膜分离技术在环境工程中的应用
摘要：膜分离技术作为一种新兴的分离技术, 具有高效、节能、应用范围广等
独特优点。以压力为驱动力的膜分离技术有反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）和微滤（MF）。针对日益恶化的环境问题, 论述微滤、超滤、反渗透、纳滤、渗透汽化、液膜、集成膜技术等膜分离技术及特点, 介绍膜分离技术在环境工程中的应用现状和存在的主要问题, 并对其发展前景做出展望。
关键词：膜分离技术环境工程膜污染技术展望
随着社会经济和工业化的发展, 世界各国都面临着日益恶化的环境问题,如自然生态系统遭到废弃物的激增等。环境污染是由于人类生产活动排出的各种物质的质和量超过自然界的自净能力而产生的。环境保护就是使自然生态系统免遭破坏或将生产过程中排出的有用物质回收并加以利用。
膜分离技术是近年来在全球迅速崛起的一项新技术, 近半个世纪以来, 膜分离技术得到了迅猛的发展。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法与传统的分离操作相比, 具有能耗低、分离效率高、无二次污染、工艺简单的优点。因此在苦咸水淡化、饮用水处理、食品工业、医药工业、石油化工工业、生物工程、核工业、环境工程等领域得到了广泛应用。本文将介绍一些膜分离技术在环境工程中的应用。
1 膜分离技术简介
1.1 膜分离技术的定义
膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质，当在两侧施加某种推动力时，原料侧组分就会选择性透过膜，从而达到分离和提纯的目的。
1.2 膜分离技术的优点[1-4]
（1）膜分离技术能耗低。因为膜分离过程不发生相变化，这对于克服国家的能源危机有相当的意义。
（2）膜分离技术对于热敏感物质分离效果好。因为膜分离技术是在常温下进行的。
（3）膜分离技术适用的范围广，且反应过程不会改变物质的属性，也不需要有添加剂参加反应，不会带来新的污染物和浪费其他的物质，可用于多种类型的水处理过程。
（4）膜分离技术所需设备简单，便于维修，而且设备占地面积一般小于常规处理方法，处理效果好，所以运营成本低。
（5）膜分离技术处理的出水水质优良。膜分离技术可以有效地去除水的臭味、色度、消毒副产物前体及其他有机物和微生物。
（6）膜分离技术处理的出水水质稳定。其出水水质取决于膜选择性的大小，与原水水质及运行条件基本无关。
2 各种膜分离技术及其在环境工程中的应用
2.1 微滤(MF)
微滤技术是目前所有膜技术应用最广泛的一种膜分离技术。微滤主要用于过滤0.1-10μm大小的颗粒、细菌、胶体。其过滤原理和普通过滤相似, 属于筛网过
滤。微滤过滤具有操作压力低(<0.2MPa),对水质的适应性强、占地面积小的优点。微滤作为较经济的微过滤方式在饮用水处理方面应用广泛, 可代替常规的澄清过滤和二沉池, 在水质波动较大时仍可连续处理, 占地面积小; 用于各种废水的预处理, 以降低浊度、悬浮物, 满足后处理进水要求。微滤的过滤方式有死端过滤和全量过滤两种方式。死端过滤是一种低能耗、高产出的过滤方式, 但滤饼层随着过滤时间的增加逐渐增厚, 溶液的透过量降低, 因此如何及时清洗滤
饼、恢复水通量成为死端过滤的关键[6] 。开发耐高温、耐溶剂、耐污染、易清洗的膜及膜组件是尚需研究的课题。
2.2 超滤(UF)
超滤膜也属于压力驱动膜,其分离原理一般认为是筛分过程。其孔径范围为0. 05-1nm[7]。超滤主要用于去除固体颗粒物、悬浮物、从溶液中分离大分子物质和胶体。用超滤膜处理电泳涂漆废水已在我国汽车工业、电器工业部门得到了广泛应用, 通过超滤膜的分离特性将有大量金属离子杂质的电泳漆从废水中回收
出来重新利用[8-9]。北京市环保所与北京市毛纺厂合作于1983 年用超滤膜处理羊毛精制废水,羊毛清洗液中COD 为20000-50000 mg/ L,运行中超滤膜对羊毛脂的截留率为90%-95%, 悬浮物的截留率>99%,TDS 为40%-80%, 使废水中的COD 明显降低, 改善了废水的可生化性, 取得了良好的经济效益和环境效益。超滤膜应用的主要问题是膜通量随运行时间的延长而降低、膜污染和浓差极化严重,价格高、需要复杂的预处理是其应用的主要障碍[10]。开发大通量、高强度、耐高温、抗污染、抗氧化、便宜长寿命的超滤膜及膜组件是今后研究的重点。
2.3 纳滤(NF)
纳滤介于反渗透和超滤之间, 是20世纪80年代出现典型的反渗透复合膜之后研制开发的又一种新型分子级的膜分离技术。纳滤也属于压力驱动型过程,其操作压力通常为0. 5MPa-1.0MPa；纳滤膜的一个显著特点是具有离子选择性,它对二价离子的去除率高(95%以上),一价离子的去除率低(40% -80%)[11-12]。因此纳滤广泛应用于河水及地下水中含三卤甲烷中间体THM、低分子有机物、农药、异味、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质的去除, 废水的脱色, 废水中不同有机物的分级浓缩[12] 。纳滤膜在低压下具有高通量,在许多场合, 它比反渗透投资成本和操作费用低。纳滤膜易污染, 对进水水质要求高, 需要复杂的预处理,限制了纳滤膜的应用。相信随着预处理水质的提高和膜性能的改善, 今后在环保领域会有较大的发展。
2.4 反渗透(RO)
反渗透膜几乎对所有的溶质都具有很高的脱除率, 反渗透出水水质很高, 在水处理中通常用于除盐处理。反渗透在环保领域的大规模应用是饮用水质的改善、城市污水、工业废水和垃圾渗滤液的处理。垃圾渗滤液成分复杂, 它不仅含有高浓度有机物, 而且含有高浓度的氨氮、碱度和重金属等。由于高浓度氨氮的毒副作用, 使垃圾渗滤液不能用传统的活性污泥法处理,Rautenbatch 等对垃圾渗滤液进行大量的研究, 于1989年在Schonberg 填埋场建立当时德国最大的渗滤液反渗透处理厂[7]。反渗透存在的主要问题是膜污染和浓差极化。开发价廉、超低压、耐污染、耐高温、抗氧化的膜材料是研究的重点。
2.5 液膜(LM)
液膜就是悬浮在液体中的一层很薄的乳液颗粒,其分离机理通常认为是选择
性渗透、化学反应、萃取和吸附[13]。液膜和固膜相比具有传质速度快、选择性高、分离效率高的特点。液膜分离特别适合于溶液中特定离子和有机物的分离。
