膜分离实验报告
一、实验目的
1.了解不同膜分离工艺的原理、设备及流程。
2.掌握RO、NF的适用范围和对象。
二、实验原理
1.反渗透（RO）
反渗透膜的孔径在0.1-1nm之间。反渗透技术是利用高压液体的高压作用，克服渗透膜的渗透压，使溶液中水分子逆方向渗透过渗透膜到达离子浓度较低的一端，从而达到去除溶液中大部分离子的目的。
为了防止被截留下来的其他离子越积越多而堵塞RO膜，往往采用动态的方法来进行反渗透，即在进行反渗透的同时，利用一股液体流连续冲刷膜表面的截留物，以保持反渗透膜表面始终具有良好的通透性。因此，反渗透设备的出水有两股，一股为透过液（淡水），一股为截留液（浓水）。
溶液进行实验，用在线电导仪测定进水、“淡水”和实验采用NaCl、MgSO
4
“浓水”的电导率变化，表示反渗透膜的处理效果。
图1 反渗透（RO）示意图
2.纳滤（NF）
纳滤膜的孔径范围介于反渗透膜和超滤膜之间。纳滤技术是从反渗透中派生出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支。一般认为，纳滤膜存在纳米级的细孔，可以截留95%的最小分子约为1nm的物质。
纳滤膜的特点在于：较低的渗透压和较高的膜通透性，因此，可以节能；通过纳滤膜的渗透作用，可以去除多价的离子，保留部分低价的对人体有益的矿物离子。
为了防止被截留下来的其他离子越积越多而堵塞NF膜，同样采用动态的方法来进行纳滤，即在进行纳滤的同时，利用一股液体流连续冲刷膜表面的截留物，以保持纳滤膜表面始终具有良好的通透性。因此，纳滤设备的出水也有两股，一股为透过液（淡水），一股为截留液（浓水）。
实验采用NaCl、MgSO
溶液进行实验，用在线电导仪测定进水、“淡水”和
4
“浓水”的电导率变化，表示纳滤膜的处理效果。同时将纳滤和反渗透对一价和
二价离子的截留效果进行比较，可以知道纳滤膜出水中保留了比反渗透出水中更多的有益矿物离子。
三、实验流程与设备
整套膜分离装置的四个单元共同安装在一个支架上，由微滤单元和反渗透单元组成设备的1/2，超滤单元和纳滤单元组成设备另外的1/2。
5
1
2
11
18
6
3
4
7
8
9
10
12
13
1415
16
17
21
2223
19
20
24
25
27
26
1.出水箱
2.进水箱 3、4、6、9、13、15、21.调节阀 5.增压泵 7、10、16、
22.压力表 8.粗滤柱 11.微滤膜柱 12、19、23.流量计 14.反渗透高压泵 17、20、24.在线电导仪 18.反渗透膜柱 25.微滤出水 26.反渗透淡水 27.反渗透浓水
图2 微滤和反渗透单元工艺流程图
5
1
2
11
21
6
3
4
7
8
9
10
12
13
1415
16
1718
19
20
24
2526
22
23
27
28
29
30
31
1.出水箱
2.进水箱 3、4、6、9、12、16、18、24.调节阀 5.增压泵 7、10、
13、19、25.压力表 8.粗滤柱 11.超滤膜柱 14、15、22、26.流量计 17.纳滤高压泵 20、23、27.在线电导仪 21.纳滤膜柱 28.超滤浓水 29.超滤淡水 30.纳滤浓水 31.纳滤淡水
图3 超滤和纳滤单元工艺流程图
四、实验方法
1.熟悉设备
根据上述的工艺流程图结合实际的实验设备，仔细了解设备的管路连接、流通方向、取水样的位置、各个阀门的控制功能、各个压力表所指示的位置、电气控制箱中各控制开关所控制的对象、各显示仪表所对应的检测点。 2.实验用水的准备 （1）去离子水的准备
实验盐液采用去离子水配制，去离子水由反渗透膜自制。进行反渗透产水之前，必须将水箱中（进水箱、出水箱）的水放光，洗干净。打开进水箱、出水箱之间的连通阀门，向水箱中放满自来水，调节膜进口压力0.7MPa 左右，收集反渗透产品水。（已准备好） （2）反渗透实验用水的准备
500mg/L 的 NaCl 溶液和1000mg/L 的MgSO 4溶液各40L ，用去离子水配制。 （3）纳滤实验用水的准备
与反渗透一样，500mg/L 的 NaCl 溶液和1000mg/L 的MgSO 4溶液各40L ，用去离子水配制。 3.实验操作步骤 （1）反渗透实验
反渗透实验的目的是检验反渗透膜对离子的截留效果，可从在线电导仪上得到数据来了解离子的截留情况。反渗透膜的淡水电导率远低于浓水的电导率，浓水的电导率略大于进水的电导率。
由于电导率近似正比于离子浓度，因此反渗透膜对离子的截留率计算可近似于：
-=
100% 进水电导率淡水电导率
离子的截留率进水电导率
由于进行反渗透实验时进水箱、出水箱之间是连通的，加之本实验设备的单位时间处理量较大，因此，实验时的进水量可以开得大一些。
具体步骤如下：
a.打开增压泵的进水阀4、出水阀6（不要全开），高压泵的进水阀13、出水阀15（不要全开）以及反渗透浓水阀21（不要全开）。注意：这时的阀门9一定要关闭。
b.在电器箱上，首先打开反渗透增压泵的电源，等反渗透浓水有水流出并完全排完空气（从浓水流量计观察，水中无气泡）后，开启反渗透高压泵的电源。这时，缓慢调节高压泵的出水阀15和反渗透浓水阀21，使反渗透进水压力在0.8MPa （最高不得超过1.0MPa ），浓水流量在600L/h 左右，最后通过调节增压泵出水阀6，使增压泵的出水压力在0.08MPa 左右。因为阀门15和21的调节不易掌握、随意调动会引起总进膜流量和压力的变动，所以在上述两阀门调节好的
情况下，一般不再调节，这样才能稳定反渗透膜的进水条件便于实验。
正常运行10min后，可直接读出反渗透产水和浓水的流量、反渗透进水、产水和浓水的电导值，它们的一组数据即可评价反渗透膜的除盐性能。
（2）纳滤实验
纳滤实验的目的是检测纳滤膜对离子的截留作用，因此，可从在线电导仪上得到的数据来了解离子的截留情况。纳滤膜的淡水电导率应远低于进水的电导率，浓水的电导率略大小进水的电导率。
纳滤膜对离子的截留率计算与上述反渗透实验的截留率计算一样。
两种不同价态离子溶液的过滤实验，可以测定反渗透和通过NaCl和MgSO
4
纳滤两种膜对一价和二价离子的不同截留特性。
由于进行纳滤实验时进水箱、出水箱之间是连通的，加之本实验设备的单位时间处理量较大，因此，实验时的进水量可以开得大一些。
