光催化-膜分离耦合技术
1. 光催化-膜分离耦和技术产生背景
1.1 光催化氧化技术
光催化氧化技术是将具有光催化性能的材料与紫外光耦合的技术。它是一种新型的水污染治理技术，具有高效、节能、适用范围广等特点，几乎可与任何有机物反应，常用来处理难生物降解的有机物，能将其直接矿化为无机小分子，具有广泛的应用前景。在各种半导体光催化剂中，由于TiO 2具有光催化活性高、稳定性强和价格相对较低等独特的优点，从而受到国内外的广泛关注。
光催化剂通过吸收一个足够能量（等于或高于它的价带能Eg ）的光子激活光诱导反应（步骤4）。即当用波长＜385nm 的光照射半导体TiO 2时，在半导体内部形成电子(e cb -)空穴(h vb +)对；电子与空穴分别能与分子氧和水发生系列反应，生成强氧化性的羟基自由基(OH?)（如图 1所示），OH?能将有机物氧化为H 2O 、CO 2 等无毒小分子。简单的说，有机化合物在UV 灯下的光催化氧化机理可以按下式表达：
图 错误！文档中没有指定样式的文字。 光催化模型：A ，电子受体；B ，
电子供体。
TiO 2+hv →TiO 2(e CB -+h VB +) TiO 2(h VB +)+H 2O →TiO 2+H ++OH? （2） TiO 2(h VB +)+OH _→TiO 2+OH? TiO 2(e CB -)+O 2→TiO 2+O 2?_ O 2?_+H +→OH 2? OH 2?+HO 2?→H 2O 2+O 2 （6）
（3）
（4）
（5） （1）
TiO2(e CB-)+ H2O2→OH?+OH_ （7）
H2O2+ O2?_→OH?+OH_+O2 （8）
H2O2+hv →2OH? （9）
有机物+OH?→降解产物（10）
有机物+ TiO2(h VB+)→氧化产物（11）
有机物+ TiO2(e CB-)→小分子产物（12）
光催化氧化技术对病原微生物也有很好的灭活作用，李娟红等对TiO2微粒光催化杀菌机理进行了探讨，结果表明其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌在30min内的杀菌率均达到90.00%以上，并对乙肝病毒在20min内的杀灭率达到43.43%，也有可能对呼吸道病毒，如流感病毒、非典(SARS)病毒有一定的杀灭作用。但其杀菌机理与降解有机物的机理略有不同，当前普遍认为主要有两种机理。一种是紫外光激发TiO2产生电子-空穴对，再直接或间接与细菌的细胞作用，空穴具有非常强的氧化能力，直接氧化细胞壁、细胞膜和细胞内的组织导致细菌死亡。另一种是光生电子或空穴先与水或水中溶解的氧反应，生成OH·或HO2·等活性氧类，在与细胞壁、细胞膜和细胞内的组成成分发生化学反应。
TiO2催化剂的使用有两种形式：一是固定于载体上，二是悬浮分散于溶液之中。其中，悬浮态TiO2催化剂分布均匀，比表面积较涂覆式大十几倍，催化效率更高；但细小TiO2微粒(直径一般小于1μm)不易为传统的分离技术(絮凝、沉淀)分离回收，重复利用率低，排出液易产生二次污染，严重限制了其应用。
为解决此问题，国内外学者已经进行了大量的研究。如悬浮型磁载TiO2光催化剂，它既保持了悬浮体系较高的光催化效率，又利用磁性技术实现了TiO2的回收。但在磁性载体与TiO2结合的过程中，操作条件会影响TiO2的光催化活性，并可能通过氧化磁载材料等而影响磁分离性能。也有很多学者采用由纳米TiO2晶粒组成的中空型，多孔状表面纳米TiO2微球来解决其回收问题。一般来说，TiO2
微球具有密度低，比表面积高等独特的优点，较大粒径的更是有利于催化剂的分离回收。但是，TiO2微球制备方法和操作条件对其形貌的影响较大，从而影响光催化效果，且目前的制备方法均存在着一定的问题，需通过优化工艺条件或开发新型制备方法来进一步完善。总之，当前高效、简便的TiO2光催化剂分离技术的研究对光催化技术的发展十分重要。
1.2膜分离技术
膜分离技术是近20年迅速发展起来的一种新型分离、净化技术。在水处理过程中，它是通过膜表面的微孔截留作用来达到分离浓缩水中污染物的目的，膜分离过程中一般无相变和二次污染，可在常温下连续操作，具有能耗低、设备体积小、操作方便、容易放大等优势。
膜分离过程中的驱动力可以是压力差、浓度差、局部压力差或电位差，可以
依据驱动力的不同将膜分离技术区别开。压力驱动膜可以分为微滤、超滤、纳滤和反渗透（RO）。由于压力的驱动，溶剂和不同的溶质分子穿过膜，而其它的分子和颗粒物由于膜结构的不同被截留。从MF到UF到RO，被分离的颗粒物或分子的尺寸（或分子量）逐渐变小，因此膜的孔径更小。膜对物质传输的阻力增大，需要增大压力才能达到与前面相同的通量。MF膜可以截留比0.1μm大的颗粒和溶质分子。在UF膜中，比0.1μm大比2nm小的颗粒和溶质被分离出来。在RO膜中，所采用的跨膜压差使溶剂分子由于渗透压的不同选择性透过，因此可以基本上完全将盐类，金属离子和小型有机分子完全分离开。
然而，膜污染问题导致膜通量下降，并缩短膜的使用寿命，尽管控制膜污染措施取得了一定的研究进展，但仍是膜分离技术发展的主要瓶颈。
1.3光催化-膜分离耦合技术优势
近年发展起来的将光催化和膜分离耦合的技术可以有效地解决以上两个问题。耦合技术不仅能保持光催化和膜分离技术工艺特性和处理能力，还能产生一系列的协同效应，从而解决单个处理工艺的缺陷。一方面光催化剂对污染物质进行氧化降解，膜在回收光催化剂的同时，也能阻挡未能氧化的污染物质和一些中间产物，从而能较好地控制反应器中污染物质的停留时间，提高光催化降解率，保证出水有机物的完全去除；另一方面，二者的耦合能使得膜污染引起的膜通量下降问题得以解决或者减轻。
2.光催化-膜分离耦合技术的研究状况
目前，催化剂的使用形式主要有两种：悬浮型和负载型。对于负载型催化剂来说，污染物到达催化剂表面的质量传递过程受到限制，从而使得光催化效率降低。故目前催化效率较高的悬浮型应用最广泛。在膜分离工艺中，通常使用的膜材料主要有无机膜和有机膜两类。一般情况下，根据使用膜材料的不同，光催化-膜分离耦合工艺的组合形式也不同。在所有的膜分离类别中，目前仅有压力驱动膜和浓度驱动膜在光催化-膜反应器中得到应用。
2.1耦合形式
在当前的研究中，光催化与膜分离技术耦合的主要形式有三种，分别为光催化剂悬浮型光催化-膜分离工艺、光催化剂负载型光催化-膜分离工艺。
2.1.1光催化剂悬浮型光催化-膜分离耦合工艺