液膜分离已应用于医药化工、湿法冶金和废水处理等研究领域。采用表面活性剂的液膜处理某工厂含酚废水除酚率大于99%。液膜法处理含有氨、苯胺和其它苯胺类化合物的废水, 废水中氨、苯胺类物质的去除率达到98%以上[14]。液膜法处理有毒、难降解废水具有设备简单、操作方便的特点, 而且分离富集的有用物质可以回收利用, 使废水得到资源化处理。当前液膜分离技术的重点是解决液膜的稳定性问题, 找到节能的快速破乳方法, 开发连续性运行的配套专用设备及高性能的支撑膜组件。
2.6 渗透汽化(PVAP)
渗透汽化又称渗透蒸发, 它是利用液体中两种组分在膜中的溶解度和扩散系数的差别, 其中易溶解组分较多的溶解在膜上, 并扩散通过膜, 在膜的另一侧汽化而被抽出, 从而实现分离的膜过程。渗透汽化最显著的优点是具有很高的单级分离度, 一级分离系数可高达1000; 渗透汽化是发生相变的一种膜过程, 需要消耗热能, 它具有污染少甚至无污染的优点。渗透汽化的缺点是渗透通量小, 一般不超过1000g/（m2／h) ,而具有高选择性的PVAP 膜, 渗透通量往往只有100-200 g/（m2／h) [7] 。渗透汽化在环境工程的应用主要在化工、航天、食品工业等领域, 如啤酒脱醇, 处理有机物(如含芳烃和卤代烃) 的废水, 在宇宙飞行中处理实验室废水等[15] 。渗透汽化具有极高的单级分离效率, 随着膜性能的不断提高, 其应用领域会不断拓宽, 特别在恒沸混合物分离、回收溶剂和脱除微量水方面会越来越大的发挥其独特的优势。
2.7 集成膜技术(IMT)
集成膜技术就是将膜技术与其它传统工艺的优化组合, 将膜技术和传统工艺技术进行优化组合可进一步拓展膜技术的应用领域, 充分发挥膜技术的节能、高效等优越性, 有效的降低生产成本[16]。如采用浸没式活性污泥的反应器处理生活污水; 造纸黑液中回收木质素磺酸钠要用絮凝、UF和RO 等方法集成; 采用生物发酵制取无水乙醇要用膜反应器、蒸馏和渗透汽化等方法集成; 去除废水中有毒物质需采用膜萃取及反萃取将毒物浓缩, 再放入膜反应器中净化等方法集成。采用集成膜技术可以使各种废物变废为宝, 有效的减轻环境污染, 延长组件的使用寿命。今后研究的重点是充分利用现有的膜材料和膜技术并形成杂化的膜技术[7,16-17]。
3 膜分离过程中的污染问题
膜分离技术用于净水处理工艺的最大问题是原水中的污染物使水通量下降，导致频繁冲洗甚至换膜，从而使制水成本上升。导致水通量下降的原因有两个，一是浓差极化；二是膜污染。
3.1 浓差极化
浓差极化是水中的胶体或有机物积累在膜表面，生成浓差极化层，使膜阻增加，产生水通量下降。浓差极化造成的水通量下降可通过反冲洗将透水通量恢复，是可逆转的。
3.2 膜污染
膜污染导致的水通量下降，用水力或化学清洗往往很难将其恢复，是不可逆转的。一般认为，水中的天然有机物（Natural Organic Matters，NUM），特别是腐植酸类的有机物是导致膜污染的主要因素。TOC 是衡量引起膜污染有机物浓度的重要指标。许多研究表明，水中的TOC越高，膜污染就越严重。膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机
械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或阻塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。对于膜污染，应当说，一旦料液与膜接触，膜污染即开始。也就是说，由于溶质与膜之间相互作用而产生吸附，开始改变膜特性。Jensen和Jhorsen介绍了挪威水厂的运行经验，发现膜的选择和运行状态是影响膜污染的重要因素[18]。选择膜时应注意选用的膜材料与被分离的溶质间的相互作用越弱越好，这样在过滤过程中，膜不但不易被污染，即使受到污染也很容易清洗下来，使膜的透水通量很快得到恢复。膜的亲水或疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间相互作用的大小，通常认为亲水膜及膜材料电荷与溶质电荷相同的膜较耐污染。因为亲水的膜表面与水形成氢键，这种水处于有序结构，当疏水溶质要接近膜表面，必须破坏有序水，这需要能量，不易进行。Laine 等人[19]实验证明，亲水性膜比疏水性膜对于由有机物质吸附到膜面上造成膜污染的敏感性要低一些。法国由Cabassud 等人[19]进行的小规模实验研究也有此结果。为了改进疏水膜的耐污性能，一般可采用膜表面改性法引入亲水基因，或用复合膜手段复合一层亲水性分离层，也可用阴极喷镀法在膜表面镀一层[20]。在保证能截留溶质中污染物的前提下，应尽量选择孔径或截留分子量大的膜，以得到较高透水量。但事实证明，膜孔径较大时，大分子物质容易进入微孔内产生阻塞，反而有更高的污染速率，引起透水量大幅度下降。因此，膜的孔径或截留分子量的选择，应根据原水中有机物分子量分布通过实验确定。为减少膜污染，日本东京大学采用紫外线对进水进行预处理，膜组件是聚乙烯中空纤维膜，膜孔径为0.1μm，膜通量恒定维持在20.83L/（h·m-2），紫外线由低压汞灯产生。实验表明：在没有紫外线预处理的情况下，膜的工作压力约75d 从20KPa 增加100KPa，而经紫外线预处理后，160d 左右膜的工作压力才增加到100KPa。由此可证明：紫外线预处理有效地抑制了膜污染。在处理饮用水过程中，应尽可能地创造条件，减轻膜的浓差极化，延缓膜的污染，从而延长膜的使用周期和使用寿命，取得更佳的经济效益。
4 膜处理技术展望
膜处理技术已经已经取得了显著成效，但是还存在着一些问题，展望未来，膜处理技术会在下面几个方面上继续深化研究：
（1）将最新的材料科学研究成果应用到膜技术中，发展新型膜材料，延长膜的失效时间，保证膜装置长期稳定运行，减少膜废弃物的量。
（2）大力推进膜分离技术的工业化应用。目前膜分离技术大多处于实验研究阶段，中试规模的研究也有一些，但大规模工业化应用还不多见。因此需要加大开展膜分离技术应用研究，解决限制膜技术应用的技术难题，实现膜技术更大规模的应用。
（3）研究多种技术联合使用工艺，达到最佳处理效果。单独采用一种方法来处理废液将会逐渐被淘汰，兼顾各种方法的优缺点，扬长避短将各种方法结合使用，更能取得理想的效果。从国内外相关报道不难看出，这种努力已将取得巨大成功；因此针对不同类型的废液采取适宜的几种方法联合处理将会成为未来发展的主流。
（4）优化工艺流程，提高现有方法的净化系数，降低运行成本。
5 小结
膜分离技术是一种较先进的分离方法,可广泛应用于电镀、化工、造纸等废
