1、膜分離法膜分離法電滲析的原理電滲析的原理反滲透的原理反滲透的原理離子交換膜的選擇透過性離子交換膜的選擇透過性反滲透膜的透過機(jī)理反滲透膜的透過機(jī)理通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)掌握的知識點(diǎn)通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)掌握的知識點(diǎn)：8.1 概述概述8.2 電滲析電滲析 8.3 反滲透反滲透8.4 超過濾超過濾8.5 微微濾濾膜技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用膜生物反應(yīng)器技術(shù)取得間歇發(fā)酵可提高反應(yīng)器效率膜生物反應(yīng)器技術(shù)取得間歇發(fā)酵可提高反應(yīng)器效率15158080倍倍滲透汽化膜分離技術(shù)比傳統(tǒng)共沸蒸餾節(jié)能滲透汽化膜分離技術(shù)比傳統(tǒng)共沸蒸餾節(jié)能6060生產(chǎn)裝置總投資為傳統(tǒng)分離方法總投資的生產(chǎn)裝置總投資為傳統(tǒng)分離方法總投資的404080%80% 650 k

2、cal/l130 kcal/l7 wt%乙醇乙醇1380 kcal/l42 wt%乙醇乙醇93 wt%乙醇乙醇99.8 wt%乙醇乙醇980 kcal/l350 kcal/l(90 % ES)(33 % ES)纖維素纖維素發(fā)酵發(fā)酵蒸餾蒸餾蒸餾蒸餾脫水脫水透醇膜透醇膜60 wt%乙醇乙醇99.8 wt%乙醇乙醇透水膜透水膜傳統(tǒng)過程傳統(tǒng)過程:發(fā)酵速發(fā)酵速率低、能耗大率低、能耗大膜生物反應(yīng)膜生物反應(yīng)器：器：實現(xiàn)連實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，降續(xù)生產(chǎn)，降低操作成本低操作成本國家或地區(qū)國家或地區(qū)沙特沙特中國中國長海長海中國中國長島長島中國中國滄化滄化設(shè)備能力設(shè)備能力m3/d原水含鹽量原水含鹽量mg/L能耗能耗kwh/

3、m3產(chǎn)水成本產(chǎn)水成本RMBRMB/m3嵊泗嵊泗1000噸噸/日反滲透海水淡化裝置日反滲透海水淡化裝置巴黎瓦茲河巴黎瓦茲河梅里市梅里市1414萬萬立方米立方米/ /天的天的納濾廠，每納濾廠，每天為巴黎附天為巴黎附近近5050萬居民萬居民提供提供1414萬噸萬噸飲用水飲用水水水x1x2AB膜進(jìn)料液擴(kuò)散液滲析液接受液電滲析過程示意圖 濃水濃水 陽 膜陽 膜 ,只只允 許 陽 離允 許 陽 離子通過子通過 陰膜陰膜,只允許陰離子通過只允許陰離子通過 電極電極 出水時出水時 陽離子陽離子陰離子陰離子進(jìn)水時進(jìn)水時進(jìn)水進(jìn)水濃水室濃水室淡水室淡水室淡水淡水 離子交換膜具有與離子交換樹脂相同的組離子交換膜具有與

4、離子交換樹脂相同的組成，含有活性基團(tuán)和能使離子透過的細(xì)孔。成，含有活性基團(tuán)和能使離子透過的細(xì)孔。常用的離子交換膜按其選擇透過性可分為常用的離子交換膜按其選擇透過性可分為陽膜、陰膜、復(fù)合膜陽膜、陰膜、復(fù)合膜等數(shù)種等數(shù)種。 陽膜陽膜(cation exchange membrane)含有陽離含有陽離子交換基團(tuán)，在水中交換基團(tuán)發(fā)生離解，使子交換基團(tuán)，在水中交換基團(tuán)發(fā)生離解，使膜上帶有負(fù)電，能排斥水中的陰離子，吸引膜上帶有負(fù)電，能排斥水中的陰離子，吸引水中的陽離子并使其通過。水中的陽離子并使其通過。 陰膜陰膜(anion exchange membrane)含有陰離子交含有陰離子交換基團(tuán)，在水中離解出

5、陰離子，使膜上帶正換基團(tuán)，在水中離解出陰離子，使膜上帶正電，吸引陰離子并使其通過電，吸引陰離子并使其通過。 復(fù)合膜復(fù)合膜 復(fù)合膜由一面陽膜和一面陰膜其間夾一層復(fù)合膜由一面陽膜和一面陰膜其間夾一層極薄的網(wǎng)布做成，具有方向性的電阻。極薄的網(wǎng)布做成，具有方向性的電阻。當(dāng)陽當(dāng)陽膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽極時，膜面朝向陰極，陰膜面朝向陽極時，正、負(fù)正、負(fù)離子都不能透過膜，顯示出很高的電阻。離子都不能透過膜，顯示出很高的電阻。當(dāng)當(dāng)膜的朝向與上述相反時膜的朝向與上述相反時，膜電阻降低，膜兩，膜電阻降低，膜兩側(cè)相應(yīng)的離子進(jìn)入膜中。側(cè)相應(yīng)的離子進(jìn)入膜中。 以以Na+型強(qiáng)酸性離子交換膜（型強(qiáng)酸性離子交換膜（I）浸