具体步骤如下：
a.打开增压泵的进水阀4、出水阀6（不要全开），高压泵的进水阀16、出水阀18（不要全开）以及纳滤浓水阀24（不要全开）。注意：这时的阀门9一定要关闭。
b.在电器箱上，首先打开纳滤增压泵的电源，等纳滤浓水有水流出并完全排完空气（从浓水流量计观察，水中无气泡）后，开启纳滤高压泵的电源。这时，缓慢调节高压泵的出水阀18和纳滤浓水阀24，使纳滤进水压力在0.8MPa（最高不得超过1.0MPa），浓水流量在600L/h左右（纳滤总流量尽量与反渗透实验总流量一致），最后通过调节增压泵出水阀6，使增压泵的出水压力在0.08MPa左右。因为阀门18和24的调节不易掌握、随意调动会引起总进膜流量和压力的变动，所以在上述两阀门调节好的情况下，一般不再调节，这样才能稳定纳滤膜的进水条件便于实验。
正常运行10min后，可直接读出纳滤产水和浓水的流量、纳滤进水、产水和浓水的电导值，它们的一组数据即可评价纳滤膜的除盐性能。
（3）膜清洗
实验结束后，应对反渗透膜和纳滤膜进行清洗。
反渗透膜的清洗方法为：先排空盐液，向水箱中不断加入自来水，同时将浓水移出水箱，产水另外收集，循环清洗一段时间至原水电导下降至200μs.cm-1以下时，停止加入自来水，并加入已收集的去离子水，同样操作循环清洗至原水电导至10μs.cm-1左右，清洗过程遵循低压大流量的原则。若一段时间不使用反渗透膜，应做好水封以防止其发霉长菌。
纳滤膜的清洗方法为：先排空盐液，向水箱中不断加入去离子水，同时将浓水移出水箱，循环清洗至原水电导至10μs.cm-1左右，清洗过程遵循低压大流量的原则。若一段时间不使用纳滤膜，应做好水封以防止其发霉长菌。
五、注意事项
1.因为这一系列可做微滤和反渗透两种实验，要明确你要做哪种实验，然后开启相对应支路上的阀门，关闭另一支路上的阀门，两只阀门只能有一只处于开
启状态。因为实验室电压不足，不具备同时做两种实验的能力。
2.反渗透膜和纳滤膜的进水浊度有着严格的要求，所以用作实验材料的浊度严格控制在＜1o。并且每次使用前，必须将水箱清洗干净。
3.启动泵前一定要灌泵。
六、数据记录与处理
记录每组实验下的水温、膜进出口压力、产水和浓水的流量，进水、产水、浓水的电导值，并计算淡水产率以及膜对盐的截留率。
+=
2进口压力出口压力
跨膜压差 =
100% 淡水流量淡水产率进水流量
=+进水流量淡水流量浓水流量
项目
温度/℃ 跨膜压差/MPa
原水电导/μs.cm -1 淡水电导/μs.cm -1 原水流量/L.h
-1
淡水流量/L.h -1 浓水流量/L.h -1 截留
率/%
淡水
产率
/% 进口压力 出口压力 反渗透实验
1 NaCl 溶液（500mg/L ） 20.3 0.8 0.73
762 5.38 850 320 529 99.28 37.645 0.765 2 MgSO 4溶液（1000mg/L
） 20 0.79 0.8 1047 2.2 885 295 588 99.78 33.33 5 0.795 纳滤
实
验
3
NaCl 溶液
（500mg/L ） 20 0.8 0．8 756 34.0 870 280 592 95.51 32.184 0.8 4 MgSO 4溶液
（1000mg/L ） 20
0.79 0.79 1008
31.3
880
290
590
96.88
32.952
0.79
原始数据表：
实验日期： 2011 年 11 月 25 日 原水温度： 20~20.3 ℃
工艺参数 实验号 进水侧压力（Mpa ） 出水侧压力（Mpa ） 原水电导率 （μs/cm ） 淡水电导率（μ
s/cm ）
浓水
电导率（μs/cm ） 淡水流量/L.h -1 浓水流量/L.h -1 1 0.8 0.73 762 5.38 1206 320 530 2 0.79 0.8 1047 2.2 1411 295 590 3 0.8 0.8 756 34.0 1107 280 590 4 0.79 0.79 1008 31.3
1304 290
590
七、实验结果与讨论
1.分别比较1、3和2、4组实验，反渗透膜对一价离子和二价离子的截留
效果均比纳滤膜截留效果好。
2.分别比较1、2组和3、4组实验，反渗透膜和纳滤膜均对二价离子的截
留效果比一价离子好。
八、思考题
1.温度变化对膜分离实验有什么影响？
答：温度影响主要有两个方面：1、温度越高，膜通量越高；2、在一定温度范围内，温度升高，液体的粘度下降。所以在一定温度范围内，温度高一点比较好。
2.进出水压力表读数有差别的原因？
答：通过膜的过程中有阻力，产生压降。
3.实验中如果压力过大或者流量过小会有什么后果？
答：压力会增大浓差极化程度，故压力不能过大；流量越小，液体流动就越接近层流，边界层就越厚，显然也要增加浓差极化程度。这将使过滤速率大大降低。
实验二 超过滤膜分离 一、实验目的 1.了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程； 2.了解膜分离技术的特点； 二、分离机理 根据溶解-扩散模型，膜的选择透过性是由于不同组分在膜中的溶解度和扩散系数不同而造成的。若假设组分在膜中的扩散服从Fick 定律，则可推出透水速率F W 及溶质通过速率F S 方程。 1、 透水速率 '() ()w w M w D c V p F A p RT ππδ ?-?= =?-? 式中 22332/;;//;;;/w w w M w w M F g cm s D cm s c g cm V cm mol p atm atm R T K cm D c V A g cm s at RT πδδ-?-?--?-?-----??’透水速率，水在膜中的扩散系数，水在膜中的浓度，；水的偏摩尔体积，膜两侧的压力差，膜两侧的渗透压差，气体常数；温度，； 膜的有效厚度，； 膜的水渗透系数（= ），。 2、溶质透过速率 2323() ()s s s s s D K c D K c c F B c B c c δ δ ?-= = =?=- 式中 2/;s s D cm s K B c ---?-溶质在膜中的扩散系数，溶质在溶液和膜两相中的分配系数； 溶质渗透系数；膜两侧的浓度差。 有了上述方程，下面建立中空纤维在定态时的宏观方程。料液在管中流动情况如图十三