悬浮型光催化-膜分离耦合工艺不仅能将降解液与光催化剂进行分离，使光催化剂得以重复利用，保证处理过程的连续进行，解决悬浮型光催化反应器出水分离效果差、费用高和不能连续操作的缺陷。还能选择性的截留部分污染物及其中间产物，改善出水水质。而且，分离膜从分子角度对不同反应中间产物和反应
底物的分离减少了光催化剂的投加量，缩短了水力停留时间，提高工艺经济性，为大规模工业化应用奠定了基础。此外，TiO2可在膜表面形成亲水性凝胶层，从而有效提高膜表面的亲水性，并降解部分造成膜污染的物质，延缓膜通量衰减，降低膜污染程度。总之，悬浮型光催化-膜分离耦合工艺既保持了悬浮型光催化反应器的高催化效率，又实现了TiO2光催化剂微粒的有效分离回收，操作简单、费用低，易于实现工艺的模型化。
根据使用膜材料的不同，悬浮型光催化-膜分离耦合工艺的组合形式也可以分为分置式和一体式两种。
有机膜分离效率高、设备简单、易操作、能耗少，但有机膜表面长时间被紫外灯照射并在光催化剂氧化作用下可能会造成膜材料的分解，有机膜分离与悬浮光催化工艺耦合大多采用分置式。其常用的形式如图2所示，其中大部分PMR 如图2（b）所示。
（a）
(b)
（c）
图 2 光照射不同位置的悬浮型光催化-膜分离工艺相对于分置式工艺，一体式光催化-膜分离耦合工艺的膜材料主要是无机膜。无机膜具有耐高温、化学稳定性好、机械强度高、抗微生物能力强等优点，非常适合在工业废水中应用。一体式耦合工艺具有结构简单、投资小和占地面积少等优点，但催化剂催化剂易沉积在膜孔道内，造成严重的膜污染。基于有机膜与一体式耦合工艺具有各自独特的优点，解立平等人开发了新型一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器（如图3）。其中的膜组件由有机膜构成，采用颗粒状TiO2催化剂，并在膜组件底部设置的曝气装置，从而大大减轻了膜污染，并提高了反应器处理能力。
图 3 新型一体式光催化氧化-膜分离三相流化床反应器示意图
2.1.2光催化剂负载型光催化-膜分离耦合工艺
在负载型光催化-膜分离工艺耦合中，膜起着支撑光催化剂和截留溶液中分
子的作用。根据光光催化剂负载位置的不同，又可分为表面负载型和嵌入型（如图4）。当使用光催化膜时，污染物的光降解发生在膜表面或膜孔径之内。
图 4 光催化剂负载型耦合工艺：（a）负载于膜上（b）负载于膜结构内部根据光催化膜制备方法的不同，又可以分为两种不同的类型：光活化层（即分离层）固定于多孔的非光活化载体上（图5-a）和分离层（非光活化）固定于多孔的活化载体上（图5-b）。
图 5 光催化膜
最常用的装置是含有光活化层的光催化膜（图5-a），图6中采用了这种类型的膜。通过照射UV等，料液中的污染物在膜的表面或孔径内降解。光源被固定于料液侧。渗透液可能包括水，光降解终产物，难降解污染物及它们降解的副产物。渗透液的组分取决于污染物的物理-化学特性，及它们的降解效率和膜的分离特性。这种装置的主要优点是可以减轻膜污染且可以增大渗透通量，因为形成的凝胶层把滤饼层的有机物分解了。另外，研究表明二氧化钛在膜表面的沉积和在膜内的诱捕会导致膜亲水性的增大，减轻污染。
图 6 含光活化分离层的光催化膜，光源置于料液侧由非光活化层和光活化载体组成的光催化膜（图5-b）装置不太常用，图7中采用了这种光催化膜。表层仅起着分离的作用，光催化反应发生在渗透侧，光源也置于此侧。低分子量的污染物和水一起透过膜，然后被分解为CO2和H2O。这种装置最主要的缺点是仅仅净化液透过。除了渗透液，也可以得到高分子量污染物的浓缩液。
图 7 由非光活化层和光活化载体组成的光催化膜，光源置于渗透侧
2.2 研究领域
当前，光催化-膜分离耦和技术在实验室已大量用于处理污水处理和给水深度处理领域（见表1）。在污水处理领域的应用最广泛，主要是用于处理含有难生物降解的偶氮染料废水和一些难生物降解的有毒有机物。在给水领域的研究主要集中于对天然有机物的去除研究，最近几年，随着跟中消毒工艺缺陷的日益明显和光催化-膜分离耦合工艺的明显优势，日益引起重视，但发张还不成熟，还需解决很多问题。
在研究内容方面，涉及机理研究、设备研究（即组合方式研究）和操作条件优化的研究。在机理方面，主要包括悬浮态光催化-膜分离耦合工艺中膜污染机理的研究、光催化剂对有机物、病毒的降解机理的研究等；组合方式研究方面主要探索经济、简便的最佳组合工艺；操作条件的研究旨在找出影响组合工艺处理效果因素的最佳条件，以及制备性能优良的光催化复合膜的条件。总体来说，现今的文献对工程方面的研究较多，而机理方面的研究则相对较弱。而机理的研究是解决先由工程方面遇到的难题的基础，因此有可能在以后逐步得到重视。2.3 耦合工艺主要影响因素
2.3.1 水质
（1） pH
对于光催化过程来说中，pH 对TiO2表面性质和水分子都有重要的影响。TiO2颗粒的表面状态会伴随溶液的pH发生变化，这将直接影响发生在颗粒表面的吸附-解吸过程，使得伴随发生的催化氧化反应过程发生变化，从而影响了光催化效率。一般来说，不同污染物光催化降解速率和降解效果随着pH变化较为复杂，针对被降解的有机物化学结构的不同，pH 改变对其降解过程的影响也不同，且可能与反应体系中的无机盐离子及光强有关。对于膜分离过程来说，pH 对膜通量及膜阻力有重要的影响。一方面，因为溶液pH 的差异导致颗粒表面的Zeta电位值发生变化，引起悬浮体系中二氧化钛颗粒团聚或者分散，导致粒径的变化，从而对膜通量产生影响。另一方面，不同的pH条件下，污染物分子与膜光催化层之间的静电吸引不同，从而影响污染物在膜表面的吸附量，进而影响膜通量。总之，对于特定的反应器和特定的污染物质，需要确定系统的最佳pH条件。
(2) 污染物初始浓度
污染物初始浓度也是影响水处理效率的一个重要参数。污染物初始浓度的增大将影响紫外光的透过性，加之污染物本身对紫外光的吸收，较大的污染物初始浓度将对光催化过程造成障碍，从而降低光催化反应效率。对于膜分离过程来说，由于污染物对光催化剂和分离膜的吸附和沉积现象明显，初始浓度的增大也就意味着膜污染程度增大的倾向性，从而影响膜功能的正常发挥。
简单地说，应该在保持较高的膜通量和较高的光催化降解速率的基础上，结合光催化剂TiO2的用量，确定适宜的污染物初始浓度，以保证光催化-膜分离耦合系统的高效运行。
（3）温度
一般认为温度对光催化氧化反应的影响很小，多数研究未涉及到这一问题。但有研究表明，一定范围内的温度可促进反应的进行，因为温度的增加有助于传质速率的提高，促进了反应物与TiO2颗粒表面的结合及降解产物的脱附，从而提高了光催化反应速率。而且，在一定程度上，温度能通过影响溶液的黏度来间接影响膜通量。温度越高，溶液的黏度就会越低，这样在膜上易形成紊流，冲散浓差极化层和滤饼层，增加传质效率，从而减小膜过滤阻力，提高膜通量。