水的处理,它具有酸碱度不强、耗电少、节能等优点, 为广大消费者及生产厂家普遍看好, 同时它对保护环境及综合利用具有一定借鉴意义。随着人们环保意识的增强, 随着膜技术的进一步发展, 膜分离技术在提高饮用水水质、水污染控制、大气污染控制等方面将会得到迅猛发展。膜分离技术在环保领域的应用潜力很大,发展前景十分广阔。
我国的膜技术在环保领域的应用与世界先进水平尚有较大差距, 开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料, 对于不同的污染源采用不同的膜技术及相应的配套工艺, 以达到降低投资和运行成本, 更好的推广膜分离技术在环保领域的应用。在膜使用中着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题。
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一、名词解释 生态工程：模拟自然生态的整体、协同、循环、自生原理，并运用系统工程方法去分析、设计、规划和调控人工生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构，疏通物质、能量、信息流通渠道，开拓未被有效利用的生态位，使人与自然双双受益的系统工程技术。 环境容量：是指某一环境区域内对人类活动造成影响的最大容纳量。大气、水、土地、动植物等都有承受污染物的最高限值,就环境污染而言,污染物存在的数量超过最大容纳量,这一环境的生态平衡和正常功能就会遭到破坏。 概念模型：是对真实世界中问题域内的事物的描述，不是对软件设计的描述。概念的描述包括：记号、内涵、外延，其中记号和内涵（视图）是其最具实际意义的。 十分之一定律：生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移时，有稳定的数量级比例关系，通常后一级生物量只等于或者小于前一级生物量的１／１０。而其余9/10由于呼吸，排泄，消费者采食时的选择性等被消耗掉。林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系，叫做“十分之一定律”。 种植业生态工程:是一种生态经济优化的农业技术体系，它既是当代全球经济与生态系统可持续发展要求的必然产物，也是解决我国农村人口、资源、环境需求与经济发展矛盾的一种带有方向性的途径。 系统：指由一群有相互联系、相互作用的个体组成，根据预先编排好的规则工作，能完成个别元件不能单独完成的工作的群体。系统分为自然系统与人为系统两大类。 二、简答题 1、简述生态工程、环境工程和生物工程的区别 答：第一，从理论原理来说，生态工程的理论原理是生态学，环境工程是环境学，生物工程是遗传学和细胞生物学。第二，从组织水平来说，生态工程是生态系统水平，环境工程是环境系统水平，生物工程是细胞水平。第三，从控制内容来说，生态工程是力学功能（水气、太阳能、生物），环境工程是对废水、废气、废渣、噪声的控制，而生物工程的控制内容主要包括：遗传结构和密码。第四，从生物多样性来说，生态工程是自我设计加人类设计对生物多样性的保护，环境工程是人类设计对生物多样性的保护，生物工程则是人类设计对生物多样化的改变，增加生物多样性。 2、简述生态工程学的核心原理（涉及到具体原理） 答：生态工程的基本原理（1）物质循环再生原理，理论基础：物质循环，意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响（2）物种多样性原理，理论基础：生态系统的抵抗力稳定性，意义：生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力（3）协调与平衡原理，理论基础：生物与环境的协调与平衡，意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏（4）整体性原理，理论基础：社会—经济—自然复合系统意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定（5）系统学与工程学原理，理论基础：系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式，意义：改善和优化系统的结构以改善功能，理论基础：系统整体性原理：整体大于部分。意义：保持系统很高的生产力。 3、简述生态工程的生物学原理 答：生态工程系统中，生物学原理在于物质循环再生，物种多样性，物种协调。物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面，其一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性；其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度。在群落生态学的研究中，常需了解物种之间是怎样联系的，即种
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。
应用生态工程原理解决水利工程施工中的环境问题 社会飞速发展，自然环境的污染已经是当今人类迫切需要解决的重大问题。人们都提倡要加强生态文明的建设，即在发展经济，提高人民财富拥有量的同时保护我们赖以生存的地球，从而进一步提高人们的生活质量。文章针对水利施工中出现的一系列问题，运用生态工程的原理，探讨解决施工中环境问题的各种手段。 标签：生态工程原理；水利施工；环境问题 前言 目前，水利是一个炙手可热的行业，其发展良好，效益可观。但是，这个行业建设至今，造成的环境问题也是不容小觑的。比如施工中产生的噪音严重影响了附近人民群众的生活，施工过程中排放的污水造成了区域性的水体污染，施工时对地质环境的改变不仅使得水土资源流失，还带来了一定的安全隐患。为了解决这些环境问题，防止行业经济发展出现瓶颈，我们必须学会将生态工程的原理应用到水利工程中。只有这样，我们才能获得生态和经济的双重效益。 1 水利施工中的一系列环境问题 1.1 施工时带来的固体废弃物污染 水利施工中必定会有一些固体废渣遗留下来，比如水泥、煤灰和石灰等。这些固体如若不及时进行处理，不仅占用土地资源，影响外在的环境形象，还会进一步产生一些固体粉尘，给周围的环境造成污染。 1.2 施工时的噪音污染 我们时常会听到由于施工产生噪音，导致附近群众怨声载道，甚至和施工单位打起官司的事件。水利施工过程中也难免出现这样的问题。水利施工时，我们需要不断来往运输各种材料，并用机器加工处理，勘探地形进行爆破工作等。这会给周围的居民和工作人员带来了严重的噪音污染，爆破还可能会产生一系列的安全问题，严重威胁到相关人员的生命安全，因此，我们必须要及时寻找相关手段，解决噪音问题。 1.3 施工时带来的水污染问题 水利工程的施工，若不对排放的污水进行较好的技术处理，一定会出现水污染的问题。水利工程产生的大量污水主要来自人们生活中产生的污水和施工过程中产生的污水。生活污水自不必多说，施工时产生的污水主要是由于施工不当造成的，比如在对坝体进行灌浆，用混凝土进行堤坝大面积浇筑时，如果没有成熟的施工技术和良好的施工方式，就会产生大量废水。此外，检修设备时也会产生