所示。 取假设条件： （1）径向混合均匀； （2）A BX π=A ，渗透压正比于摩尔分数； （3）A B N N ，3 1A X ，B 组分优先通过； （4）/AM D K δ?，1A X K 同或无关； （5）0U L PeB E = =∞，忽略轴向混合扩散。 图十三 料液在管中流动示意图 由假设看出，其实质是一维问题，只是侧壁有液体流出的情况，因为关心的是管中组分的浓度分布和平均速度分布，只需做出两个质量衡算方程即可求解。 由连续性方程： 和总流率方程：
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。
一、实验目的： (1)熟悉反渗透法制备超纯水的工艺流程； (2)掌握反渗透膜分离原理及操作技能； (3)了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数; (4)掌握利用电导法确定盐浓度的方法。 二、实验原理 工业化应用的膜分离包括微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration, UF）、纳滤（Nanofiltration, NF）、反渗透（RO）、渗透汽化（Pervaporation, PV）和气体分离（Gas Separation, GS）等。根据分离对象和要求，选用不同的膜过程。 图1 膜截留示意图 反渗透膜通常认为是表面致密的无孔膜，可截留1-10?小分子物质，反渗透膜能截留水体中绝大多数的溶质。反渗透净水就是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从含有多种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯净水的物质分离过程。其原理如图1。 图2 反渗透与渗透现象 如图（a）所示，用半透膜将纯水与咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜向咸
水一侧透过，结果使咸水一侧的液位上升，直到某一高度，此所谓渗透过程。如图(b)所示，当渗透达到动态平衡状态时，半透膜两侧存在一定的水位差或压力差，此为指定温度下溶液的渗透压N。如图(c)所示，当咸水一侧施加的压力P大于该溶液的渗透压N，可迫使渗透反向，实现反渗透过程。此时,在高于渗透压的压力作用下，咸水中水的化学位升高,超过纯水的化学位，水分子从咸水一侧反向地通过膜透过到纯水一侧，使咸水得到淡化，这就是反渗透脱盐的基本原理。 通常，膜的性能是指膜的物化稳定性和膜的分离透过性。膜的物化稳定性的主要指标是：膜材料、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用的PH范围，以及对有机溶剂等化学药品的抵抗性等。膜的分离透过性指在特定的溶液系统和操作条件下，脱盐率、产水流量和流量衰减指数。根据膜分离原理，温度、操作压力、给水水质、给水流量等因素将影响膜的分离性能。 三、实验内容 反渗透膜是实现反渗透的过程的关键，要求具有较好的分离透过性和物化稳定性。反渗透膜的分离透过性可用以下几个参数来描述： 1.溶质分离率（脱盐率）R 式中， 2.溶剂透过速率（水通量）J w 式中，
第13章膜分离过程及工业应用 13.1概述 膜分离技术是利用一张特殊制造的、具有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。 人们对于膜现象的研究始于1748年，然而认识到膜的功能并被人们利用，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行系统的科学研究则是近几十年发展起来的，1950年朱达（W.Juda）制备出具有选择透过性的离子交换膜，奠定了电渗析实用化的基础。1960年洛布(Loeb)和索里拉简(Sourirajan)首次研制出具有实用价值的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。膜分离技术的发展历程大致为:20世纪30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。此外，以膜为基础的其它新型分离过程，以及与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。 我国膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的，数十年来，取得了很大进步。目前我国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术的各个方面，从材料的应用到产品的开发等。经过几十年的努力，我国在膜分离技术的研究开发方面已开发出一批具有实用价值、接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲，中国的膜分离技术与世界先进水平相比，还有不小的差距，有待进一步的研究发展。 膜分离作为一种新型的分离方法，与传统的分离方法如过滤、精馏、萃取、蒸发、重结晶、脱色、吸附等相比，具有能耗低、单级分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点。因此，膜分离技术广泛应用于化工、食品、医药医疗、生物、石油、电子、饮用水制备、三废处理等领域，并对当今社会的工业技术改造产生了深远的影响。 膜分离技术被认为是“21世纪最有前途、最有发展前景的重大高新技术之一，在工业技术改造中起着战略性作用”。许多国家都把膜分离技术及其应用列为国家重点发展项目。 13.1.1膜的分类及其制备方法 膜定义为两相之间的一个不连续区间，并以特定的形式限制和传递各种化学物质。膜具备下述两个特征：①有两个界面，通过这两个界面分别与两侧的流体相接触；②具有选择透过性。 