2.3.2 光催化剂
光催化剂在光催化氧化反应中起着关键作用。确定适宜的催化剂用量，对于节省运行费用、优化工艺具有重要意义。
(1)悬浮型光催化-膜分离工艺中TiO2浓度的控制
一般来说，在一定的入射光通量下，对于一定的污染物浓度，存在一个TiO2最佳投加量。低于此最佳投加量会限制反应速率，过高的TiO2投加量会使反应速率出现下降的趋势；因为过大的投加量将会引起体系中光路的堵塞及光散射现象的发生，体系中有效光子相对减少，这使得TiO2颗粒表面的催化氧化反应受到抑制，从而降低了体系的反应速率。
对于膜分离过程来说，有关研究证实，在光催化反应常用的TiO2投加量范围内，其投加量对膜通量的影响不大。可能是当TiO2投加量增大时，颗粒之间更容易发生凝聚，粒径增大，从而在膜表面形成较疏松的沉积层，可以阻止细小的颗粒直接吸附在膜表面和膜孔内，因此TiO2投加量增大不会引起膜通量的显著降低。
(2)表面负载型光催化-膜分离工艺中TiO2负载量的控制
对于表面负载型光催化-膜分离反应系统来说，负载方法和有效负载量(光催化剂负载层的厚度)的控制是工艺成败的一个关键环节。
首先，光催化剂负载的牢固程度是影响系统正常运行的重要因素。若催化剂颗粒负载不牢，不仅达不到催化剂回收利用的目的，且降低光催化效率，影响出水质量，同时，流失的TiO2光催化剂微粒会造成二次污染，从而威胁水生生态环境。所以TiO2的表面负载方法显得尤为重要。目前，将TiO2负载到分离膜上的方法主要有：浸渍提拉法、浸渍UV 固定法、浸渍高温固定法、离子沉积法等，并配合有不同的改进方法。不同方法的负载效果不同，各具优缺点。目前，寻找一种牢固且不影响光催化剂催化效率的负载技术，是进行表面负载型光催化-膜分离工艺研究的主要难点。
其次，TiO2 负载量不仅影响分离膜的性能和光催化处理能力及效果，而且对缓解乃至消除光催化反应对耦合膜的化学性损伤具有重要的意义。一般来说，根据对负载过程中参数的控制(如浸渍时间等)，可以得到不同TiO2负载量的耦合膜。一定范围内，TiO2负载量越大，负载层越厚，系统处理效果越好；但当负载层达到一定厚度再继续增加时，由于上层TiO2 对紫外光的吸收、散射、反射和阻挡作用，底层TiO2会处于失活状态，所以此时系统光催化效果基本恒定；若此时再继续增大TiO2负载量，则会使分离膜孔径和孔隙率大幅下降，整个系统处理能力锐减，对处理工艺的优化极为不利。另一方面，TiO2负载层厚度对耦合膜受光催化损害的程度有很大影响。TiO2负载层越薄，耦合膜与TiO2接触得愈充分，膜受光催化化学损伤的程度也就越大；光催化负载膜厚度的增加，处于失活状态的底层TiO2充当膜的隔离保护层，减轻或克服了其化学性损伤的发生。在此意义上，加大TiO2负载量有利于降低分离膜化学损伤的程度。
2.3.3耦合膜
耦合膜的正确选取对整个光催化-膜分离耦合工艺特性的影响极为明显，对
于实现处理工艺的耦合协同效应十分重要，这是研究光催化膜分离耦合工艺的主要难点之一。目前，耦合膜的类型主要有微滤、纳滤和超滤等，不同膜通过控制透过膜分子的大小，可以实现对不同粒径的颗粒污染物与光催化剂的接触时间的控制，从而提高工艺去除目标污染物的针对性和对整个处理过程的可控制性，达到不同的降解效果和水处理程度。根据不同的目的，宜选用不同的膜参数。(1)膜材质
膜材质的选择是耦合工艺的首要环节。紫外光的照射和光催化过程中产生的强氧化性羟基自由基可能会导致整个分离膜材料和结构的功能性解体，从根本上破坏分离膜和整个光催化膜耦合处理工艺。此外，膜分离过程需要膜承受一定的压力和水流的冲刷作用。因此，耦合工艺中要求膜具有一定的机械强度和化学稳定性。一般光催化反应对无机陶瓷膜的化学损伤较小，可以较好地满足实验稳定性要求，但由于其价格昂贵等应用较少。因此，目前广泛采用且价格相对低廉的有机高分子聚合膜作为耦合对象。但是，绝大部分有机高分子聚合膜在紫外光降解环境中稳定性很差。所以，稳定性优良分离膜的选择是应该是今后研究的重点。除了要选用光催化性能稳定的分离膜外，还应注意加强对反应条件的合理控制。比如合理控制反应体系的pH，以及在悬浮型光催化-膜分离耦合工艺中尽量减少悬浮型光催化剂在耦合分离膜表面的沉积，都是缓解耦合分离膜化学损伤的有效途径。
此外，在一定范围内增加光催化剂负载层的厚度，也可以降低表面负载型耦合分离膜的化学性损伤。对于表面负载型和嵌入型光催化-分离膜反应器来说，耦合膜除了要具有一定的机械强度和化学稳定性等基本性质外，还要求膜在不影响TiO2催化活性的前提下与TiO2 颗粒间有较强的结合作用、对被降解的污染物有较强的吸附性、有利于固-液传质及良好的透光性等。
(2)膜孔径
若在满足合适截留率下提高耦合膜通量，这无疑对降低设备投资和运行费用十分有利。对于悬浮型光催化-膜分离工艺来说，分离膜则应在使二氧化钛粒子得到良好分离的前提下，尽量使用孔径较大的膜，以降低膜本身固有阻力，增大膜通量。需要注意的是，纳米TiO2粒子在水中会发生凝聚作用，从而粒径增大，选择膜孔径时应考虑这点。总之，膜孔的选择应以对目标物质合适的截留率和渗透通量较高为标准。
(3)跨膜压力(TMP)
跨膜压力是影响膜分离过程的重要参数。一方面，跨膜压力的变化会影响膜对目标污染物、中间产物及反应终产物的分离特性，进而改变耦合工艺的处理效果; 另一方面，跨膜压力的变化对膜性能有很大的影响。压力增大时，渗透液透过速度加快，通量增加；但是，膜面的污染层同时也会被压密压实，导致污染
层阻力增加，从而缩短了洗膜周期，降低了膜的使用寿命。一般情况下，应该在保证一定膜通量的同时，尽量选用较低的跨膜压力。
(4)曝气
曝气主要是针对悬浮性光催化-膜分离工艺来讲的。其目的主要有两个：一是使TiO2处于悬浮状态，增加TiO2颗粒与污染物的接触面积，提高光催化反应效果；二是在曝气的同时，上升的气泡和紊动的液流在膜表面产生剪切力，有利于去除膜表面的污染物。研究表明，曝气避免了沉积层的增厚和堵塞物质的积累，大大延长了膜清洗周期。而且通过曝气提高料液流速，使其处于紊流状态，让膜面的高浓度与主流浓度更好地混合，从而有效地减缓了浓差极化现象的形成。可见，曝气对膜性能的正常发挥具有非常重要的作用。需要指出的是，曝气量过大会增大设备能耗，从而增加运行成本，因此存在一个经济的曝气量，既使TiO2不在膜表面大量沉积，也不会产生更多影响膜通量的细小粒子。
3.未来研究重点展望
