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水处理膜分离技术

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  • 发布日期:2022-02-11 01:58:26
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        膜分离是借助一种特殊制造的、具有选择透过性的薄膜,通过在膜两侧施加一种或多种能动力,利用流体中各组分对膜的渗透率的差异而使原料中的某组分选择性的优先透过膜,从而达到混合物分离和产物提取、浓缩、纯化等目的的单元操作。
        膜是指分隔两相界面的一个具有选择透过性的屏障,它的形态很多,有固态和液态、均相和非均相、对称和非对称、带电和不带电等之分。一般膜较薄,其厚度可以从几微米到几毫米。所有不同形式的膜均具有一个共同的特点,即渗透性或半渗透性。
一、膜分离的过程
膜分离的过程有多种,不同的分离过程所采用的膜及施加的推动力不同。依据膜分离的推动力和传递机理,可将膜分离过程进行分类。
用膜分离时,使原料中的溶质透过膜的现象一般叫渗析;使溶剂透过膜的现象叫渗透。水处理中膜分离通常是指采用特殊固膜的电渗析法、超滤、微滤、纳滤及反渗透等技术,其共同优点是在常温下可分离污染物且不耗热能,不发生相变化,设备简单,易于操作。
溶质或溶剂透过膜的推动力是电动势、浓度差或压力差。微滤、超滤、纳滤和反渗透都是以压力差为推动力的膜分离过程。当在膜两侧施加压差时,混合液中的一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒、大分子、盐等被截留下来,从而达到分离的目的。这四种膜分离过程的主要区别在于被分离物质的大小和所采用膜的结构和性能不同。微滤的分离范围为0.05~10μm,压力差为0.015~0.2MPa;超滤的分离范围为0.001~0.05μm,压力差为0.1~1MPa;反渗透常用于机理溶液中的盐或其它小分子物质,压力差与溶液中的溶质浓度由关,一般在2~10MPa;纳滤介于反渗透和超滤之间,脱盐率及操作压力通常比反渗透低,一般用于分离溶液中分子量为几百至几千的物质。
电渗析是指在电场力作用下,溶液中的反离子发生定向迁移并通过膜,以去除溶液中离子的一种膜分离过程,所采用的膜为荷电的离子交换膜。电渗析已经大规模用于苦咸水脱盐、纯净水制备等,也可以用于食盐电解生产氢氧化钠及氯气等。
渗透气化与蒸汽渗透的基本原理是利用被分离混合物中某组分有优先选择性透过膜的特点,使进料侧的优先组分透过膜,并在膜下游侧气化去除。渗透气化和蒸汽渗透过程的区别仅在于进料的相态不同,前者为液相进料,后者为气相进料。
二、膜分离过程的特点
与传统的分离技术相比,膜分离技术具有以下特点:
1. 在膜分离过程中,不发生相变,能量转化效率高;
2. 一般不需要投加其它物质,不改变分离物质的性质,并节省原材料和化学药品;
3. 膜分离过程中,分离和浓缩同时进行,可回收有价值的物质;
4. 可在一般温度下操作,不会破坏对热敏感和对热不稳定的物质,并且不消耗热能;
膜分离适应性强,操作及维护方便,易于实现自动化控制,运行稳定。