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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 MF 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 cD K c c F B c B c c δδ∆-===∆=-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）AB N N ，31A X ，B 组分优先通过；（4）/AM D K δ⋅，1A X K 同或无关； （5）0U LPeB 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：可推出013[()]w V l r c c du dx h--= （1） 式中，h 为装填系数。
一、实验目的1. 了解中空纤维超滤膜的基本结构和工作原理；2. 掌握中空纤维超滤膜的实验操作技术；3. 通过实验测试，分析中空纤维超滤膜的分离性能和抗污染性能；4. 探讨中空纤维超滤膜在废水处理、医药、食品等领域的应用前景。
二、实验原理中空纤维超滤膜是一种具有微孔结构的薄膜，孔径一般在0.01-0.1μm之间。
在一定的压力作用下，溶液中的小分子物质可以通过膜孔，而大分子物质则被截留在膜表面。
中空纤维超滤膜具有分离效率高、操作简便、能耗低等优点。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：自来水、标准溶液（如葡萄糖、盐等）、活性炭、絮凝剂、废水样品等；2. 实验仪器：中空纤维超滤膜组件、高压泵、流量计、紫外-可见分光光度计、电导率仪、滤液收集瓶等。
四、实验方法1. 准备实验装置：将中空纤维超滤膜组件安装在实验装置上，连接高压泵、流量计等仪器；2. 标准溶液测试：分别配制一定浓度的葡萄糖、盐等标准溶液，进行超滤实验，记录滤液浓度和透过率；3. 自来水测试：将自来水通过超滤膜进行实验，记录滤液浓度和透过率；4. 废水测试：取一定量的废水样品，经过絮凝、沉淀等预处理后，通过超滤膜进行实验，记录滤液浓度和透过率；5. 活性炭和絮凝剂测试：将活性炭和絮凝剂加入废水中，进行预处理，然后通过超滤膜进行实验，记录滤液浓度和透过率；6. 抗污染性能测试：在超滤膜运行一段时间后，模拟实际应用场景，对膜进行污染，然后进行清洗和恢复性能实验，记录清洗前后滤液浓度和透过率。
五、实验结果与分析1. 标准溶液测试结果：通过实验，发现中空纤维超滤膜对葡萄糖、盐等标准溶液具有较好的分离效果，透过率较高；2. 自来水测试结果：自来水经过超滤膜处理后，滤液浓度明显降低，表明中空纤维超滤膜对自来水中的悬浮物、胶体等杂质有较好的去除效果；3. 废水测试结果：废水经过预处理和超滤膜处理后，滤液浓度明显降低，表明中空纤维超滤膜在废水处理中具有较好的应用前景；4. 活性炭和絮凝剂测试结果：在预处理中加入活性炭和絮凝剂，可以进一步提高废水处理效果，降低膜污染；5. 抗污染性能测试结果：经过污染和清洗后，膜的性能得到恢复，表明中空纤维超滤膜具有良好的抗污染性能。
实验九 中空纤维超滤膜分离能力测试一. 实验目的1. 掌握超滤膜的分离原理。
2. 了解超滤膜分离能力的评价指标。
3. 了解影响超滤膜分离能力的主要因素。
4. 熟练掌握分光光度计在定量分析中的应用。
二. 实验原理膜分离技术是21世纪绿色和节能的高科技产业技术。
由于其独特的高效性、节能性、无污染、过程简单等特点，因而在石油化工、生物化学制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、食品环保领域得到广泛应用。
超滤是指溶剂小分子与分子量在500以上的溶质大分子借助于超滤膜进行的分离过程。
超滤膜是对不同分子量的物质进行选择性透过的膜材料，通常为高分子材料制成的多孔物质，它的分子量范围介于5,000~200,000之间，孔径范围介于0.02 ~ 0.03μm 之间。
超滤膜性能参数为截留相对分子质量。