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
环保工程设备与应用 说明: 1.加粗为重点强调的内容,请务必掌握; 2.五号字体为要求掌握内容,有点多,再坚持一下; 3.小五号字体的内容,请也要看一看,可能会在一些小题目中出现这些知识点; 4.六号字体,考前认真地看一遍就行了。 一、名词解释 1.环境工程设备：是指以控制环境污染为主要目的的设备，是水污染治理、空气（大气）污染治理、 固体废物处理处置、噪声与振动控制等设备的总称。 2.耐腐蚀性：材料对周围介质（如大气、水蒸气、各种电解液等）侵蚀的抵抗能力称为耐腐蚀性。 3.材料的机械性能：亦称力学性能，是指材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力，如强度、硬度、 弹性、塑性、韧性等。 4.强度：材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。（p11） 5.硬度：是指材料在表面上的一定体积内抵抗变形或破裂的能力。（p11） 6.韧性：材料抵抗冲击载荷作用的能力称为韧性。 7.塑性：是指材料受力时，当应力超过屈服点后，能产生显著的变形而不即行断裂的性质。 8.材料的疲劳：在交变应力的作用下，虽然材料所承受的应力低于材料的屈服点，但经过长时间的工 作而产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。 9.疲劳强度：当应力低于一定值时，材料可以承受无限周期循环而不被破坏，此应力值称为材料的疲 劳极限，亦称疲劳强度。（p13） 10.铸造性能：主要是指液体金属的流动性和凝固过程中的收缩和偏析倾向。 11.焊接性能：是指能用焊接的方法使两块金属牢固连接，不形成裂纹，具有与母体材料相应的强度的 特性。 12.腐蚀：材料表面受到所处环境介质的作用而发生状态变化，从而使材料变质和破坏的现象称为腐 蚀。（p49） 13.金属的化学腐蚀：是指金属与环境介质发生化学反应，生成金属化合物并使材料性能退化的现象。 14.电化学腐蚀：金属与电解质溶液间产生电化学作用所发生的腐蚀。 15.阴极保护法：是通过外加电流使被保护的金属阴极极化以控制金属腐蚀的方法，可分为外加电流法 和牺牲阳极法。
1、生态工程：是应用自然生态系统原理，通过同自然环境合作，进行的对人类社会和自然环境双方都有利的复合生态系统设计的科学；生态工程是建立在少花费、低能耗而更有效地利用自然资源的基础上，增加社会财富的同时，又能使人类社会与自然环境都可持续发展的生态设计、生态保育、生态恢复、生态更新和生态管理等的技术综合。 2、环境工程：是研究环境污染治理与控制、环境监测与评价、环境生态工程等工程技术领域。 3、生物工程：是运用生物学、化学和工程学等学科相结合的方法,利用生物体制造人类所需产品、改造生态系统和环境的应用技术领域。 4、可持续发展：既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。 四、简答（每题6分，共30分） 1、何为生态工程学？生态工程学的研究内容是什么？ 答：是应用自然生态系统原理，通过同自然环境合作，进行的对人类社会和自然环境双方都有利的复合生态系统设计的科学；生态工程是建立在少花费、低能耗而更有效地利用自然资源的基础上，增加社会财富的同时，又能使人类社会与自然环境都可持续发展的生态设计、生态保育、生态恢复、生态更新和生态管理等的技术综合。生态工程研究的内容涉及自然环境、自然资源、人口增长、社会生产等各个子系统，但它研究的不是人口学、资源学、环境学和部门生产的单个组分，而是涉及人口、资源、环境及产业之间相互作用的横向联系，及它们之间的整体效应。 2、生态工程学是在什么背景下发展起来的？ 答：生态工程这一术语的提出，是生态系统学说出现以后的事。奥德姆和密奇以及尤曼先后在其着作中都定义了“生态工程”。早在50年代，我国着名生态学家马世骏就提出生态工程这一名词，在1984年给生态工程下了更为明确的定义：“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统”。由于生态工程学是一门新的科学，其发展历史较短，它的理论原理和基本概念还正在逐步成熟之中。 3、生态工程和生物工程、环境工程有何本质的区别？ 答： 生态工程、环境工程和生物工程区别 特征生态工程环境工程生物工程 组织水平生态系统和景观 水平 环境系统水平细胞水平 理论原理生态学环境学遗传学、细胞生物学 控制内容力学功能（水、气、 太阳能、生物） 废水、废气、废渣、 噪声 遗传结构、密码 设计自我设计加人类人类设计人类设计
膜分离技术应用综述 摘要：膜分离工程技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等工业，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。由于膜分离的优势，越来越多的中药研究者正致力于开发膜技术在中药工业中的应用。膜分离技术 (微滤、超滤、纳滤、反渗透膜技术)在中药领域中发挥着非常重要的作用，可应用于中药提取液的纯化、浸膏制剂的制备、口服液的生产、注射剂的制备以及热原的去除等。膜分离技术将在中药现代化进程中发挥重大作用，并对中药的规范化和标准化生产起到一定的促进作用。由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。 关键词：生物分离下游工程膜分离 正文： 1、常用的膜分离过程 1.1微滤 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。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 1.2超滤 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。1.3纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业。1.4反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 1.5其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
