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第二章-反滲透與正滲透-資料下載頁

2025-08-15 23:46本頁面
  

【正文】 ; NO3, Cl, OH, SO42, CO32 2)對于陽離子,截留率遞增順序為: H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+ 3)一價離子滲透,多價陰離子滯留(高截留率) 4) 截留相對分子質(zhì)量在 200~1000,適用于分子大小為1nm 的溶解組分的分離。 納濾分離規(guī)律 88 納濾膜的分離原理 納濾膜處于超濾和反滲透兩者之間,且大部分為荷電膜,納濾膜的分離原理可以理解為溶解 擴(kuò)散原理以及電效應(yīng)兩方面。其傳質(zhì)機(jī)理根據(jù)分離對象的不同,主要有以下兩種類型。 1.納濾膜分離非電解溶液時的傳質(zhì)模型 2.納濾膜分離電解質(zhì)溶液時的傳質(zhì)模型 89 納濾裝置與膜污染防治 NF膜組件有 4種形式: I. 卷式(主要用于脫鹽及超純水的制備) II. 中空纖維式(水的軟化) III. 板框式(處理粘度較大的料液) IV. 管式(處理含懸浮物、高粘度的料液) 90 膜組件的使用方式 91 納濾膜分離系統(tǒng)設(shè)計中的注意事項 1)操作壓力: 操作壓力越高,透過膜的水通量越大,但是高壓下導(dǎo)致膜的致密化會使得水通量降低。通常膜系統(tǒng)有兩種操作方式,即恒定壓力操作法和恒定通量操作法。 2)操作溫度: 溫度對透過膜的水通量影響較大,根據(jù)粘度隨溫度的變化規(guī)律,推測出 25℃ 附近水溫每升高 1℃ ,水通量增加 %。但溫度過高則可能導(dǎo)致膜的致密化。 3)操作流量: 膜分離系統(tǒng)需根據(jù)膜組件內(nèi)部膜與膜之間的間距確定適宜的操作流量。提高膜面流速有利于抑制膜面的濃差極度化,但同時增大了膜組件進(jìn)出口的壓力差使得膜的有效操作壓力降低。 92 納濾膜的污染和劣化 納濾膜組件的分離性能可能會因為膜的污染或劣化而化生變化,膜的污染和劣化的分類及其產(chǎn)生原因列于下圖 。 93 膜污染防治和清洗方法 一般出現(xiàn)以下三種情形前就因?qū)δそM件進(jìn)行清洗: 1,鹽的透過率增大 1倍或系統(tǒng)已經(jīng)無法繼續(xù)運行; 2,較短時間內(nèi)濃縮水或透過水流量的變化超過 10%; 3,膜組件供水側(cè)進(jìn)出口的壓力差增大 1倍 . 94 納濾膜特點 ①納濾膜允許低分子鹽分通過而截留較高分子量的有機(jī)物和多價離子; ②納濾膜往往和其他分離及生產(chǎn)過程相結(jié)合起到降低處理費用、提高分離效果的作用; ③納濾膜在某些方面可替代傳統(tǒng)的費用高、工藝繁瑣的分離方法。 95 納濾膜的主要應(yīng)用 納濾 (NF)由于其具有納米級的膜孔徑、膜上多帶電荷等結(jié)構(gòu)特點,因而主要用于以下幾個方面: ①不同分子量的有機(jī)物質(zhì)的分離; ②有機(jī)物與小分子無機(jī)物的分離; ③溶液中一價鹽類與二價或多價鹽類的分離;④鹽與其對應(yīng)酸的分離。 96 納濾膜法一般可用于三鹵甲烷中間體、異味、色度、農(nóng)藥、合成劑、可溶性有機(jī)物、鈣、鎂等硬度成分及蒸發(fā)殘留物質(zhì)的去除,并在低壓下實現(xiàn)水的軟化及脫鹽。 97 例:納濾膜技術(shù)水處理設(shè)備為泰山景區(qū)天然山泉水鑄造品牌 公司山泉水的原水全部采自海拔 600多米、人跡罕至的巖石間,通過上千米全封閉專用輸水管道,將山泉水直接引入制水車間,經(jīng)過高新納濾技術(shù)水處理設(shè)備、全封閉自動灌裝流水線和嚴(yán)格的產(chǎn)品安全程序檢測等一系列流程處理,最大程度地保留了山泉水中所含有的有益礦物質(zhì),并獲得國家質(zhì)檢總局頒發(fā)的 QS認(rèn)證。 天燭峰山泉水公司的高新納濾技術(shù)水處理設(shè)備 98 2.