13.1.1.1膜的分类 由于膜的种类和功能繁多，分类方法有多种，比较通用的有4种方法，即按膜的结构、膜的化学组成、膜的用途以及膜的作用机理分类。 （1）按膜的结构分类 膜的形态结构决定了分离机理，也决定了其应用按结构不同可分为固膜和液膜。固膜又分为对称膜(柱状孔膜、多孔膜、均质膜)和不对称膜(多孔膜、具有皮层的多孔膜、复合膜)；液膜又分为存在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜。 （2）按膜的化学组成分类 不同的膜材料具有不同的化学稳定性、热稳定性、机械性能和亲和性能。目前已有数十种材料用于制备分离膜，分别为有机材料的纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类等；无机材料的陶瓷(氧化铝、氧化硅、氧化锆等)、硼酸盐玻璃、金属(铝、钯、银等)；天然物质改性或再生而制成的天然膜。 （3）按膜的用途分类
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述： 1 前言 印染废水一直是工业废水的主要来源之一，具有水量大、组分复杂、有机污染物含量高、水质变化大、pH值变化大、可生化性差等特点[1]。近年来，随着纺织印染行业的发展、仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，PV A 浆料、人造丝碱解物（主要是邻苯二甲酸类物质）、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水。印染废水中不但COD的质量分数由原来的每升数百毫克左右上升了10倍左右，而且BOD5与COD 的质量比也由原来的0.4～0.5下降到0.3，甚至是0.2以下[2]。由于染料的稳定性越来越大，废水的色度值也越来越高而且不容易去除。如果不能去除这些偶氮化合物，也会污染自然水域的颜色和其他方面。这就使得原有的二级处理工艺效果大大降低，不能满足现在的排放标准。 2 印染废水的特点 印染废水的成分主要与加工纤维的种类、所用染料助剂、机器设备及操作方法的不同而有所差异[3]。废水的种类大体可以分为以下几类：退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花废水、整理工艺废水等。而其中较难处理的就是退浆废水，煮练废水和染色废水。其中都含有大量的难以处理的有机物，如纤维屑、酸、淀粉碱，酶类污染物，含氮化合物和使用染料时的有毒物质（硫化碱、吐酒石、苯胺、硫酸铜、酚等），其COD和BOD较高，且可生化性较差。 印染废水成分复杂，主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团(如—N═N—、—N═O)及极性基团(如—SO3Na、—OH、—NH2)。染料分子中含较多能与水分子形成氢键的—SO3H、—COOH、—OH基团如活性染料和中性染料等，染料分子就能全溶于废水中；不含或少含—SO3H、—COOH、—OH等亲水基团的染料分子以疏水性悬浮微粒形式存在于废水中；含少量亲水基团但分子量很大或完全不含亲水基团的染料分子，在水中常以胶体形式存在。 错误！未指定书签。- 0 -
高分子分离膜的改性方法 张爱娟（04300036） [摘要]：随着膜技术的发展，人们对膜材料的性能不断提出新的要求，其中改善膜的亲水 性，提高膜的抗污染能力已成为有待解决的迫切问题。由于单一的膜材料很难同时具有良好的亲水性、成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性侵蚀、耐氧化性和较好的机械强度等优点，因此采用膜材料改性或膜表面改性的方法来提高膜的性能，是解决这一问题的关键。其中，化学改性可以通过膜材料和膜表面的化学改性来实现；而物理改性则主要是通过材料共混改性和表面涂覆或表面吸附来实现。 [关键词]：膜；改性；物理改性；化学改性 一引言 膜分离技术具有设备简单,操作方便，无相变，无化学变化，处理效率高和节能等优点，作为一种单元操作日益受到重视，已在海水淡化、电子工业、食品工业、医药工业、环境保护和工程的领域得到广泛的应用。然而，随着膜技术的发展，人们对膜材料的性能不断提出新的要求，其中改善膜的亲水性，提高膜的抗污染能力已成为有待解决的迫切问题。目前使用的大多数膜的材料是聚丙烯（PP）。聚乙烯，聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚砜、聚醚讽和聚氯乙烯等。当这些膜与欲分离的物质相接触时，在膜表面和孔内的污染物聚集，使得膜通量随运行时间的延长而下将，特别时当聚合物膜材料用于生物医药领域中（如血液透析）时，在膜便面吸附的蛋白质加速纤维性和抗生素碎片在膜表面的聚集，导致一系列的生物反应，例如形成血栓及免疫反应。即使当蛋白质对分离膜的影响可以忽略，膜基体材料的亲水性、荷电性及荷电密度等性质对蛋白质的吸附都会产生重要的影响。因此，为了拓展分离膜的应用，通常需要对膜材料进行改性或改变膜表面的物理化学性能，赋予传统分离膜更多功能，增大膜的透水性，提高膜的抗污染性，改善膜的生物相容性。对膜材料的改性的方法有物理改性，化学改性和表面生物改性。 二物理改性 2．1 表面物理改性 1】 2．1．1 表面涂覆改性【 以分离膜为支撑层，将表面活性剂涂覆在支撑层表面而达到改性的目的，表面活性剂可以是有机物或无机物。但膜表面涂覆方法的改性效果并不十分理想，存在的最大问题是活性剂易从高分子表面脱离，不能得到永久的改性效果。但这种方法显示了制备一系列具有不同截留率分离膜的可能性。 2．1．2 表面吸附改性【2】
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
化工专业实验报告“反渗透膜分离制高纯水实验”实验报告 学生姓名： 班级：工艺一班 学号： 实验组号： 同组姓名： 实验时间： 2011年10月26 撰写实验报告时间：2011年 11月 11日