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
膜分离技术的应用现状及发 展前景 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
膜分离技术的应用现状及发展前景 摘要：膜分离技术( Membrane Separation Technologies)是近十几年发展起来的一种高新技术，随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的特性，阐述了膜分离技术在食品工业、水处理、生物技术、医药工业和医疗设备方面的应用，并展望膜分离技术应用领域的发展前景，分析膜分离技术在膜材料、新的膜过程和膜通量等方面的发展趋势，同时指出膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。 关键词：膜分离技术；膜生物反应器；选择透过性膜；膜材料； 前言： 膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术[1]。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业[2]。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。 现本文对膜技术的特点、类型及其在各方面的应用现状进行综述，并且提出了膜分离技术的发展前景。 1 膜分离技术的特点 膜分离技术作为一种新型的分离技术, 具有以下特点[3]： 1.1 在常温下进行，特别适用于热敏性物质的分离、分级、提纯和浓缩，且可 以同步进行能较好地保持产品原有的色、香、味和营养成分； 1.2 分离过程中不发生相变，挥发性物质损失少，节约能源； 1.3 具有冷杀菌作用，保存期长，无二次污染； 1.4 选择性好，应用范围广，但要选择相应的膜类型； 1.5 设备简单，易于操作，可连续进行，效率高。 2 膜分离技术的类型
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、
环境工程设备重点整理 1、单选： 5*3’=15’ 2、填空： 16*2’=32’ 3、问答题： 5’+7’+8’=20’ 4、计算题： 8’+12’=20’ 5、综合题： 13’ 第一部分：单选+填空 1、 。 2、蝶形封头形状系数计算：?? ????+=r R M i 341。 3、焊接接头系数φ： 100% 局部 双面： 单面： 4、钢板负偏差根据名义厚度δn 选取的。 5、开孔应该：
6、允许开孔的范围： ①当圆筒内径Di《1500mm时，开孔最大直径d《Di/2，且d《520mm； ②凸形封头或球壳的开孔最大直径d《Di/2； ③锥壳的开孔最大直径d《Di/3。 7、判断对错：①半球形封头应用于压力高的场合； ②碳素钢和低合金钢制容器的筒体加工最小厚度》3mm 高合金钢制容器的最小厚度》2mm； ③蝶形封头形状系数的标准值是； ④最小厚度满足刚度要求。 8、平板封头受力大些 平板封头： 圆筒： 9、受内压的锥形壳体当 r=R时，受力最大 r=0时，受力最小；所以要开锥底的孔。 10、优质碳素钢：08、10、25、30---表示含碳量：如08---8/10000。 高级优质碳素钢加A，如10A表示含碳量10/10000的高级优质碳素钢。 11、普通碳素钢，如Q255A F，F表示沸静钢。
12、合金钢： “5”（一位数）表示工具钢（千分之一），“35”（两位数）表示结构钢（万分 之一） 13、D343H-20C D：阀门类别C：公称压力（÷10MPa） 14、 15、 16、 （填空） 17、离心泵不可能正好在最佳工况下运行，一般只能规定一个工作范围，一般高效区为不低于最高效率的92%（±8%）的，称为泵的高效率区。 特性曲线在转速一定下测。 18、φ106×：公称直径106-3×2=100mm
环境生态工程复习材料 一、填空 1．生态工程与环境工程最大区别在于，生态工程考虑利用生态系统自我设计特点，是有利于人类和自然两者的设计，生态工程的工具箱包括全世界能提供的所有生态系统、生物群落及物种。 2．生物工程的实施不可避免地对自然关系产生干扰，不可避免地改变了自然界的生物多样性结构，完全有可能对自然界乃至人类构成威胁。 3．生态工程中，加环是一种重要的方法，根据加环的性质和功能，可以将它们归纳为5类： 生产环、增益环、减耗环、复合环和加工环 4．我国环保工程粗略地可划分为5类： 无少废工艺系统、分层多级利用废物生态工程、复合生态系统内的废物循环、再生系统、污水自净与利用生态系统、城乡结合生态工程 二、名词解释（还有1题是老师上课讲过的） 1、生态工程 生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。 2、生物工程技术 生物工程技术（狭义的）指通过改变基因结构开发新物种或新变异体，以满足人类多种需要的先进技术。 3、xx或海岸带生态工程