针对当前限制光催化-膜分离耦合工艺发展的一些问题，今后研究的重点将集中于对光催化剂活性的研究、对性质优良的耦合膜的研究及一些机理方面的研究。
当前耦合工艺中所采用的光催化剂主要是自制的TiO2或者P25，不同形貌不同种类的光催化剂会显著影响光催化效果。虽然耦合工艺对纳米级的光催化剂具有分离作用，可以保证一定的循环利用，但其回收还是有一定困难。纳米级的光催化剂大部分被截留，还有少部分会透过膜随出水流出，而纳米级离子对人类的安全具有一定威胁。今后可以考虑采用改性的纳米材料，尤其是磁载型的，方便对其回收。针对出水中纳米级离子的威胁，可能还需串联其他的工艺。
耦合膜的性能对该工艺的效果影响巨大，尤其是在负载型光催化-膜分离耦合方式中，紫外对膜有一定的伤害作用，抗紫外耦合膜的研发是个迫待解决的难题。先今的耦合工艺中的膜多采用MF、UF、NF，而在悬浮型中特别容易引起膜污染，此外，某些降解后的小分子物质也可能会透过膜随出水威胁人类安全。已有一些新型的耦合工艺，将光催化技术与渗析、渗透蒸发、接触膜蒸馏等技术连用，可以缓解这些问题，今后有可能成为研究的热点。
正如先前所述，当前这方面对机理的研究还相对比较缺乏，二者严重后果限制了依稀额问题的解决，如膜污染、光催化剂改性、耦合形式等。今后对机理方面的研究会逐步加深。
总体来说，光催化-膜分离耦合工艺是一种比较有优势的新型水处理技术，虽然存在一些迫待解决的问题，但还是具有很好的应用前景。
膜分离技术在废水处理中的应用 李珍11204112 摘要膜分离技术作为一种能耗低、设备简单、操作方便和分离性能好的分离技术在废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。本文综述了膜分离技术在废水处理中的应用，着重介绍了超滤、纳滤、液膜等膜分离技术的特点及其在各种废水处理中的应用，并对膜技术应用前景做了总结与展望。 关键词膜分离废水处理超滤纳滤液膜 1.膜分离技术简介 1.1膜分离技术 膜分离技术是指在分子水平不同粒径分子的混合物在通过半透膜时, 实现 选择性分离的技术, 半透膜又称分离膜或滤膜, 膜壁充满小孔, 根据孔径大小可以分为: 微滤膜(MF ) 、超滤膜(U F) 、纳滤膜(NF) 、反渗透渗出膜(R 0 ) 等, 膜分离采用错流过滤方式。膜分离技术因为具有常温下操纵、无相态变化、无化学变化、选择性好、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点, 广泛应用于发酵、生物制药、植物提取、化工、饮用水净化、除菌、废水处理等多个领域。分离膜因其独特的结构和机能, 在环境保护和水资源再生方面异军突起, 在环境工程, 特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。 1.2 膜分离技术原理 膜分离与传统过滤的不同在于, 膜可以在分子范围内进行分离, 是一种物理过程, 不需添助剂。膜分离技术可利用混合物物理性质的不同(质量、体积、几何形状等) 将其分离，也可利用混合物通过分离膜的速度不同将其分离。 2. 超滤膜分离技术在废水处理中的应用 2.1超滤膜简介 超滤是一种压力驱动的膜分离过程，是根据分子的大小和形态而分离的筛选机理进行分离的。自20世纪60年代以来，超滤很快从实验规模发展成为重要的工业单元操作技术，它广泛用于食品、医药、工业废水处理、高纯水制备及生物技术工业；在工业废水处理方面应用得最普遍的是电泳涂漆过程，城市污水处理及
分光器是组建EPON网络的一个组件，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据，并集中上行数据。分光器带有一个上行光接口，若干下行光接口。从上行光接口过来的光信号被分配到所有的下行光接口传输出去，从下行光接口过来的光信号被分配到唯一的上行光接口传输出去。只是光信号从上行光接口转到下行光接口的时候，光信号强度/光功率将下降，从下行光接口转到上行光接口的时候，同样如此。各个下行光接口出来的光信号强度可以相同，也可以不同。 光纤耦合器又称分歧器、连接器、适配器、法兰盘，是用于实现光信号分路/合路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到。光纤耦合器可分标准耦合器(属于波导式，双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率)、直连式耦合器(连接2条相同或不同类型光纤接口的光纤,以延长光纤链路)、星状/树状耦合器、以及波长多工器(WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM)，制作方式则有烧结(Fuse)、微光学式(Micro Optics)、光波导式(Wave Guide)三种，而以烧结式方法生产占多数(约有90%)。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是光纤熔接机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15%左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM 模块及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30%。
PC817A/B/C--- 电光耦合器 光耦特性与应用 1.概述 光耦合器亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。 光耦的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。 十几年来，新型光耦合器不断涌现，满足了各种光控制的要求。其应用范围已扩展到计测仪器，精密仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通信机、信号机和道路情报系统，电力机械等领域。这里侧重介绍该器件的工作特性，驱动和输出电路及部分实际应用电路。 近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。下面分别介绍光耦合器的工作原理及检测方法。 2. 光耦的性能及类型 用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。 事实上，光耦合器是一种由光电流控制的电流转移器件，其输出特性与普通双极型晶体管的输出特性相似，因而可以将其作为普通放大器直接构成模拟放大电路，并且输入与输出间可实现电隔离。然而，这类放大电路的工作稳定性较差，