1实验目的 （1）熟悉反渗透法制备超纯水的工艺流程； （2）掌握反渗透膜分离的操作技能； （3）了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数。 2 实验原理 反渗透膜通常认为是表面致密的无孔膜，可截留1-10?小分子物质，反渗透膜能截留水体中绝大多数的溶质。反渗透净水就是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从含有多种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯净水的物质分离过程。其原理如图1。 图1 反渗透与渗透现象 如图（a）所示，用半透膜将纯水与咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜向咸水一侧透过，结果使咸水一侧的液位上升，直到某一高度，此所谓渗透过程。如图(b)所示，当渗透达到动态平衡状态时，半透膜两侧存在一定的水位差或压力差，此为指定温度下溶液的渗透压N。如图(c)所示，当咸水一侧施加的压力P大于该溶液的渗透压N，可迫使渗透反向，实现反渗透过程。此时,在高于渗透压的压力作用下，咸水中水的化学位升高,超过纯水的化学位，水分子从咸水一侧反向地通过膜透过到纯水一侧，使咸水得到淡化,这就是反渗透脱盐的基本原理。 通常，膜的性能是指膜的物化稳定性和膜的分离透过性。膜的物化稳定性的主要指标是：膜材料、膜允许使用的最高压力、温度范围、适用的PH范围，以及对有机溶剂等化学药品的抵抗性等。膜的分离透过性指在特定的溶液系统和操作条件下，脱盐率、产水流量和流量衰减指数。根据膜分离原理，温度、操作压力、给水水质、给水流量等因素将影响膜的分离性能。 3实验装置与设备 3.1 实验流程 本装置采用反渗透膜过滤与离子交换技术相结合，以城市自来水为原料，制备超纯水供实验室特殊分析使用，出水水质可自动检测，装置操作简单，稳定性好，具有很高的实用价值。
2 液膜分离技术在废水处理中的应用 2.1去除重金属离子 液膜分离技术可以有效地分离并回收废水中的重金属离子。奥地利Graz工业大学的Marr等人采用乳状液液膜分离技术，对去除粘胶废水中的Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2-、C产、Ni2+等重金属离子作了大量试验。表I为试验结果。 表1从粘胶废水中去除各种剧金属离子的中试结果 重金厲离子废水涼矗 /(L*h-T) 初始厳度 /(mg ? L_ 11 处理肓浓度 /(mu-L-1) 2r严3045004 Z严30500 Zn I+701500,5 Cu i+20SOOO27 3*408003 Ni沖202200360 Cd"60[40 t01 Pb叶6080. 01 Cr3*4015004 从表I中可以看出，除Ni夕卜，其他金属离子的去除率均高于99%，以Zn的去除与回收为例，与溶剂萃取、化学沉淀、离子交换等方法比较，液膜分离法最经济。分离Zn的工艺采用逆流萃取塔和静电聚结破乳装置，内包相使用 DTPA[ ( 2-乙基己基)二硫代磷酸]。回收1 0 0 k g Zn的费用为54.4美元，而市售100 kg Zn为133美元采用液膜法从废水中回收zn具有一定的经济效益。美国Syracuse大学Jongheop Yi采用陶瓷支撑膜分离Cu他们认为，充满有机螫合酸的孔状陶瓷支撑膜，作为分离稀溶液中金属离子的无机支撑膜系统.其性能优于聚合物支撑膜，具有广阔的应用前景。因为聚合物支撑膜对温度、pH敏感，易变形老化，而陶瓷支撑膜正好弥补了聚合物支撑膜的缺点。在分离Cu 2+过程中，陶瓷支撑膜制成a铝/硅片型，其中注入2-羟基-5-壬基乙酰苯。 2 .2分离废水中的有机酸、无机酸 美国科罗拉多矿业大学的Wan gC.C研究了用液膜分离法去除水溶液中的多种
反渗透膜分离制高纯水实验报告 反渗透（Reverse Osmosis, RO ）技术是20世纪60年代发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术，它借助外加压力的作用使溶液中的溶剂透过半透膜而阻留某些溶质，是一种分离、浓缩和提纯的有效手段。由于反渗透技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、耗费低等特点，在诸多水处理技术中，反渗透被认为是最先进的方法之一，发展十分迅速，已广泛应用于海水、苦咸水淡化、工业污水处理、纯水和超纯水制备领域。高纯水主要在电子工业、医药工业以及实验室分析使用，按国标GB/T11446.1-1997规定， 电子级水分为四级，即EW-I 、EW-II 、EW-III 和EW-IV ，其电阻率指标分别为≥18cm M ?Ω、≥15cm M ?Ω、≥12cm M ?Ω、≥0.5cm M ?Ω。
一．实验目的 (1)熟悉反渗透法制备超纯水的工艺流程； (2)掌握反渗透膜分离原理及操作技能； (3)了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数; (4)掌握利用电导法确定盐浓度的方法。 二．实验原理 工业化应用的膜分离包括微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration, UF）、纳滤（Nanofiltration, NF）、反渗透（RO）、渗透汽化（Pervaporation, PV）和气体分离（Gas Separation, GS）等。根据分离对象和要求，选用不同的膜过程。 图1 膜截留示意图 反渗透膜通常认为是表面致密的无孔膜，可截留1-10?小分子物质，反渗透膜能截留水体中绝大多数的溶质。反渗透净水就是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从含有多种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯净水的物质分离过程。其原理如图1。 图2 反渗透与渗透现象 如图（a）所示，用半透膜将纯水与咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜向咸水一侧透过，结果使咸水一侧的液位上升，直到某一高度，此所谓渗透过程。如图(b)所示，当渗透达到动态平衡状态时，半透膜两侧存在一定的水位差或压力差，此为指定温度下溶液的渗透压N。如图(c)所示，当咸水一侧施加的压MF UF NF R O 分散 颗粒 高分 子 离解 酸 二价盐、 糖 未离解 酸 一价盐
