膜分离(组件)
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膜分离技术综述一膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术,是多学科交*的产物,亦是化学工程学科发展新的增长点。
它与传统的分离方法比较,具有如下明显的优点:1.高效:由于膜具有选择性,它能有选择性地透过某些物质,而阻挡另一些物质的透过。
选择合适的膜,可以有效地进行物质的分离,提纯和浓缩;2.节能:多数膜分离过程在常温下*作,被分离物质不发生相变, 是一种低能耗,低成本的单元*作;3.过程简单、容易*作和控制;4.不污染环境。
由于这些优点、使膜分离技术在短短的时间迅速发展起来,已广泛有效地应用于石油化工、生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域,形成了独立的新兴技术产业。
目前,世界膜市场以每年递增14~30%速度发展,它不仅自身形成了每年约百亿美元的产值,而且有力地促进了社会、经济及科技的发展。
特别是,它的应用与节能、环境保护以及水资源的再生有密切的关系,因此在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下,膜分离技术得到世界各国的普遍重视,欧、美、日等发达国家投巨资立专项进行开发研究,已取得在此领域的领先地位。
我国在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”以及863、973计划中均列为重点项目,给予支持。
关于发展膜分离技术的重要性,美国官方的文件说,“18世纪电器改变了整个工业过程,而20世纪膜技术改变了整个面貌”。
1987年日本东京召开的国际膜与膜过程会议上,曾将“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,与会的专家一致认为,膜技术将是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。
世界著名的化工与膜专家,美国国家工程院院士、北美膜学会主席黎念之博士(我校化工系兼职教授)在1994年应邀访问我国时说“要想发展化工就必须发展膜技术”。
国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术,谁就掌握了化工的未来”。
可见,发展膜分离技术对于学科建设和经济发展均具有重要而深远的意义。
各类膜组件的性能比较及影响因素分析膜组件是膜分离技术的核心部分,广泛应用于水处理、气体分离、电池等领域。
在不同应用中,不同类型的膜组件拥有独特的性能和功能。
本文将对各类膜组件的性能进行比较,并分析影响其性能的因素。
首先,我们来介绍一些常见的膜组件类型。
常见的膜组件包括反渗透(RO)膜、超滤(UF)膜、纳滤(NF)膜和微滤(MF)膜。
RO膜主要用于水处理领域,能够有效去除溶解性离子、大分子有机物和微生物。
UF膜用于从水中去除大分子有机物、胶体颗粒和浑浊物质。
NF膜的孔径介于RO膜和UF膜之间,用于除去溶解性离子、胶体和有机物。
MF膜的孔径最大,用于去除悬浮物、微生物和大颗粒。
各类膜组件的性能比较涉及到多个方面的考虑。
首先是截留率,即膜组件对目标物质的分离效率。
RO膜在水处理中具有很高的截留率,能够有效去除大部分离子和有机物。
UF和NF膜的截留率相对较低,但对大分子有机物的去除效果较好。
而MF膜主要用于去除悬浮物和微生物,截留率较低。
其次是通量,指的是单位时间内通过膜的物质量。
RO膜具有较低的通量,主要受限于膜孔径和分子尺寸。
UF、NF和MF膜的通量相对较高,可用于大量产水。
通量的提高可以通过增加工作压力、调整进料浓度和温度来实现。
膜选择还需考虑膜的稳定性和耐久性。
RO膜对氧化剂和酸碱性环境较为敏感,需要防止膜的破损和污垢堵塞。
而UF、NF和MF膜在使用过程中相对稳定,适用于较复杂的水质环境。
此外,膜的材料也会影响性能。
常见的膜材料有聚酯、聚醚、聚氨酯、聚丙烯等。
不同材料的膜具有不同的热稳定性、化学稳定性和机械强度。
选择适合应用环境的材料能够提高膜的性能和寿命。
在实际应用中,膜组件的性能受到多种因素的影响。
首先是进料水的水质。
水中的溶解物、悬浮物和微生物会影响膜的通量和寿命。
因此,在使用膜组件前,通常需要对进料水进行预处理,如过滤、调整酸碱度和添加抗菌剂。
其次是操作条件的影响。
膜组件的工作压力、温度和流速都会对性能产生影响。
膜分离技术膜分离技术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。
目录简介重要组成——膜工艺优点历史与现状发展简史现状应用领域微滤超滤纳滤反渗透其他技术特点微滤(MF)超滤(UF)纳滤(NF)反渗透(RO)工艺原理系统应用澄清纯化技术浓缩提纯技术行业应用制药行业食品行业染料化工和助剂淀粉糖品环保及水处理领域生物技术工艺流程操作:清洗:保存:膜系统图片展开简介重要组成——膜工艺优点历史与现状发展简史现状应用领域微滤超滤纳滤反渗透其他技术特点微滤(MF)超滤(UF)纳滤(NF)反渗透(RO)工艺原理系统应用澄清纯化技术浓缩提纯技术行业应用制药行业食品行业染料化工和助剂淀粉糖品环保及水处理领域生物技术工艺流程操作:清洗:保存:膜系统图片简介膜分离是在20世纪初出现,20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。
重要组成——膜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、聚氟聚合物等等。
全面认识污水处理MBR处理工艺:结构、膜组件、应用及展望所属行业: 水处理关键词:污水处理 MBR 膜生物反应器在污水处理,水资源再利用领域,MBR 又称膜生物反应器(MembraneBio-Reactor),是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。
膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜);按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。
1工艺组成膜--生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。