生活饮用水的深度处理技术-膜分离技术摘要：膜处理技术在国外已经发展成为饮用水深度处理的核心技术。本文指出了饮用水的处理要求，介绍了几种典型的膜分离技术：微滤、超滤，纳滤，反渗透。最后介绍了膜分离技术的优缺点。 关键字：微滤、超滤，纳滤，反渗透 abstract: the processing technology in foreign film has become the core technology of the deep treatment of drinking water. this paper points out that the drinking water treatment requirements, introduces several kinds of typical membrane separation technology: micro filter, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis. at last, the paper introduces the advantages and disadvantages of the membrane separation technology. key word: micro filter, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis 中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号： 为保证饮用水质量，世界各国不仅及时修订了本国的水质标准，而且制定了控制水中有毒有害物质的对策。随着这些调查和研究工作的不断深人，人们逐步认识到，在很多情况下，常规的净化工艺已不能完全有效地去除水中的病原菌、病毒等。因此，以去除饮用水中有机污染及有毒有害物质为目标的饮用水深度净化技术得到 日益广泛的应用。
膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。
一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。
污水处理工程膜分离法技术规范 1 适用范围 本标准规定了膜分离法污水处理工程的设计参数、系统安装与调试、工程验收、运行管理，以及预处理、后处理工艺的选择。 本标准适用于以膜分离法进行污水处理及深度处理回用的工程，可作为环境影响评价、环境保护设施设计与施工、建设项目竣工环境保护验收及建成后运行与管理的技术依据。本标准所指膜分离法为：微滤、超滤、纳滤及反渗透膜分离技术。 本标准不适用于以膜生物反应器法和荷电膜进行污水处理及回用的膜分离工程。 2 规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。 GB 50235 工业金属管道工程施工及验收规范 GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GB/T 1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 3797 电器设备第1 部分：装有电子器件的电控设备 GB/T 5226.1 机械安全机械电器设备第1 部分：通用技术条
件 GB/T 12469焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级 GB/T 19249反渗透水处理设备 GB/T 20103膜分离技术术语 HJ/T 270 环境保护产品技术要求反渗透水处理装置 JB/T 2932 水处理设备技术条件 HG 20520 玻璃钢/聚氯乙稀(FRP/PVC)复合管道设计规定 建设项目竣工环境保护验收管理办法［国家环境保护总局令第13 号］ 3．术语和定义 《膜分离技术术语》GB/T 20103 规定的术语及下列术语和定义适用于本标准。 3.1 膜分离法 以压力为驱动力，以膜为过滤介质，实现溶剂与溶质分离的方法。 3.2 膜降解 指膜被氧化或水解造成膜性能下降的过程。 3.4 膜结垢 指盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀。 4 设计水质与膜单元适宜性
光电耦合器工作原理 光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型 4脚封装 图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型 6脚封装
图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型 6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在
光耦合器的作用及其电路 摘要线性光耦合器是目前国际上正推广应用的一种新型光电隔离器件。文中介绍其性能特点、产品分类，以及它在单片开关电源中的应用。 关键词光耦合器线性电流传输比通信单片开关电源 光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。普通光耦合器只能传输数字（开关）信号，不适合传输模拟信号。近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。 1 光耦合器的类型及性能特点 1.1 光耦合器的类型 光耦合器有双列直插式、管式、光导纤维式等多种封装形式，其种类达数十种。光耦合器的分类及内部电路如图1所示。图中是8种典型产品的型号：(a)通用型(无基极引线)； (b)通用型(有基极引线)；(c)达林顿型；(d)高速型；(e)光集成电路；(f)光纤型；(g)光敏 晶闸管型；(h)光敏场效应管型。 1.2 光耦合器的性能特点 光耦合器的主要优点是单向传输信号，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电路、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占 空比，达到精密稳压目的。 