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
纳滤反渗透膜分离实验指导书
纳滤反渗透膜分离实验 一、实验目的 1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。 2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 二、基本原理 2.1膜分离简介 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差（也称跨膜压差）、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）与反渗透（RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。 四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为0.05～10μm，所施加的压力差为0.015～0.2MPa；超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm 的微粒，其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有高达10MPa的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。 2.2纳滤和反渗透机理 对于纳滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为，膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数；但对另一些情况，膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学
膜分离技术应用综述 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
《食品科学概论》课程论文 论文题目：膜分离技术应用综述 学 院 ：生物工程学院 专 业 ：食品科学与工程 年级班别 ：09级一班 学 号 ：10122 学生姓名 ：齐莹 学生 指导教师 ：陈清禅 2011年 5 月 24 日 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
膜分离技术应用综述 齐莹 10122 摘要综述膜分离技术的特点、种类及分离机理，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。 关键词膜分离技术微滤超滤食品工业 膜分离是在20世纪初出现，上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。 1膜分离的简介 1. 1 膜的定义 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。 1. 2 膜的种类 分离膜包括:反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ,纳滤膜(0. 001 ～0. 005μm) 超滤膜(0. 001 ～0. 1μm) 微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、
聚丙烯微膜表面亲水化界面交联聚乙烯 1简介： 一般认为聚合膜的分离特点主要决定于表面物理层与化学性质的分离。亲水化膜通常是青睐水相中的应用，因为表面的亲水性可以大大的提高水的渗透性和减少生物膜污染，然而，商业膜是用疏水性聚合物，由于其良好的化学性质和机械稳定性。所以，表面亲水化才是这些疏水膜的合理必需成分。 微膜聚丙烯膜是一种典型的疏水性膜，它被广泛应用于拥有良好控制的孔隙，高稳定性和低成本的原材料并且内在的高疏水性完全符合膜蒸馏技术。但是，这种疏水性也严重限制了其在水相分离和生物医学领域的广泛使用。目前，各种表面改性阳离子方法已制定了对多脉冲调制系统（MPPM）中亲水性和功能化膜表面的改善，其中主要包括等离子体处理和表面嫁接亲水性单体，后者已被广泛的探讨，并能诱导自由基、臭氧、γ—射线、血浆、UV 照射和表面聚合酶链反应ATRP。虽然这些化学方法可以有效的赋予MPPM耐久的亲水性，但他们大多局限于实验室规模因为复杂的生产设备、严格的操作要求和通常高额的成本。而用亲水化剂浸渍或涂膜（如醇、表面活性剂、两性聚合物）可以是一个简便的方法。但作为亲水化的稳定性还有待提高。 界面聚合/交联是一项用来稳定薄膜的成熟技术，其混合有反渗透作用，使得界面交联，杜/赵等也曾制备过带电荷薄层聚丙烯复合膜作为纳滤膜和气体分离，尽管现在有许多报道界面交联，但由于极少的界面黏合造成的疏水性，目前只有三种处理方法应用到制备亲水性多脉冲调制系统MPPM。没有了表面处理，涂层容易形成界面兼容的膨胀结构。因此，这需要很大的努力去优化实验条件达到统一和稳定的涂层。提高界面附着力，korikov等人开发出了一种新型预处理方法：与丙酮和铬酸氧化溶液，再加上预备的改性溶剂和亲水性纳滤膜和超滤膜涂层的电中性聚酰胺交联层。在我们先前的研究中，更多的环境友好型介质阻挡大气压下放电等离子体，其具有设备简单的特点（无需真空条件）和易于实现的工业化生产特点，用于预处理的多脉冲调制系统。界面交联聚乙烯（氮，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯），是我们实验室自制的，用于构建一个带正电的和高度亲水性表面的多脉冲调制系统。在此项实验中，介质阻挡放电等离子预处理是进一步优化处理效果和力学性能的。商业用聚乙烯亚胺（PEI）被交替使用。