油田污水處理第8章_膜分離技術(shù)-b(編輯修改稿)
2025-05-28 06:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 過原理 以 Na+型強(qiáng)酸性離子交換膜（ I）浸入 NaCl溶液（ Ⅱ ）中為例。 [Na+] I[Cl]I= [Na+] Ⅱ [Cl] Ⅱ [ Na+] Ⅱ = [Cl] Ⅱ [Na+] I= [Cl]I+[RSO3]I 電中性 [Cl]II2= [Cl]I2+ [Cl]I [RSO3]I [Na+]II2= [Na+]I2[Na+]I [RSO3]I 離子交換膜選擇性透過原理 平衡時(shí) [ Na+] Ⅱ [Na+] I [Cl]II [Cl]I 陽膜內(nèi)陽離子濃度大于溶液中的陽離子濃度，而陽膜內(nèi)陰離子濃度小于溶液中陰離子濃度，說明 陽離子容易浸入陽膜 ，陰離子受到排斥，也即 膜具有選擇透過性。 離子交換膜選擇性透過原理 電滲析器 電滲析器的組裝示意圖 由膜堆、極區(qū)和夾緊裝置組成。 膜堆包括若干個(gè)膜對(duì)，膜對(duì)是電滲析器的基本單元。 膜對(duì)： 1陽膜 +1濃（淡）室隔板 +1陰膜 + 1淡（濃）室隔板 極區(qū)：電極、極水室和保護(hù)室 夾緊裝置：蓋板和螺桿 電滲析器的組裝依其應(yīng)用不同而有所不同。其組裝的情況是用級(jí)和段來表示的。 級(jí)： 一對(duì)正、負(fù)電極之間的膜堆稱為一級(jí)。 段： 具有同一水流方向的并聯(lián)膜堆稱為一段 。 電滲析法可以有效地回收廢水中的無機(jī)酸、堿、金屬鹽及有機(jī)電解質(zhì)等，使廢水凈化 。 電滲析器的組裝 36 開始時(shí)兩邊液面相同 由于濃度差存在，半透膜又不允許溶質(zhì)通過，所以水透過膜，使?jié)馑贿呉好嫔撸a(chǎn)生滲透壓 在濃水邊加壓，當(dāng)壓力超過滲透壓時(shí)，則水透過半透膜，即反滲透，實(shí)現(xiàn)凈化過程。 半透膜 反滲透 (RO)原理 FLASH 反滲透膜的透過機(jī)理 反滲透 (RO)原理 實(shí)現(xiàn)反滲透過程具備兩個(gè)條件： 高選擇性和高滲透性的半透膜； 操作壓力必須高于溶液的滲透壓 滲透壓 π是區(qū)分溶液與純水性質(zhì)之間差別的標(biāo)志，它以壓力來表示，與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)， π＝ φRT∑Ci Φ－范特霍夫常數(shù)，它表示溶質(zhì)的離解狀態(tài)；對(duì)于電解質(zhì)溶液，當(dāng)它完全離解時(shí)， Φ＝離子的陰、陽離子總數(shù)；對(duì)于非電解質(zhì)溶液， Φ＝ 1 反滲透膜應(yīng)具有多種性能： 選擇性好，單位膜面積上透水量大，脫鹽率高； 機(jī)械強(qiáng)度好，能抗壓、抗拉、耐磨； 熱和化學(xué)的穩(wěn)定性好，能耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕，耐水解、輻射和氧化； 結(jié)構(gòu)均勻一致，盡可能地薄，壽命長(zhǎng)，成本低。 反滲透膜及作用機(jī)理 按 成膜材料 可分為有機(jī)膜和無機(jī)高聚物膜； 按 膜的形狀 可分為平板狀、管狀、中空纖維狀膜； 按 膜結(jié)構(gòu) 可分為多孔性和致密性膜，或?qū)ΨQ牲 (均勻性 )和不對(duì)稱性 (各向異性 )結(jié)構(gòu)膜； 按 應(yīng)用對(duì)象 可分為海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于廢水處理、分離提純等的膜。 反滲透膜的分類 1）膜的結(jié)構(gòu) 醋酸纖維素是沒有強(qiáng)烈氫鍵的無定形鏈狀高分子化合物。 制膜過程 是將其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加劑，經(jīng)混合調(diào)制、過濾、鑄塑成型，然后再經(jīng)蒸發(fā)、冷水浸漬、熱處理，即可得到醋酸纖維素 (cellulose acetate,CA)膜。 外觀為乳白色、半透明，有一定的韌性，膜厚 l00－ 250?m。 （ 1）醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)及性能 這種膜有 不對(duì)稱結(jié)構(gòu) ，表面結(jié)構(gòu)致密，孔隙很小，通稱為表皮層或致密層、活化層；下層結(jié)構(gòu)較疏松，孔隙較大，通稱為多孔層或支撐層。 示意 CA膜是被水充分溶脹了的 凝膠體 。由于鑄膜液中的所有添加劑及溶劑在制膜過程中先后被除去，膜中僅含水分。 鏈接 醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖 99％ 表皮層，孔徑 （ 8－ 20） 10－ 10m 過渡層，孔徑 200 10－ 10m 多孔層，孔徑 （ 1000－ 4000） 10－ 10m 1% 顯微鏡下膜的照片 在相對(duì)濕度為 100％時(shí)，膜的含水量高達(dá) 60％，其中表皮層只含 10％－ 20％，且主要是以氫鍵 形式結(jié)合的所謂一級(jí)結(jié)合水和少量的二級(jí)結(jié)合水。 多孔層中除上述兩種結(jié)合水外，較大的孔隙中還充滿著毛細(xì)管水，此層中含水率較高。 正由于膜中存在這幾種不同性質(zhì)的水，決定了 CA膜具有良好的脫鹽性能和適宜的透水性能。 膜必須保存在水中 。 （ a）膜的方向性： 由于 CA膜是一種 不對(duì)稱膜 ，在進(jìn)行反滲透時(shí)，必須保持表層與待處理的溶液或廢水接觸，而決不能倒置 ，否則達(dá)不到處理的目的。 （ b）選擇透過性： CA膜對(duì) 無機(jī)電解質(zhì)和有機(jī)物 具有選擇透過性 。 2） CA膜的性質(zhì) 對(duì)電解質(zhì)，離子價(jià)越高，或同價(jià)離子水合半徑越大，則脫除效果越好。 陽離子的脫除 順序?yàn)椋?Sr2+Ba2+Li+Na+ K+。 陰離子的脫除 順序?yàn)椋簷幟仕岣?酒石酸根 SO42CH3COOClBrNO3ISCN。 對(duì)有機(jī)物，一般是水溶性好的、非解離性的、分子量小的脫除效果較差。而解離性大的、分子量大于 200的有機(jī)物，則脫除效果較好。對(duì)同一類有機(jī)物，隨分子量增大，脫除效率增加。對(duì)同分子量有機(jī)物，隨 分子支鏈的增加 ， 脫除效果變得更好 。 （ c）壓密效應(yīng)： CA膜在壓力作用下，外觀厚度一般減少25~50％，同時(shí)，透水性及對(duì)溶質(zhì)的脫除率也相應(yīng)降低，這種現(xiàn)象稱為 膜的壓密效應(yīng) 。這種塑性變形是 不可逆 的，因此膜的性能在壓力消失后不會(huì)恢復(fù)。 （ d）膜的水解作用和生物分解作用： CA膜是一種酯，易于水解，水解速率與pH值和水的溫度有關(guān)。一般在堿性介質(zhì)中的水解速率比在
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