利用海滩及海岸带的第一性生产力（自然的或人工的）为主要成分组建的海滩生态系统，具有保滩护堤、减轻污染、保护海滨环境、保护生物多样性、低投入高产出和可持续发展的功能，这就是海滩或海岸带生态工程。 4、黑箱原理 该原理认为： 描述和预测系统的行为，并非要完全知道系统以下层次的构成，了解该系统的生态结构和功能，只需要有第一层次的资料，第二层次的资料是不必要。在复杂的生态系统研究中，重要特征的定性解释和预言，比非重要特征的准确阐明更有价值。 5、物种耐性原理 （一种生态的生存、生长和繁衍需要适宜的环境因子，环境因子在量上的不足和过量都会使该生物不能生存或生长、繁殖受到限制，以致被排挤而消退。换句话说，）每种生物有一个生态需求上的最大量和最小量，两量之间的幅度，为该种生物的耐性限度。由于环境因子的互相补偿作用，一个种的耐性限度是变动的，当一个环境因子处于适宜范围时，物种对其它因子的耐性限度将会增大，反之，则会下降。 6、农林（牧）复合经营系统 农林（牧）复合经营系统是指在同一土地管理单元之上，人为地把多年生木本植物（如乔木、灌木、棕榈、竹类等）与其他栽培植物（如农作物、药用植物、经济植物以及真菌等）和动物，在空间上按一定的时序安排在一起而进行管理的土地利用和经营系统的综合。 7、生态位 生态位也有译成“生态龛”或“小生境”，它是指“生态系统中各种生态因子都具有明显的变化梯度，这种变化梯度中能被某种生物占据利用或适应的部分称之为其生态位”。 8、自组织
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。它与传统的过滤的不同在于，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，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。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。交叉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。 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0.1～1μm，能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。故微滤膜作为一般料液的澄清、预过滤、空气除菌。 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1000～300 000，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。因此超滤膜广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源等方面。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60%～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的载留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒水、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛。 由于膜分离过程是一种纯物理过程，能够广泛应用于发酵、制药、化工、食品、饮料、水处理工艺过程及环保等领域，并体现了以下特点：分子级别的分离，精密高效，滤液质量好，是普通过滤分离手段难以比拟的；物理过程，无相变，无化学反应；系统惟一的能源耗是电力，能耗低；系统全封闭运行，实现清洁化生产；系统体积小，操作简便安全，可实现自动化控制，扩展性好。 随着膜技术的不断发展，可以实现现有系统的软件升级，及时优化工艺操作条件，提高生产效益。 针对不同的料液及工艺处理要求，选择合适的膜工艺，对料液进行有效的分离、过滤澄清、浓缩，降低能耗、提高产品的质量和收率、减少环境污染，从而降低生产成本，促进效益。
环境工程设备重点 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
环境工程设备重点整理 1、单选： 5*3’=15’ 2、填空： 16*2’=32’ 3、问答题： 5’+7’+8’=20’ 4、计算题： 8’+12’=20’ 5、综合题： 13’ 第一部分：单选+填空 1、 。 2、蝶形封头形状系数计算：?? ????+=r R M i 341。 3、焊接接头系数φ： 100% 局部 双面： 1.00 0.85 单面： 0.9 0.8
4、钢板负偏差根据名义厚度δn选取的。 5、开孔应该： 6、允许开孔的范围： ①当圆筒内径Di《1500mm时，开孔最大直径d《Di/2，且d《520mm； ②凸形封头或球壳的开孔最大直径d《Di/2； ③锥壳的开孔最大直径d《Di/3。 7、判断对错：①半球形封头应用于压力高的场合； ②碳素钢和低合金钢制容器的筒体加工最小厚度》3mm 高合金钢制容器的最小厚度》2mm； ③蝶形封头形状系数的标准值是1.5； ④最小厚度满足刚度要求。 8、平板封头受力大些 平板封头： 圆筒： 9、受内压的锥形壳体当r=R时，受力最大
r=0时，受力最小；所以要开锥底的孔。 10、优质碳素钢：08、10、25、30---表示含碳量：如08---8/10000。 高级优质碳素钢加A，如10A表示含碳量10/10000的高级优质碳素钢。 11、普通碳素钢，如Q255A F，F表示沸静钢。 12、合金钢： “5”（一位数）表示工具钢（千分之一），“35”（两位数）表示结构钢（万分之一） 13、 D343H-20C D：阀门类别 C：公称压力（÷10MPa） 14、 15、 16、
专题四生态工程 一、生态工程的概念 生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。 二、生态工程的基本原理 生态工程的设计所依据的是生态学和工程学原理 1、生态学原理 （1）物种共生原理：自然界任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，存在着共生、竞争等关系，这构成了生态系统的自我调节和反馈机制。 （2）生态位原理：生态系统中各种生物都占有一定的生态位，依据此原理，可构建一个具有多层次、多种群的稳定而高效的生态系统。 （3）食物链原理：食物链/食物网是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，物种间的食物关系是生态工程设计的重要因素。 （4）物种多样性原理：生态系统中生物多样性越高，抵抗力稳定性越陷越高，生态系统就越稳定。 2、工程学原理 （1）物质循环再生原理：物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用。