤(1)、超滤原理超滤过程基本原理如图所示。在以静压差为推动力的作用下,原料液中溶剂和小于超
6、滤膜孔的小分子溶质将透过膜成为滤出液或透过液,而大分子物质被膜截留,使它们在滤剩液中的浓度增大。超滤所用的膜为非对称性膜,膜孔径为1~20nm,能够截留分子量500以上的大分子和胶体微粒,操作压力一般为0.1~0.5MPa。目前,常用的膜材料有醋酸纤维、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚偏氟乙烯等。超滤广泛用于化工、医药、食品、轻工、机械、电子、环保等工业部门。超滤技术应用的历史不长,只是近30年才在工业上大规模地应用,但因其具有独特的优点,使之成为当今世界分离技术领域中一种重要的单元操作。(2)、浓差极化在超滤分离过程中
7、,膜截留下来的溶质粒子在膜前积累,使膜表面溶质浓度逐渐高于原料液主体溶质浓度,在此浓度差为推动力的作用下,溶质便从膜表面向料液主体扩散,形成具有浓度梯度的边界层,这就是超滤过程的浓差极化。当这种扩散的溶质通量与随着溶剂到达膜表面的溶质通量相等时,即达到动态平衡。由于浓差极化,膜表面处溶质浓度高,会导致溶质截留率的下降和渗透通量的下降。当膜表面处溶质浓度达到饱和时,在膜表面形成凝胶层,使溶质截留率增大,但渗透率显著减小。(3)、影响渗透通量的因素①操作压力压差是超滤过程的推动力,对渗透通量产生决定性的影响。一般情况下
8、,在压差较小的范围内,渗透通量随压差增长较快;当压差较大时,随压差的增加渗透通量增长逐渐减慢,且当膜表面形成凝胶层时,渗透量趋于定值不再随压差而变化,此时的渗透通量称为临界渗透通量。实际超滤操作压力应接近临界渗透通量时的压差,若压差过高不仅无益而且有害。②料液流速浓差极化是超滤过程不可避免的现象,为了提高渗透通量,必须使极化边界层尽可能的小。目前,超滤过程采