1.3 光耦合器的技术参数 主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(s at)。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。 常用参数： 正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。 正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。 反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。 反向击穿电压VBR：：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。 结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。 反向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间 的电压降。 输出饱和压降VCE(sat)：发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持I C/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的电压降。
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
污水膜分离法工程技术规范（征求意见稿） 编制说明
目 次 1 规范编制的来源及意义 (1) 1.1任务来源 (1) 1.2标准编制的意义 (1) 2 制定本标准的原则、方法及技术依据 (1) 2.1编制原则 (2) 2.2制定标准的工作方法与技术依据 (3) 3 主要工作过程 (3) 4 膜技术概况及工程实例、经济分析 (4) 4.1国内外膜法技术现状及发展趋势 (4) 4.2相关标准、技术政策、指南制订情况 (6) 4.3工程案例 (7) 5 标准的主要内容说明 (19) 5.1污水来源及水质特点 (19) 5.2进水指标控制 (19) 5.3预处理 (20) 5.4污水膜分离系统设计 (25) 5.5运行管理与维护 (30) 6 与执行现行法律、法规、规章、政策的关系及实施建议 (34)
1 标准编制的来源及意义 1.1任务来源 根据国家环境保护总局于2007 年下达的《国家环境保护标准计划任务书》中，编制《污水油水分离工程技术规范》（项目统一编号：1400）的任务，江西金达莱环保研发中心有限公司作为主编单位承担了该规范的研究及编制工作，参编单位有华中科技大学和北京市环境保护科学研究院。 1.2 标准编制的意义 环境保护标准化是我国环境保护一项重要发展战略，建立与国际接轨的环境保护工程技术规范，是当前加强环境保护标准化步伐的一项重要任务，是国家环境管理的重要手段，在贯彻法律法规、落实环保规划目标、促进技术进步、优化产业结构、规范管理和执法行为等方面发挥着重要和不可替代的作用。 从1973 年我国发布第一个国家环境保护标准《工业“三废”排放标准》起截至2005年底，经过三十多年的发展，我国环境保护标准体系已初具规模。各类现行有效的环境保护标准共计841 项，包括环境质量标准、污染物排放标准、环境基础标准、监测分析方法标准和环境标准样品标准五类，以及国家标准、行业标准和地方标准三级。各省、市、自治区人民政府根据当地环境质量状况和环境管理需要，制订和发布了一系列地方环境标准。构成了以国家环境标准为主体，地方环境标准为补充的我国环境标准体系，这些环境标准为防治环境污染起到了重要的基础性作用。 环境工程技术标准属于国家环境保护行业标准。国家环保总局已组织制定了环境工程技术规范体系，编制了“十一五”环境工程技术规范编制计划；组织制定发布了十余项环境工程技术规范，以及涉及污染治理产品、环境监测仪器、环保药剂、材料等方面的100余项行业标准或技术要求。并指出“十一五”期间实现新型工业化，要重点解决国家重大工业布局规划以及相应的环境保护技术规范问题。受各种因素的制约和影响，我国部分现行国家环境标准（特别是环境保护行业标准、污染防治技术政策）还不够完善，已不适应当前形势，对行业技术进步的促进作用不足，和国际水准尚有较大差距。 污水膜分离处理，国外已有成熟的技术；而在国内，膜法水处理技术的主要应用领域是纯水制备及海水淡化，随着污水排放标准越来越严格以及污水资源化的要求，近年来才开始广泛地推广、应用膜分离法污水处理技术。目前，我国有针对海水利用领域的膜分离法技术标准，尚无系统的污水膜分离法行业标准；在环境保护行业标准中，仅有反渗透、超滤、电渗析装置的环境保护产品技术要求，针对性不强，不能对行业技术起到很好的指导作用。
光耦合器 英文缩写为OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。 工作原理 耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大提高计算机工作的可靠性。 优点 光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。 光电耦合器分为两种：一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。 由于光电耦合器的品种和类型非常多，在光电子DATA手册中，其型号超过上千种，通常可以按以下方法进行分类： ⑴按光路径分，可分为外光路光电耦合器（又称光电断续检测器）和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。