我国古代的“无废弃物农业” 改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实现了N、P、K等元素的循环利用。 （2）协调与平衡原理：要处理好生物与环境的协调与平衡，生态系统中的生物数量不能超过环境承载力（环境容纳量）的限度。太湖等水体富营养化，导致水葫芦和藻类疯长现象；西北衰败的杨树和繁茂的当地树种间的大反差。 （3）整体性原理：生态工程建设，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到社会和经济等系统的影响力。只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡与稳定。 三、生态工程建设的基本过程 1.生态工程建设的核心环节是技术设计. 2.生态工程设计的方法及实例 （1）食物链（网）的“相接”，如稻田养鱼农业生态工程。 （2）食物链（网）的“加环”，如玉米芯的充分利用。 3.生态工程在设计时要考虑到有利于人和自然两方面，突出低消耗、多效益、可持续的特征。 二、我国生态工程建设的实例 1.治污生态工程 （1）内容：主要涉及固体、液体、有机废物的处理，生态肥料的研制与试用，湖区污染的生态治理，塑料的再生利用。 （2）实例——“人工湿地”生态工程： （1）湿地的重要特点之一是生物多样性丰富，湿地生态系统具有较强的
材料力学性能的主要指标:强度、硬度、弹性、塑性、韧性。 选择材料依据的强度指标（弹性极限σe 、屈服极 限σs 、强度极限σb ） 塑性指标（δ和ψ） 碳钢和铸铁的含碳量：一般含碳量0.02％～2％的称为钢；大于2％称为铸铁； 碳钢的基本组织：1）铁素体：强度和硬度低，但塑性和韧性很好。2）奥氏体：有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。3）渗碳体：抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。4)珠光体:力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即其强度、硬度比铁素体显著提高；塑性、韧性比铁素体差，但比渗碳体要好得多。5)莱氏体:具有较高的硬度。6)马氏体:具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，几乎不能承受冲击载荷. 碳钢中常存的杂质元素：（S P Mn Si O N H ） 钢的分类和编号（普通碳素钢Q255Z ，优质碳钢08、15，高级优质钢20A ） 铸铁的特性：脆性材料，抗拉强度较低，但有良好的铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。 合金钢的编号（结构钢35CrMo ，工具钢和特殊性能钢5CrMnMo ） 常用合金元素及其影响：1. 铬（Cr ）提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到13％时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。2. 锰（Mn ）提高强度和低温冲击韧性3. 镍（Ni ）提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。4.硅（Si ）提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S 等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。5.铝（Al ）强脱氧剂，显著细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，对抵抗H2S 介质腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。6.钼（Mo ）提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。钼能抗氢腐蚀。7.钒（V ）在固溶体中提高高温强度，细化晶粒，提高淬透性。铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，能改善钢的塑性。8. 钛（Ti ）：强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀，提高耐热性。 9.稀土元素：提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能 不锈钢成分及其分类：成分碳，铬，镍，钼，钛，锰。分类：铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体双相不锈钢。 晶间腐蚀：是指金属或合金的晶粒边界受到腐蚀破坏的现象。如何防止？ 铝及其合金的特性：1）密度小、比比强度高。2）有良好的物理、化学性能。3)加工性能良好。 铜及其合金的特性：1）优异的物理、化学性能2）良好的加工性能3）某些特殊机械性能4）色泽美观。导热导电性好，易于加工，色泽美观。 热固性塑料和热塑性塑料的区别，常用的品种：热塑性塑料遇热软化或熔融，冷却后又变硬，可反复多次。主要有聚氯乙烯、聚乙烯等。热固性塑料固化后不能用加热的方法使之再软化，如酚醛树脂、氨基树脂等。有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性能和电绝缘性能，价格较低。 局部腐蚀的类型：点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力作用下的腐蚀、微生物腐蚀。 微生物腐蚀：由于介质中存在着某些微生物而使金属的腐蚀过程加速的现象。常见类型：厌氧细菌腐蚀、好氧细菌的腐蚀、厌氧与好氧细菌联合作用下的腐蚀。 材料防腐的措施：1）衬覆保护层：金属保护层、非金属保护层。2）电化学保护：阴极保护、阳极保护3）腐蚀质的处理。 阴极保护的两种类型的原理? 容器分类：1）按壁厚：薄壁容器、厚壁容器。2）按承受压力：真空容器 p<0.08MPa (abs ，真空度0.02MPa);常压容器0.08MPa(abs,真空度0.02MPa)≤p<0.1MPa ;低压容器（L ）0.1MPa ≤p<1.6MPa;中压容器（M ）1.6MPa ≤p<10MPa;高压容器（H ）10MPa ≤p<100MPa;超高压容器（U ）100MPa ≤p;3）按温度：低温容器 （≤-20℃，无延性转变温度）;常温容器 （-20℃~200℃或350℃，上限为蓝脆或回火脆等）;中温容器 （200℃或350℃~475℃或550℃，上限为蠕变、σ相、球化或石墨化等）;高温容器 （475℃或550℃~750℃）;4）按压力容 %100%1000 01?=?-=P l l l εδ%1000 10?-=s s s ψS F = σ