将一定孔径范围（即截留相对分子质量）的超滤膜置于溶剂小分子和溶质大分子组成的溶液中，例如聚乙二醇的水溶液，以膜两侧的压力差为推动力，水分子可以透过超滤膜的孔转移到膜的另一侧，而聚乙二醇大分子则被截留下来（如图1）。
因此，膜两侧溶液的浓度发生了相对变化，溶质和溶剂得到了一定程度上的分离。
图2是由超滤膜材料卷成的管，制成类似于列管式换热器的中空纤维超滤膜组件。
料液在超滤膜管的外侧流动，超滤液被收集到管内，在超滤膜管外侧得到浓缩液。
超滤膜分离能力评价参数为对某一分子量的溶质的脱除率。
分别测定过滤前原料液中溶质浓度、过滤后滤出液中溶质浓度，按（1式）计算超滤膜对溶质的脱除率Ru 。
Ru 越大表示超滤组件分离效果越好。
010100%C C Ru C -=⨯ （1） C 0——过滤前溶液中大分子溶质的浓度；C 1——为过滤后滤出液中大分子溶质的浓度。
影响膜的分离能力的主要因素可以总结为三个方面：膜的截留相对分子质量（截留分子量）、被分离的溶液的组成及溶质分子量大小、分离过程的操作条件（原料液流量、膜两侧压力差）。
本实验分别以聚砜4000和聚砜6000为中空纤维超滤膜组件，测定其对一定初始浓度的分子量为4000~10000聚乙二醇的水溶液的分离能力，测定流量及压力对聚乙二醇脱除率的影响。
中空纤维超滤膜性能测试一、 实验目的1.掌握超滤膜组件封装分离的实验操作技术；2.掌握中空纤维膜渗透通量和分离效率的测试方法。
二、实验原理膜的性能包括物理化学性能和分离透过性能。
膜的物理化学性能是指承压性、耐温性、耐酸碱性、抗氧化性、耐生物与化学侵蚀性、机械强度、膜的厚度、含水量、毒性、生物相容性、亲水性和疏水性、孔隙率、电性能、膜的形态结构以及膜的平均孔径等。
膜的分离透过特性主要是指渗透通量和分离效率。
超滤膜分离基本原理是用压力差作为推动力，利用膜孔的渗透和截留性质，使不同的组分实现分离，因此要达到良好的分离目的，要求被分离的组分间相对分子质量至少要相差一个数量级以上。
超滤膜分离的工作效率以渗透通量和分离效率作为衡量指标。
膜通量计算如下式：tS V J ⨯=式中，J 为膜的渗透通量（通常测试纯水通量）（L/m 2h ，0.1 MPa ）；S 为中空纤维膜的有效面积（通常指外表面积，内压法为内表面积）（m 2）； V 为透过液体的体积（L ）；t 为时间（h ）。
组分截留率的定义如下：%100C C 1R 01⨯-= 式中—R 为截留率；C 0为原溶液浓度；C 1为透过液浓度。
将中空纤维膜封成膜组件后，进行中空纤维膜的通量与截留率的测试。
进料液可以从膜的内表面透过膜，也可以通过膜的外表面透过膜，因此测试水通量和截留率的方式分为：内压法和外压法，如图1所示。
另一方面，根据料液在膜组件中流动方式的不同，测试水通量和截留率的方式又可以分为：错流法和死端法。
综上所述，测试中空纤维膜的水通量和截留率的方式可以分为：内压错流法、外压错流法、内压死端法和外压死端法，如图2所示。
本实验中测试中空纤维膜的通量和截留率用的都是内压错流过滤，如图2 (a)所示。
图1内压法和外压法示意图图2 过滤过程示意图 (a) 内压错流过滤; (b) 外压错流过滤; (c) 内压死端过滤; (d) 外压死端过滤对于疏水性高分子膜材料，在测试水通量之前，需将中空纤维膜组件用95%的乙醇水溶液润湿，然后将组件安装在过滤器上进行过滤。
中空纤维超滤膜分离实验的实验结果及误差分析
中空纤维超滤膜分离实验的实验结果是根据不同的实验条件和参数来确定的，实验结果应与所设定的目标相比较。
误差分析是评估实验结果的准确性和可靠性的过程。
在中空纤维超滤膜分离实验中，常见的实验结果包括膜分离效果、透水通量、截留率等。
例如对某种污水进行处理，可以通过测量入水和出水的污染物浓度来评估膜的分离效果，通过测量单位时间内通过膜的水量来计算透水通量，通过对截留率的计算来了解膜的分离性能。
误差分析是对实验结果的误差来源进行识别和分析的过程。
误差分析常见的方法包括误差源识别、误差类型分类和误差大小评估。
常见的误差来源包括仪器误差、操作误差和环境误差等。
通过合理的实验设计和数据处理方法，可以减小误差的影响，并提高实验结果的准确性。