水的深度处理工艺综述 人类对膜的认识是从自然界中存在的膜开始的，到现在，各种人工合成膜已成为了我们生活中不可或缺的一部分。其种类繁多，作用也千差万别，但他们具有一个共同的特点-选择透过性。 水的膜技术的应用开始于20世纪60年代，最早使用反渗透膜进行海水淡化。其后膜技术得到了迅速发展，并被众多领域应用。自用于反渗透脱盐后，又开发出纳滤、超滤和微滤技术，这些不同的膜都有其独特的性能，可满足不同的处理要求。 1定义 膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。 膜分离是指在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性能，达到分类混合物（如溶液）中离子、分子以及某些微粒的过程。与传统过滤器的最大不同是，膜可以在离子或分子范围内进行分离，并且该过程是一种物理过程，不需发生相变化和添加助剂。在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法，称为膜分离。 膜分离是用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对双组份或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜分离可以用于液相和气相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系等。 分离溶质时一般叫渗析，分离溶剂时一般叫渗透。 2分类与特点 膜可以是固态的，也可以是液体甚至是气态的。膜可以是均相的或非均相的，对称的或非对称的，可以是带电的或中性的，而带电膜又可以是带正电或带负电的，或二者兼而有之。膜可以是具有渗透性的，也可以是具有半渗透性的，但不能是完全不透过性的。目前使用的分离膜绝大多数是固相膜。由于膜材料的种类非常丰富，制备条件也多种多样，一般来说膜的分类有以下几种： （1）按分离机理：反应膜、离子交换膜、渗透膜等； （2）按膜的形态：均质膜和非对称膜；
膜分离技术及其应用 童汉清 海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘 要 针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词 膜分离技术 反渗透膜 超滤膜 微滤膜 0 前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1 反渗透膜及其应用 1.1 反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2 膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3 反渗透膜的应用 1.3.1 海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2 果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年
膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别，下图简单示意了四种不同的膜分离过程：（箭头反射表示该物质无法透过膜而被截留）： 微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1-1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在 1000-300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。 纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广
光电耦合器工作原理详细解说光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型 4脚封装
图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型 6脚封装 图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型 6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在“A／D转换器”的数位信号输出，
说明 本表需在指导教师和有关领导审查批准的情况下，要求学生认真填写。 说明课题的来源（自拟题目或指导教师承担的科研任务）、课题研究的目的和意义、课题在国内外研究现状和发展趋势。 若课题因故变动时，应向指导教师提出申请，提交题目变动论证报告。
用前景。 目前，膜的发展缓慢的原因有：膜产品的价格昂贵；膜污染较严重；膜分离性能低下。对于以上的三个问题可以更好的解决的话，膜分离技术发展会突飞猛进，跨越时代的进步，可以快速提高经济效益，对于水资源的利用率更高，会发挥更为重要的作用。 参考文献： [1]彭会清, 庞翠玲. 膜分离技术在处理酸性废液中的应用概述[J]. 金属矿山, 2006(9):14-17. [2]韩倩倩. 膜分离技术在水处理中的应用现状及展望综述[J]. 硅谷, 2009(9):117+133. [3]朱智清. 膜分离技术的发展及其工业应用[J]. 化工技术与开发, 2003, 32(1):19-21. [4]岳志新, 马东祝, 赵丽娜,等. 膜分离技术的应用及发展趋势[J]. 云南地理环境研究, 2006, 18(5):52-57. [5]张杰, 褚良银, 陈文梅. 膜分离技术在废水处理中的应用[J]. 过滤与分离, 2004, 14(3):8-11. [6]谷大建, 徐巍. 膜分离技术的应用及研究进展[J]. 中国药业, 2008, 17(6):58-59. [7]陈翠萍, 谌伟艳. 膜分离技术及其在废水处理中的应用[J]. 污染防治技術, 2007, 20(3):42-45. [8]吴绮桃. 膜分离技术及其在水处理中的应用[J]. 四川建材, 2008, 34(2):58-59. [9]郭洪勋. 膜分离技术的研究进展[J]. 科技创业家, 2012(8). [10]孙佳林, 何晓燕. 膜分离技术处理印染废水在我国的应用及发展趋势[J]. 化工管理, 2014(3):92-93. [11]段巧丽, 宁艳春. 现代膜分离技术的应用研究与进展[J]. 管理学家, 2011. [12]孙文毅, 张斌. 膜分离技术在水处理中的应用[J]. 北京电力高等专科学校学报:社会科 学版, 2010, 27. [13]陈业刚. 膜分离技术在水资源回用领域的应用研究[J]. 中美国际过滤与分离技术研讨 会, 2010. [14]李晓波, 王晓静. 膜分离技术及其在废水处理中的应用[J]. 河北工业科技, 2005, 22(4):207-211. [15]刘济阳, 夏明芳, 张林生,等. 膜分离技术处理电镀废水的研究及应用前景[J]. 污染防 治技术, 2009, 22(3):65-69.