膜分离技术及其应用领域分析 膜分离技术是指在分子水平上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，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。 一、膜分离技术原理及特点 膜分离技术以选择性透过膜为分离介质，如图1所示，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。膜分离技术以其低能耗、高效率被认为是理想的分离技术之一。 图1膜分离技术原理 利用膜分离技术进行分离所具有的特点包括：1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。3）膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。 基于膜分离技术所具有上述特点，是现代生物化工分离技术中一种效率较高的分离手段，完全可以取代传统的过滤、吸附、蒸发、冷凝等分离技术，所以膜分离技术在生物化工分离工程中起着很大的作用。 二、膜分离技术种类分析 按照膜孔径和成膜材料分类，常用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离等。各种膜过程具有不同的分离机理，可适用于不同的对象和要求。按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从下表可以看出，几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
膜分离技术应用现状与展望 程淑英 (北京化工大学,北京100029) 龚莉莉 (中国昊华化工(集团)公司,北京100723) 摘 要 介绍了膜分离技术的发展概况、应用现状,展望了它的发展趋势和应用前景。 关键词 膜分离 发展趋势 应用现状 前景 Presen t Situa tion and Foreca st of M em brane Separa tion Technology Cheng S huy ing (Beijing Chem ical T echno logy U niversity,Beijing100029) Gong L ili (Ch ina H aohua Chem ical Industry Group Co rpo rati on,Beijing100723) Abstract T he general situati on and its app licati on of m em b rane separati on techno logy in Ch ina are in troduced in th is pap er.T he develop ing trend and its app licati on p ro spect are also m ade. Key words m em b rane sep arati on,develop ing trend,app licati on situati on,p ro spect 膜分离是指通过特定的膜的渗透作用,借助于外界能量或化学位差的推动,对两组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集。膜技术作为新的分离净化和浓缩技术,过程中大多无相变化,常温下操作,有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小等优点,特别对于处理热敏物质领域如食品、药品和生物工程产品,显示出极大优越性,与传统分离操作(如蒸发、萃取或离子交换等)相比较,不仅可以避免组分受热变性或混入杂质,通常还有能耗低和效率高的特点,因而具有显著的经济效益,故其发展相当迅速,应用也越来越广泛(见表1)。在国际膜会议上曾将“在21世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题,进行深入讨论,并认为它是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。 膜分离法按其分离对象可分为气体(蒸汽)分离和液体分离等。按分离方法又可分为反渗透法(RO)、微滤法(M F)、超滤法(U F)、透析(D)、电渗析法(ED)、气体分离(GS)和渗透蒸发(PV)以及与其它过程相结合的分离过程膜蒸馏和膜萃取(见表2)。就膜本身而言,按膜的材料,又可分为有机膜(或高分子膜)及无机膜;按膜的结构,又可分为对称膜 收稿日期:1999201213和不对称膜。 表1 膜分离的工业应用 应用领域应用举例 金属工艺金属回收,富氧燃烧 纺织及制革工业药剂回收 造纸工业代替蒸馏,纤维及药剂回收 食品及生化工业净化,浓缩,消毒,代替蒸馏,副产品回收 化工及石化工业有机物分离、药品制备及气体分离和富集,副产 品回收、化工产品制备 医药及保健人造器官,血液分离,消毒,水净化 水处理海水苦咸水淡化,超纯水制备,电厂锅炉水净 化,油田回注水处理 国防工业淡水供应,战地受污染水净化,低放射性水处理 环境保护活水处理、废气处理 对于膜分离方法的总体性能而言,过程设计及化学工程方面是很重要的,但是关键部分仍是膜本身。 1 国内外膜分离技术发展概况及现状 膜分离现象在200多年前就已经发现。世界上首家商品化生产微孔滤膜的公司创建于1927年。1960年第一张高通量、高脱盐的醋酸纤维膜的问世,真正为以反渗透、微滤、超滤和纳滤膜为主体的现代膜工业奠定了基础,并引起全球范围内的广泛关注,一些国家和地区的政府、政府间的国际合作组织、一些公司陆续斥巨资进行膜技术研究和工程化开发,到80年代初已逐步实现了商品化和产业化。 已投入工业生产应用的有代表性的膜技术装备