需要注意的是，具体的实验结果和误差分析需要根据实验所用的中空纤维超滤膜、实验条件和参数来确定，因此无法提供具体的结果和误差分析，请您自行进行实验和数据分析。
中空纤维超滤膜实验报告中空纤维超滤膜实验报告摘要：本实验旨在研究中空纤维超滤膜的过滤性能和应用前景。
通过实验测试，得出了中空纤维超滤膜在水处理领域的潜力，为其进一步应用提供了科学依据。
引言：中空纤维超滤膜是一种新型的膜分离技术，具有高效、节能、环保等优点，在水处理、饮用水净化、废水处理等领域具有广泛应用前景。
本实验通过对中空纤维超滤膜的实验测试，旨在探究其过滤性能以及可行性。
实验方法：1. 实验材料准备：准备中空纤维超滤膜样品、水样、溶液等。
2. 实验装置搭建：将中空纤维超滤膜样品装置于实验装置中，确保流体能够通过膜孔。
3. 实验参数设置：调整实验装置的操作参数，如压力、流速等。
4. 实验过程监测：通过实验仪器对实验过程进行监测，记录数据。
5. 数据处理与分析：对实验数据进行处理与分析，评估中空纤维超滤膜的过滤性能。
实验结果与分析：通过实验测试，我们得出了以下结论：1. 中空纤维超滤膜具有良好的过滤性能，能够有效去除水中的悬浮固体、胶体、微生物等。
2. 中空纤维超滤膜的过滤效率与操作参数有关，适当调整压力和流速可以提高过滤效果。
3. 中空纤维超滤膜的膜通量较高，能够满足大规模水处理需求。
4. 中空纤维超滤膜的耐污染性较好，能够长时间稳定运行。
应用前景：中空纤维超滤膜在水处理领域具有广泛的应用前景：1. 饮用水净化：中空纤维超滤膜能够有效去除水中的有害物质，提供安全健康的饮用水。
2. 工业废水处理：中空纤维超滤膜可以用于工业废水的处理，实现废水的回用和资源化利用。
3. 海水淡化：中空纤维超滤膜可以应用于海水淡化领域，解决淡水资源短缺问题。
4. 医药领域：中空纤维超滤膜可以用于药物的分离纯化和血液透析等医药应用。
总结：通过本实验，我们对中空纤维超滤膜的过滤性能和应用前景有了更深入的了解。
中空纤维超滤膜作为一种新型的膜分离技术，具有广泛的应用潜力。
随着科技的不断进步和应用需求的增加，相信中空纤维超滤膜将在水处理领域发挥越来越重要的作用，为人类提供更清洁、健康的生活环境。
中空纤维超滤膜研究报告一、概述。
中空纤维超滤膜是一种新型的膜分离技术，具有高水通量、高截留率、抗污染性强等优点，在污水处理、制药、食品加工等领域具有广泛的应用前景。
本研究对中空纤维超滤膜进行了深入研究，探讨了其制备方法、性能特点以及应用前景。
二、制备方法。
中空纤维超滤膜的制备方法主要包括摄取法、悬浮聚合法和溶剂交联法等。
本研究采用摄取法制备中空纤维超滤膜，具体步骤如下：1、选择聚合物和溶剂，根据实际应用需求选择合适的聚合物和溶剂，聚合物可以为聚醚酮、聚醚硫醚等，溶剂可以为二甲亚砜、丙酮、N-甲基吡咯烷酮等。
2、配制聚合物/溶剂混合物，将聚合物和溶剂以一定比例混合，用磁力搅拌器充分搅拌，直至混合均匀。
3、制备中空纤维超滤膜，将混合物注入中空纤维毛细管中，待聚合物固化后，用超声波法将空隙充满，并将膜挂在支撑模板上，加热至一定温度固化。
4、后处理，对制备好的中空纤维超滤膜进行后处理，包括清洗、干燥等，使其具有一定的力学强度和稳定性。
三、性能特点。
中空纤维超滤膜具有以下性能特点：1、高水通量：中空纤维超滤膜具有大孔径、多开孔等特点，水通量高，可大幅提高膜分离效率。
2、高截留率：中空纤维超滤膜的孔径可以调节，可以选择合适的孔径，使其具有高截留率。
3、抗污染性强：中空纤维超滤膜表面光滑、清洁，对污染物的附着能力弱，容易清洗维护，具有抗污染性强的优点。
4、应用范围广：中空纤维超滤膜适用于海水淡化、生物发酵、食品加工、医药制造、化工等领域，可广泛应用。
四、应用前景。
目前，中空纤维超滤膜已经在污水处理、淡化海水、食品加工、医药制造等领域得到了广泛应用。
未来，中空纤维超滤膜还有很大的应用潜力，可以用于高浓度废水的处理、生物制品的分离、生物进料的处理等方面。
随着对中空纤维超滤膜性能的深入研究，其应用前景将更加广阔。
T8. 中空纤维超滤膜浓缩表面活性剂（分离工程，指导教师：邱运仁）一、实验目的⑴ 查阅文献资料，掌握膜分离的基本原理，了解膜法在废水处理方面的应用。