食品方面的應(yīng)用 大豆乳清排放水中低聚糖的回收 大豆蒸煮液的循環(huán)利用 土豆淀粉生產(chǎn)過程排放水的處理 蔬菜汁及果汁的高濃度濃縮 葡萄汁的濃縮制備葡萄酒 奶酪乳清中乳酸的回收 水產(chǎn)加工過程中蛋白質(zhì)的回收和 氨基酸的分離濃縮等 糖溶液的濃縮 單糖的精制 發(fā)酵過程水處理 咖啡萃取液的濃縮 酒精蒸餾排放水的處理 麥芽糖、環(huán)糊精以及天冬酰胺的回收精制 99 3. 醫(yī)藥方面 (1)抗生素的純化和濃縮 方法一:先用納濾膜濃縮再用溶劑萃取 , 調(diào)節(jié)酵液pH值和溫度 , 用納濾濃縮到抗生素的溶解度極限附近 ,小分子的有機(jī)物和鹽進(jìn)入滲透液 , 這一方法可大大提高萃取設(shè)備的生產(chǎn)能力 , 降低溶劑的用量; 方法二:先用溶劑萃取 , 再用納濾膜濃縮 , 從發(fā)酵液中通過澄清和溶劑萃取來分離 , 對萃取液進(jìn)行納濾處理來濃縮抗生素 。 由于溶劑可循環(huán)利用 , 可節(jié)約 80% 的成本 。 100 ( 2)多肽的純化和濃縮 醫(yī)藥工業(yè)中,肽和多肽通常用色譜柱或?qū)游鰪挠袡C(jī)或水溶液中純化,再通過熱蒸發(fā)方式抽真空進(jìn)一步濃縮。由于過低的肽濃度 (%~% ),蒸發(fā)過程持續(xù)時間太長,就可能破壞提純的產(chǎn)品 ,同時消耗大量的有機(jī)水淋洗液。 用納濾代替蒸發(fā) ,可低溫高效進(jìn)行,操作簡便;在濃縮的同時,對多肽進(jìn)行純化,將非常小的有機(jī)污染物和低分子量的鹽分除去 。 101 4.工業(yè)廢水及生活污水的處理 (1)含溶劑廢水的處理 反滲透前加一納濾過程來解決,反滲透后達(dá)不到相分離點或使相分離點不穩(wěn)定 (相分離時間長 ),使得相分離失敗或在相分離糟中分離不完善,因而造成在返回循環(huán)系統(tǒng)時繼續(xù)相分離而污染膜表面的問題。 (2)化學(xué)工業(yè)廢水的處理 NF膜在濃縮廢水中有機(jī)成分的同時,讓鹽分透過,達(dá)到分級分別處理。解決廢水對焚燒爐或曝氣裝置產(chǎn)生腐蝕和微生物不能降解低分子量有機(jī)物的問題。 化學(xué)工業(yè)除廢水處理外,納濾技術(shù)還用于汽油和煤油的分離,甘油的回收和濃縮,膠卷沖洗液中藥劑的回收,造紙工業(yè)排水中木質(zhì)素和木糖的回收,尼龍生產(chǎn)過程排水中己內(nèi)酰胺的濃縮回收等。 102 (3)生活污水的處理 生活污水一般用生物降解/化學(xué)氧化法結(jié)合處理,但氧化劑的浪費太大,殘留物多。因此可以在它們之間加一納濾環(huán)節(jié),使能被微生物降解掉的小分子透過 (Mw100),而截留住不能生物降解的大分子(Mw 100),再經(jīng)化學(xué)氧化器后再生物降解,這樣就可充分利用生物降解作用,節(jié)約氧化劑或活性炭用量,降低最終殘留物含量。 103 (1)含鉻廢水的處理 在制革過程中,多用硫酸鉻進(jìn)行鞣制,但僅 70%左右被利用,故廢水中大量鉻鹽會引起嚴(yán)重的排放問題,因此使鉻鹽回用,不僅經(jīng)濟(jì)效益好,且保護(hù)了環(huán)境。 5.廢液處理和再用 104 ( 2)有機(jī)化工廢液處理 有機(jī)化工廢液的污染性是嚴(yán)重的,應(yīng)嚴(yán)格處理。通常因其含有鹽等而難以處理,用納濾可濃縮這些有機(jī)物,進(jìn)行分別處理。 105 6.納濾其他方面的應(yīng)用 納濾膜在其他方面的應(yīng)用有以下幾方面: ① 從含催化劑的溶劑中回收催化劑; ② 從廢糖液中回收更多的糖; ③ 對糖脫色樹脂再生液進(jìn)行再處理 , 水回用; ④ 從廢酸 、 堿溶液中回收廢酸 、 堿; ⑤ 從含重金屬離子的鹽水中回收溴 。 106 總之,納濾應(yīng)用范圍廣泛,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著,并且納濾技術(shù)已被列入“ 21世紀(jì)水計劃”。為了能盡可能地除去飲用水中全部有機(jī)物而保留部分無機(jī)物,發(fā)展高效去除有機(jī)物的納濾膜 (提高膜分離精度,使它能在百量級分子范圍內(nèi)有 3~4個截留級分,提高膜的耐試劑、耐熱、耐氧化和抗污染等性能,提高通量,降低力 ),是納濾技術(shù)發(fā)展的重要方向 。 107
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