光纤耦合器 光纤耦合器的概述 ?·光纤耦合器的简介 ?·光纤耦合器的分类 ?·光纤耦合器的制作方式 ?·光纤耦合器端口的级联 光纤耦合器的应用 ?·2×2单模光纤耦合器的改进... ?·光纤耦合器中光孤子传输的... ?·可调光子晶体光纤耦合器的制作 光纤耦合器的简介 光纤耦合器是指光讯号通过光纤中分至多条光纤中的元件,属于一种光被动元件,一般 在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路各个领域都会应用到,与光纤连接器 在被动元件中起重大作用,也叫分歧器. 光纤耦合器的分类 光纤耦合器一般分为三类: 标准耦合器:双分支,单位1X2,就是将光讯号未成两个功率 星状/树状耦合器 波长多工器:也称作WDM,一般波长属于高密度分出,即波长间距窄,就是WDM 光纤耦合器的制作方式 光纤耦合器制作方式有烧结(FUSE)、微光学式(MICRO Optics)、光波导式(Wave Guide) 三种.这里介绍下烧结方式,烧结方式占了多数(约有90%),主要的方法是将两条光纤并在一起烧融拉伸,使核芯聚合一起,以达光耦合作用,而其中最重要的生产设备就是融烧机,也是最为重要的步骤,虽然重要步骤部分可由机器代工,但烧结之后,必须人工封装,所以人工成本在10%-15%左右,其次采用人工检测封装必须保证品质一致性,这也是量产时所必须克服的,但技术困难度不若DWDM MODULE及光主动元件高,因此初期想进入光纤产业的厂商,大部 分会从光耦合器切入,毛利则在20～30% 光纤耦合器端口的级联 光纤耦合器端口的级联 由于光纤端口的价格仍然非常昂贵,所以,光纤主要被用于核心交换机和骨干交换机之间连接,或被用于骨干交换机之间的级联.需要注意的是,光纤端口均没有堆叠的能力,只能被用于级联. 1. 光纤跳线的交叉连接
膜分离技术深度处理废水 1膜技术简介;：膜分离技术是指利用膜的选择性对料液的不同组分进行分离、纯化、浓缩的过程。根据制作材料的不同，可将膜分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，其具有制作成本低、孔径范围广、组件形式多样等特点因此应用比无机膜更为广泛。 2膜技术在焦化废水回用技术中的应用：1)预处理+超滤膜(UF)+纳滤膜(NF)工艺：唐山中润煤业化工有限公司采用预处理+超滤膜(UF)+纳滤膜(NF)工艺对公司下属焦化厂废水处理站生化出水进行深度处理，处理后的出水水质除氯离子含量较高外其他组分含量均达标排放，出水可以作为循环水的补充水进行回用。本工艺在超滤膜处理后采用纳滤膜进行再处理与超滤膜相比提高了产水率，但再用纳滤膜无法去除水中的氯离子因此导致出水回用时对设备腐蚀较大。 2)预处理+超滤膜(UF)+反渗透膜(RO)工艺：山西亚鑫煤焦化有限公司以及新疆八一钢厂焦化公司均采用预处理+超滤膜(UF)+反渗透膜(RO)工艺对焦化厂废水处理站生化出水进行深度处理，处理后的出水作为循环水补充水进行回用。该工艺出水水质较好，完全可以作为循环水进行回用，且出水中氯离子含量较低对设备腐蚀较小，但是该工艺存在污泥量大，产水率低，产水量下降较快等缺点急需对工艺进行改进。 3)预处理+膜生物反应器(MBR)+反渗透膜(RO)工艺：山东邹平铁雄焦化公司采用预处理+膜生物反应器(MBR)+反渗透膜(RO)工艺对焦化废水进行深度处理，处理后废水作为锅炉补水进行回用。该工艺出水水质较好，各组分含量均达标排放，但是在运行过程中膜生物反应器极易被污泥所堵塞，从而导致清洗
2008年10月第10期电子测试 EL ECTRONIC TEST Oct.2008No.10 数字信号光耦合器应用电路设计 田德恒 (莱芜职业技术学院信息工程系 莱芜 271100) 摘 要:较强的输入信号可直接驱动光耦的发光二极管,较弱的则需放大后才能驱动光耦。在光耦光敏三极管的集电极或发射极直接接负载电阻即可满足较小的负载要求;在光耦光敏三极管的发射极加三极管放大驱动,通过两只光电耦合器构成的推挽式电路以及通过增加光敏三极管基极正反馈,既达到较强的负载能力,提高了功率接口的抗干扰能力,克服了光耦的输出功率不足的缺点,又提高光耦的开关速度,克服了由于光耦自身存在的分布电容,对传输速度造成影响。最后给出了光耦合器在数字电路中应用示例。关键词:数字信号;光电耦合器;输入电路;输出电路中图分类号:TP211 文献标识码:B Applied circuit design of optoelect ronic coupler to t he digital signal Tian Deheng (Dept of Information Engineering ,Lai Wu Vocational College ,Laiwu 271100,China ) Abstract :The light 2emitting diode of optocoupler can be directly drived by stro nger inp ut sig 2nals ,t he weaker t he inp ut signal can be enlarged before driving optocoupler.Connecting direct 2ly load resistance wit h t he collector or emitter of p hotot ransistor to meet smaller load require 2ment s ;drover by t he amplifier triode on t he emitter of p hotot ransistor ,p ush 2p ull circuit s con 2sisting of two optocoupler as well as positive feedback added to base of t he p hotot ransistor not o nly achieve st rong load capacity and enhance t he power of t he interface anti 2jamming capabili 2ty ,but also overcome t he shortcomings of t he scant outp ut power ,increase t he switching speed ,overcome effect on t he speed of t he t ransmission due to t he distribution of capacitance.Finally ,t he application example of t he optocoupler in t he digital circuit is given.K eyw ords :digital signal ;optoelect ronic coupler ;inp ut circuit ;outp ut circuit 0 引 言 光电耦合器是一种把发光元件和光敏元件封 装在同一壳体内,中间通过“电2光2电”转换来传输 电信号的半导体光电子器件。光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电