而交联机理和表面亲水性的改性MPPM也具有较好的该特点。特别是，对表面亲水蛋白质过滤的影响做过详细调查，包括通量的衰减情况，过滤系统的恢复和传输通过膜的蛋白质传送装置。 实验： 2.1材料 MPPM的平均孔径和孔隙率为80%浓度0.20m型的从膜有限公司（德国）购买。是作为热致相分离过程准备。在40℃真空炉干燥恒重前，所有的膜样品切割成直径为25毫米并用0.5h丙酮洗涤去除吸附在膜表面的杂质。商业用的聚乙烯亚胺（PEI，平均25kDa兆瓦）由奥德里奇公司出品作为接收装置。二氯对二甲苯（XDC，98%，）和碘甲烷（CH3I，99%）不需要进一步提纯。牛血清清蛋白（BSA，等电点（pl）4.8，67kDa）溶菌酶（赖氨酸，pl 11.0，14.4kda>10000u/mg）是中美生物技术公司上海生物生命科技有限公司出产。缓冲溶液制备分析级的化学品和超纯水（18.2M）由高级实验室ELGA水系统。乙醇，丙酮和氢氧化钠是分析纯，也不需要进一步提纯。 2.2 膜表面的制造 整个实验过程示意图图1（左）说明。在我们先前研究中设定的大气压下介质阻挡放电等离子体数值。接受电子或者放电模式，在大气压下都只有1%的空气引入氩作为放电。新的MPPM的样品在给定的时间内照射10kHz和直流3kv。处理过的膜用乙醇洗涤30分钟
附件一：封面示例 项目编号 （黑体4号）武汉大学大学生科研项目中期报告 （或武汉大学国家大学生创新性 实验计划项目中期报告） （1号宋体居中） Altera DDR IPCore 在海量图像无级缩放硬件实现系统中的应用 （2号黑体居中） 院（系）名称：XXXXXX 专业名称：XXXXXX 学生姓名：XXX XXX XXX XXX 指导教师：XXX 教授 （宋体小3） 二○○九年四月
附件二：英文扉页示例 INTERIM REPORT OF UNDERGRADUATE SCIENCE RESEARCH PROJECT OF WUHAN UNIVERSITY OR （INTERIM REPORT OF PLANNING PROJECT OF INNOVATIVE EXPERIMENT OF NATIONAL UNDERGRADUATE） （Times New Roman 2号居中） Writing the Title of the Report in English here （Times New Roman 2号居中） College ：XXX XXX Subject ：XXX XXX Name ：XXX XXX XXX XXX Director ：XXX Professor （Times New Roman 4号居中） June 2008 （Times New Roman小2号居中） 附件三：学术申明示例 郑重声明 本人呈交的中期报告，是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经 注明引用的内容外，本报告的研究成果不包含他人享有着作权的内容。对本报告所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中
纳滤反渗透膜分离实 验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
三、实验装置 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1-1 膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤（NF）芳香聚纤胺0.4 0.7 反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7 表1-1膜分离装置主要工艺参数 反渗透可分离分子量为100级别的离子，学生实验常取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标准曲线获取浓度值）。 图1-1膜分离流程示意图 1－料液灌；2－低压泵；3－高压泵；4－预过滤器；5－预过滤液灌；6－配液灌；7－清液灌； 8－浓液灌；9－清液流量计；10－浓液流量计；11－膜组件；12－压力表；13－排水阀
图1 电导率与溶液浓度关系曲线 电导率与溶液浓度模型：C= 0.6253k - 0.0195 式中k为电导率，单位ms/cm；C为溶液浓度，单位×10-3g/cm3。 ① 原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3（g/cm3）=0.026584561 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3（g/cm3）=0.000435011 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3（g/cm3）= 0.030634659 kmol/m3 ② 原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3（g/cm3） =0.026056287 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3（g/cm3） =0.000170874 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3（g/cm3） =0.031823275 kmol/m3 (2)膜组件性能表征： 利用公式：
第十一章常用的分离和富集方法 制作人：杨敏岚施忠斌§ 11-1概述 § 11-2沉淀分离法 § 11-3溶剂萃取分离法 § 11-4离子交换分离法 § 11-5液相色谱分离法 教学内容：回收率、分离因索、分配系数、分配比、萃取率、分离系数、交联度、交换容量、离了亲和力、比移值等含义；沉淀分离法、溶剂萃取分离法、离子交换分离法、液相色谱分离法 教学重点：分离效果的评价；纸色谱法 教学难点：分离机理 2