⑵ 设计用膜法处理含铜废水的实验方案。
⑶ 对膜性能进行评价，确定各膜组件的适宜操作条件。
⑷ 了解膜污染机理及防治方法。
二、实验原理膜分离透过性主要指分离效率、渗透通量，可通过实验室测定。
（1）分离效率对于溶液中蛋白质分子、糖、盐的脱除可用截留率R 表示，（1）式中，c p 、c 0分别表示透过液浓度和原料液浓度。
（2）渗透通量通常用单位时间内通过单位膜面积的透过通量J 表示:（2）式中Δp 表示膜两侧压差，μ表示黏度，R t 表示膜过程阻力。
其中f c m t R R R R ++= (3)R m 、R c 、R f 分别表示膜本身阻力、浓差激化阻力和膜污染阻力。
其中(4)式中J 0表示洁净膜的纯水通量。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=01c c R p tR p J μ∆=J pR m μ∆=污染膜过滤纯水时的阻力为：(5)所以： (6)根据(3)、(4)和(6)可以求得膜污染阻力R f 。
超滤、纳滤和反渗透均是压力驱动型膜，随着压力增大，膜渗透通量J 逐渐增加，截留率R 有所提高。
但压力越大，膜污染及浓差极化现象越严重，膜渗透通量J 衰减加快。
纳滤膜为有孔膜，介于超滤和反渗透之间，由于压力增大，引起膜材质压密作用，膜清洗难度和操作能耗均加大。
因此，根据膜组件的分离性能，应确定适宜的操作压力；反渗透膜是无孔膜，截留物质大多为盐类，因为通量低、传至系数大，在使用过程中受浓差极化影响较小。
实验装置 见下图8-1图8.1截留分子量：10KDa 膜面积：0.5m 2JpR R cm μ∆=+mc R Jp R -∆=μ适宜流量：20～50 L/h三、实验内容1、模拟含铜废水的配置与浓度的测定采用去离子水或RO水配置不同浓度的氯化铜或硫酸铜溶液，对用单一的铜盐如氯化铜或硫酸铜配置的模拟含铜废水，可采用测定溶液电导率的方法。
中孔超滤膜分离实验设备说明
一、用途
膜分离技术是近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。
膜的种类很多，中空纤维超滤膜是其中之一。
中空纤维膜分离广泛应用于双组分或多组分的溶质和溶剂的分离、分级、提纯和富集操作过程。
该过程的特点是：处理对象无相态变化，节能，分离效率高，设备简单，占地面积小，操作方便等。
本装置具有耐蚀性和耐用性，外观漂亮，整体性强，适用于本科生和研究生教学实验，也可作为研究人员进行研究的手段。
二、技术指标
双组件结构，外压式流程。
组件技术指标：
截留分子量：6000；膜材料：聚砜；流量范围：6~60L/h；操作压力：≤0.2Mpa；适用温度：5~30℃；膜面积：2M2；泵：不锈钢射流式自吸离心泵；
膜组件可串、并联操作，流程为不锈钢材料制。
三、膜组件结构及工艺流程
2、工艺流程图见图2
四、操作方法
1.按工艺流程图连接好管路。
2.在槽C1内放入清水。
3.检漏。
打开阀F4使泵充满液体，设备必须有良好的接地。
严禁水
泵在无液体情况下运行。
以组件1为例，打开阀F7、F14、F16通电启动水泵。
视各接口有否漏液现象，若有漏，必须解决到不漏为止。
4.检查各液流是否畅通。
在一定流量和压力下运转数分钟，观察浓
缩液和超滤液均有液体出现，说明组件正常。
5.系统清洗。
系统处理一定浓度的料液，停车后，用清水清洗系统。
方法是放掉系统存留的料液，接通清洗水系统，开泵运转10~15分钟，清洗污水经F17放入下水道。
停泵，并切断电源。
6.加保护液。
停泵，放净系统的清洗水，从保护液缸加入保护液，
保护液的作用是防止纤维膜被细菌“吞食”。
保护液的组成约1%的甲醛水溶液，夏季气温高，停用两天之内可以不加，冬季停用五天之内可以不加，超过上述期限，必须有效的加入保护液。
下次操作前放出保护液，并保存，下次继续使用。
五、故障处理
1.泵运转声音异常。
停泵检查电源电压是否正确，或泵内没有充满
液体。
2.泵不运转。
检查电源符合要求否，有无线路故障。
3.流量不足。
可能泵有“气蚀“存在，排出气体即可正常。
