膜分离实验指导书

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1、膜分离实验指导书一、实验目的反渗透、纳滤膜分离技术是目前应用最广泛的水处理新技术之一，已经广泛应用于海水淡化、高纯水的生产、环境工程的废水处理等领域，具有广阔的应用前景。本实验装置采用全不锈钢件、食品级UPVC管、阀件制作，在反渗透、纳滤膜处理前增加了两级预处理，第一级为活性炭吸附过程，用于脱掉水中的有机物、氧化性物质；第二级为微滤装置，截留掉对反渗透膜有损害的固体颗粒状物质，使反渗透过程安全、可靠的运行。反渗透可用于水屮小分子盐类的脱除，纳滤能用于钙镁离子的滤除和部分脱盐，还可用于水溶液中不同分子量杂质的分离过程。通过反渗透可以使水的电导率从降低至2〜3us/cm,达到纯水

2、的要求。木实验装置水处理能力为ln?/d。本实验对全院研究生、本科生开放。通过木实验希望达到以下日的：（1）熟悉反渗透、纳滤的基木原理、反渗透和纳滤系统的结构及基木操作；（2）了解反渗透、纳滤操作的影响因素如温度、压力、流量等对脱盐效果的影响；（3）学会测定纯水渗透通量和纯水渗透系数；测定纯水渗透通量与操作压力的变化关系；测定盐（溶质）的脱除率与操作压力的变化关系。二、实验原理反渗透、纳滤同微滤、超滤一样均属于压力驱动型膜分离技术。反渗透是最精细的过程，因此乂称“高滤”（hypeMltEion）,它是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂而截留离子物质的性质，以膜两侧静压羞为推动力

3、，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程，反渗透过程的操作压弟一般为1.0-10.0Mpa,截留组分为（1・10）X10-,（）m小分子溶质，水处理是反渗透用的最多的场合，包括水的脱盐、软化、除菌除杂等，此外具应用也扩展到化工、食品、制药、造纸丁•业中某些有机物和无机物的分离等。纳滤是反渗透的特殊形式，又称疏松反渗透，过滤精度低于反渗透。1.渗透加：_枯也膜）示，当、亠参透逐fewntHoffir滾溶、通HT7操作原理必纯溶介II和詁液的吋候,山容剂的渗透压禹J：溶液的渗选丿卞.，纟电溶让溶］彳溶'、耐夜中一如I渗：过而疇他组攵图（:「）怡溶剂

4、J选剂通过膜向溶液相有一个自发的流动，这一现象叫渗透。渗透的结果时溶液侧的液柱上升，直到溶液的液柱升到一定高度并保持不变，两侧的的静压差就等于纯溶剂与溶液Z间的渗透圧，此时系统达到平衡，溶剂不再流入溶液中，此时称渗透平衡（图（b））O若在溶液侧施加压力，就会减少溶剂向溶液的渗透，当增加的压力高于渗透压时，便可使溶液中的溶剂向纯溶剂侧流动（图（C））,即溶剂将从溶质浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，这就是反渗透的原理。反渗透膜的主要性能参数有纯水渗透系数和脱盐率（溶质截留率）。（1）纯水渗透系数口为单位时间、单位面积和单位压力下纯水的渗透量。它是在一定压力F,测定通过给定膜面积的

5、纯水渗透量按下式求得的。J*TL=卩（△卩_M）*A式中：Jw——为单位膜而积纯水的渗透速率。T膜厚度Ap一一膜两侧的压力差5——膜两侧的溶液渗透压差A膜表面积（2）脱盐率（截留率）R表示膜脱除（截留）盐的性能，其定义式为：£式中：Cs、G分别为膜的透过液浓度和被分离的主体溶液浓度。实验中可分别用被分离的主体溶液的电导率和膜的透过液的屯导率來替代。R的大小与工艺过程的条件（如操作压力、溶液浓度、温度、PH等）有关。三、实验装置与设备材料反渗透、纳滤实验装置如图1所示，反渗透、纳滤膜选用美国陶氏化学公司TW、NF型膜，采用不锈钢压力容器，设置了在线累算流量计、在线电导率测定仪、

6、充油不锈钢压力表、PLC逻辑控制、过压和欠压保护、自动冲洗和延时保护等。图1反渗透、纳滤实验装置工艺流程图1一原水箝2—原水泵3—活性炭过滤器4一管道混合器5—计量泵6—精密过滤器7—低压保护器8—高压泵9一高压保护器四、实验步骤1、试机。根据电机要求接上380V三相电源，点触启动按钮检査泵电机叶片的转向判断泵的正反转，如果反转则调换任意两根进线。2、开机准备。检查所有阀门是否处于正常待机状态：泵进口阀，浓缩水循环阀，必须处于完全开启状态，同时关闭渗透侧出口阀和各个排放口。3、向原水箱屮加入足够量的自來水。4、启动水泵，通过调节泵出口阀开度慢慢将操作压力升至指定值以保护膜延长

7、膜的使用寿命，后调节膜出口阀来实现实验所需的操作压差及适当的循环流量。5、通过调节水回收率，实现在不同操作压力条件下工作，记录各个操作压力下的出水电导率和流量。6、实验完毕，按停机按钮，由PLC口动执行停机程序，最后关闭电源。切记不能在实验结束后，直接关闭电源。五、实验数据整理1、把实验所测得的数据填入表1。表1反渗透或纳滤实验数据记录表实验日期：年月F1原水温度：°CpH：屯导率：us/cm艺参数实验号进水侧压力(Mpa)浓水侧压力(Mpa)纯水电导率(us/cm)纯水渗透量(L)浓水通量(L)12