通常提到的膜--生物反应器实际上是三类反应器的总称:①曝气膜--生物反应器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;②萃取膜--生物反应器(ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR);③固液分离型膜--生物反应器(Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 简称 MBR)。
1曝气膜曝气膜--生物反应器(AMBR)最早见于Cote.P 等1988年报道,采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜),以板式或中空纤维式组件,在保持气体分压低于泡点( Bubble Point)情况下,可实现向生物反应器的无泡曝气。
该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率,有利于曝气工艺的控制,不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。
2萃取膜萃取膜--生物反应器,又称为EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。
因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在,某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理;当废水中含挥发性有毒物质时,若采用传统的好氧生物处理过程,污染物容易随曝气气流挥发,发生气提现象,不仅处理效果很不稳定,还会造成大气污染。
为了解决这些技术难题,英国学者Livingston研究开发了EMB。
DTRO膜组件结构及工作原理DTRO(Disc Tube Reverse Osmosis)膜组件是一种用于海水淡化和废水处理的膜技术。
它的结构和工作原理如下:一、结构DTRO膜组件由数个具有膜孔的圆盘状膜片紧密叠加而成。
每个膜片上都有许多小孔,通过这些小孔,水可以通过并形成膜组件的内部流道。
膜组件中央有一个中心轴,所有的膜片都围绕中心轴旋转。
膜组件外部包裹着一个壳体,用于容纳和保护膜组件。
二、工作原理1.预处理:进水经过预处理,去除悬浮物、沉淀物、有机物和杂质等。
2.进水:经过预处理的水流经过进水管道进入膜组件。
3.分离:进水经过膜组件时,膜片产生旋转,形成高速旋转的离心力场。
由于旋转产生的离心力,进水中的悬浮物和沉淀物会被甩离,沉积在膜片内外面形成压滤层。
4.膜分离:进水通过膜片内部的膜孔进入膜组件的内部流道。
膜孔的尺寸很小,只允许水和溶解物通过,而拒绝大部分的溶质和溶剂分子。
这个过程称为逆渗透,即水从高浓度溶液通过膜片进入低浓度溶液,从而实现对水的分离和纯化。
5.浓水排除:在进水通过膜孔后,在膜片外面形成的压滤层将含有溶质的浓水与膜片外面的残留纯水分开。
浓水通过排除管道离开膜组件,而纯水则在膜组件内部流道中向出水口流动。
6.出水:经过膜组件的纯水通过出水口排出,成为可以直接使用的清澈水源。
1.高效分离:DTRO膜组件通过旋转和逆渗透的结合,有效地分离纯水和溶质,具有更高的分离效率。
2.耐污性强:膜组件的旋转和离心力可以有效清除膜表面的污物,延长了膜寿命。
3.可调节性:DTRO膜组件的运行参数可以调节和控制,以适应不同水质和处理需求。
4.操作成本低:相较于其他膜技术,DTRO膜组件在能耗和化学药剂使用方面更为经济高效。
总结:DTRO膜组件是一种高效、耐污的海水淡化和废水处理技术。
其特殊的结构和工作原理使其能够高效地纯化水源,并具有较长的寿命和低的操作成本。
膜分离技术及应用1 膜分离技术的简介1.1 膜分离的概念利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
膜分离的一般示意性图见图1。
1.2 膜的简介在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质,把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。
膜的厚度应在0.5mm以下,否则不能称其为膜。
1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求:(1)耐压:膜孔径小,要保持高通量就必须施加较高的压力,一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa,反渗透膜的压力更高,约为1~10MPa(2)耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要(3)耐酸碱:防止分离过程中,以及清洗过程中的水解;(4)化学相容性:保持膜的稳定性;(5)生物相容性:防止生物大分子的变性;(6)成本低。
1.2.2 膜的分类按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分:有机高分子(天然高分子材料膜、合成高分子材料膜)膜、无机材料膜1.2.3 各种膜材料(1)天然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物,有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。
其中醋酸纤维膜的截盐能力强,常用作反渗透膜,也可用作微滤膜和超滤膜。
醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限,一般使用温度低于45~50℃,pH3~8。
再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。
(2)合成高分子材料膜市售膜的大部分为合成高分子膜,种类很多,主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。
其中聚砜是最常用的膜材料之一,主要用于制造超滤膜。
聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃,有些可高达125℃),适用pH 范围广(pH=l~13),耐氯能力强,可调节孔径范围宽(1~20nm)。
但聚砜膜耐压能力较低,一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa 。