前处理 ■ ■ 取样f溶样f消除干扰 掩蔽 分离测定 原理 方法 亠计算 数据处理 结果 气液分离: 液液分离方法论文撰写「氢氧化物I NaOH、NH3 -沉淀分离I硫化物：H Q S 固相萃取I有机沉淀剂：H2C2O4，丁二酮肪 I离子交换分离/阳离子交换树脂 禺于交映分禺伽离子交换树脂 挥发和蒸憎克氏定氮法，CX预氧化T法螯 合物萃取 r萃取分离V离子缔合物萃取 I I三元络合物萃取 r支撑型液 J液膜分离-乳状液型液膜 生物膜 气固分离?超临界流体萃取 V其他分离方法：萃淋树脂、螯合树脂、浮选、色谱分离法分离分析法：气相色谱法，液相色谱法、电泳分析法4
有机沉淀剂: 种类多?选择性好?晶形好?可灼烧除去? 6 § 11-1概述 液相色?分离法 评价分离效果的指标: 1、回收率（RQ R A ?；；"X100% R A 臺99.9% R^^95% A 分离前w 的质量 R 2. S R /A （分离因索）：S R /A = 0X100% S B /A<0,1% S R /A V W-」％ R A ' ------ AN+B （共沉淀分离与富集待测组分） 容易共沉淀?选择性不离：应?先沉淀微■组分. 设A ——待测组分。B 一共存组分 （直接测定A ） A: A-选择方法测定 分离 溶剂萃取分离法 离子交换分离法 分离后A 的质* 常*分析痕S 分析 § 11?2沉淀分离法 「无机沉淀剂 沉淀剂- 一、方法例: 有机沉淀剂 —BN+A （分离干扰组分〉 无机沉淀剂: B 沉淀分离方法
实验观察洋葱表皮质壁 分离及复原 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
《实验:观察洋葱外表皮的质壁分离与复原》教案一、教材分析 本实验为人教版高中生物必修1第四章《细胞的物质输入和输出》第1节《物质跨膜运输的实例》的内容。本实验是在学习了细胞膜的结构和功能的基础上，利用植物细胞质壁分离及质壁分离复原实验强化渗透作用原理，同时也是对物质出入细胞方式这一部分内容的铺垫。目的在于帮助学生理解生物膜选择透过性这一重要的特点。学生通过本实验了解水分子透过细胞膜的渗透原理，并通过显微镜观察蔗糖溶液造成植物细胞质壁分离以及清水复原现象，在实践中发现和总结细胞失水和吸水的原因，尝试解释生活与生产中的有关现象；掌握实验的一般方法与步骤，体会合作学习的乐趣。 结合《学科教学指导意见》：在进行“活动：观察洋葱表皮细胞质壁分离及质壁分离复原”时，尝试排除观察中各种无关因素的干扰，善于发现问题并积极参与讨论，探求新知。尝试从不同角度思考、分析和解释观察的现象，树立实事求是的科学态度；解释植物细胞质壁分离及质壁分离复原的现象。二、学情分析 学生除拥有初中自然科学相关水分吸收内容基础知识外，在学习了细胞膜功能和渗透原理后，对植物细胞在什么情况下吸水和失水等内容已经有所了解，并在日常生活经验中也有类似植物细胞吸水失水的实例，例如萝卜咸菜腌制等。但并没有系统学习植物细胞吸水和失水的基本原理及条件，缺乏感性认识。 与平时理论课相比，对于首次接触微观世界的学生，实验课有更高的吸引力，学习的积极性也更高。在实验设计及方法上，需要教师对实验的思路给予清晰地讲解，并引导学生对实验数据进行合理的处理和分析，得出正确的实验结论。 三、教学目标 1、知识目标： （1）阐明植物细胞渗透吸水和失水的原理； （2）解释质壁分离与复原的实质； （3）说明质壁分离复原的条件。 2、能力目标： （1）完成植物细胞质壁分离和复原的观察；
纳滤反渗透膜分离实验
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
化工原理实验报告 学院: 专业: 班级： 姓名学号实验组号实验日期指导教师成绩 实验名称纳滤反渗透膜分离实验 一、实验目的 1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素,包括膜材质、压力和流量等。 2．了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 二、实验原理 1．膜分离简介 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜,从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差(也称跨膜压差)、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种,不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤（MＦ）、超滤(UF)、纳滤（NF）与反渗透(RＯ）都是以压力差为推动力的膜分离过程,当膜两侧施加一定的压差时,可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来,从而达到分离的目的。 四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为0.05~10μm，所施加的压力差为０.01５～0.2MPａ;超滤分离的组分是大分子或直径不大于0．１μm的微粒,其压差范围约为0.１~０.5MＰa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2ＭＰa左右，也有高达10ＭPａ的;介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。 2．纳滤和反渗透机理 对于纳滤,筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为,膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样,截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数；但对另一些情况,膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大,又比溶质分子大，本不应具有截留功能,但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见,膜的