4.没有流量。
检查泵是否反转。
5.没有分离作用（即超滤液与浓缩液浓度长时间相同）。
说明组件已
坏，需要换新的。
6.加大组件出口阻力，即增加系统压力，超滤液量很少或没有。
说
明浓差极化严重，如经加压反洗无效，需更换新的膜组件。
六、实验指导
1.本装置有膜组件两个，从流程安装上，既可以并联或串联操作，
也可以单独操作。
实验推荐使用后者。
在工艺上，既可以单级操作，又可以“多级”操作。
2.实验物料采用聚乙二醇水溶液。
3.料液配制。
液量35L（储槽使用容积），浓度约30mg/L。
方法是，
取MW20000聚乙二醇1.1g放入1000ml的烧杯中，加入800ml 水，溶解。
搅拌至全溶。
在储槽内稀释至35L，并搅拌均匀。
4.分析方法。
(1)分析试剂及物品。
聚乙二醇：MW20000，500g；冰乙酸：化学纯，500ml；次硝
酸铋：化学纯，500g；碘化钾：化学纯，500g；醋酸钠：化学
纯，500g；蒸馏水；棕色容量瓶：100ml，二个；容量瓶：500ml，
一个，1000ml，一个，100ml，十个；移液管：50ml，一支5ml,
二支；量液管：5ml，一支；量筒：250ml一个，10ml，二个；
工业滤纸若干。
(2)发色剂配制。
①．A液：准确称取1.600g次硝酸铋置于100ml容量瓶中，
加冰乙酸20ml，蒸馏水稀释至刻度。
②．B液：准确称取40g碘化钾置于100ml棕色容量瓶中，
蒸馏水稀释至刻度。
③．Dragendoff试剂：量取A液、B液各5ml置于100ml
棕色容量瓶中，加冰乙酸40ml，蒸馏水稀释至刻度。
有效
期为半年。
④．醋酸缓冲液的配制：称取0.2mol/L醋酸钠溶液590ml
及0.2mol/L冰乙酸溶液410ml置于1000ml容量瓶中，配制
成PH4.8醋酸缓冲液。
(3)分析操作。
●用比色法测量原料液，超滤液和浓缩液的浓度。
●仪器—722型分光光度计，使用前认真阅读说明书。
●开启分光光度计电源，将测定波长置于510nm处，预热20
分钟。
●绘制标准曲线：准确称取在60℃下干燥4小时的聚乙二醇
1.000g溶于1000ml容量瓶中，分别吸取聚乙二醇溶液1.0、
3.0、5.0、7.0、9.0ml稀释于100ml容量瓶内配成浓度为10、
30、50、70、90mg/L的聚乙二醇标准溶液。
再各取50ml
加入100ml容量瓶中，分别加入Dragendoff试剂及醋酸缓
冲液各10ml，蒸馏水稀释至刻度，放置15分钟，于波长
510nm下，用1cm比色池，在722型分光光度计上测定光
密度，蒸馏水为空白。
以聚乙二醇浓度为横坐标，光密度
为纵坐标作图，绘制出标准曲线。
取试样50ml置于100ml容量瓶内，用标准曲线操作相同的方法测试样光密度值，再从标准曲线上查取浓度值。
5.实验操作。
以膜组件1运转为例。
将料液置于储槽C2内，取料液样约100ml，打开阀门F3、F7、F14和F16，其余阀门关闭。
开泵，开启阀门F7和F14调节玻璃转子流量计至要求的流量和压力。
几分钟后，视镜应有超滤液出现。
运转正常之后，每隔0.5小时取样，从视镜下部取超滤液约100ml，从F15处取浓缩液约100ml。
按分析方法测定其浓度，按实验要求，还测取其他数据，按实验要求处理数据。
实验结束后，按四（5）和四（6）处理系统即可。
6.实验举例（供参考）
①按上述各步骤准备好之后，即可以进行实验操作；
②实验工艺参数：室温；压力：超滤器前为0.04Mpa,超滤器后为
0.03Mpa；流量：40l/h；
③操作：调整参数过程中用胶管将超滤液导入溶液储槽C2内，
待工艺参数调整正常运转5分钟左右，从C2取原料液样品
100～150ml，之后将超滤液导入C4中，并同时记录实验开始
的时间，运转0.5小时。
取样：从视镜的胶管末端取超滤液样
品100～150ml，从F15处取浓缩液100～150ml。
④进行比色分析：
⑤截留率Ru的计算：
C1- C2 A1- A2
Ru= ×100% = ×100% C1 A1
= 0.369-0.027 ×100% =93%
0.369
Ru越大表示超滤组件分离效果越好。