6、入）浸入NaCl溶液溶液（ ）中為例。）中為例。 Na+ ICl-I= Na+ Cl- Na+ = Cl- Na+ I= Cl-I+RSO3-I Cl-II2= Cl-I2+ Cl-I RSO3-I Na+II2= Na+I2-Na+I RSO3-I電滲電滲析器析器的組的組裝示裝示意圖意圖36 半透膜半透膜8.3.1 8.3.1 反滲透反滲透(RO)(RO)原理原理反滲透膜的透過機(jī)理反滲透膜的透過機(jī)理8.3.1 8.3.1 反滲透反滲透(RO)(RO)原理原理醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖99 表皮層，孔徑表皮層，孔徑 （820）1010m過渡層，孔徑過渡層，孔徑 2001010m多孔層，孔徑多孔層

7、，孔徑 （10004000）1010m1%顯顯微微鏡鏡下下膜膜的的照照片片進(jìn)水進(jìn)水透過水透過水濃縮水濃縮水耐壓容器耐壓容器透水板透水板半透膜半透膜特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，體積比結(jié)構(gòu)簡單，體積比管式的小。管式的小。（2）管式反滲透膜組件）管式反滲透膜組件 管式膜組件又分為內(nèi)壓式和外壓式 單管式和管束式內(nèi)壓式管式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)壓式管式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖特點(diǎn)特點(diǎn): 水力條件好，安裝、水力條件好，安裝、清洗、維修比較方清洗、維修比較方便。便。 能耐高壓，可以處能耐高壓，可以處理高粘度的原水。理高粘度的原水。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 膜的有效面積小，膜的有效面積小，裝置體積大，而且裝置體積大，而且兩端

8、要較多的聯(lián)結(jié)兩端要較多的聯(lián)結(jié)裝置裝置。 淡水淡水膜表皮層膜表皮層玻璃纖維管玻璃纖維管進(jìn)進(jìn)水水束式外壓式膜組件束式外壓式膜組件 1 1檔圈；檔圈；2 2集水密封環(huán)；集水密封環(huán)；3 3聚氯乙烯燒結(jié)板；聚氯乙烯燒結(jié)板；4 4錐形多孔橡膠塞；錐形多孔橡膠塞；5 5密封管接頭；密封管接頭；6 6進(jìn)水進(jìn)水口；口；7 7殼體；殼體；8 8橡膠膽；橡膠膽；9 9出水口；出水口；1010膜膜元件；元件；1111網(wǎng)套；網(wǎng)套；1212O O形密封圈；形密封圈；1313檔圈槽；檔圈槽；1414淡水出口淡水出口 （3 3）螺旋卷式反滲透膜組件）螺旋卷式反滲透膜組件 密封密封密封密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意

9、圖螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料多孔透水材料膜，上下兩層膜，上下兩層58 膜葉膜葉透水網(wǎng)狀材料透過水透過水濃水濃水進(jìn)水進(jìn)水螺旋卷式膜組件組合示意圖螺旋卷式膜組件組合示意圖膜組件的組裝示意圖膜組件的組裝示意圖 進(jìn)進(jìn)水水口口耐壓耐壓容器容器連連接接器器膜膜組組件件密密封封圈圈端端蓋蓋透透過過液液濃濃縮縮液液FLASHFLASH工工業(yè)業(yè)應(yīng)應(yīng)用用的的反反滲滲透透裝裝置置工業(yè)工業(yè)應(yīng)用應(yīng)用的反的反滲透滲透裝置裝置的膜的膜組件組件之間之間的連的連接接中空纖維反滲透組件簡圖中空纖維反滲透組件簡圖 進(jìn)水濃水濃水透過水透過水多孔進(jìn)水管多孔進(jìn)水管濃水出口濃水出口 淡水出口淡水出口密封密封中空纖維膜中空

10、纖維膜 外徑外徑50200 內(nèi)徑內(nèi)徑2542密封密封耐壓容器耐壓容器（4）中空纖維式反滲透膜組件）中空纖維式反滲透膜組件 反滲透膜工藝系統(tǒng)圖反滲透膜工藝系統(tǒng)圖 1-電解氯發(fā)生器；2-復(fù)層過濾器；3-過濾水槽；4-增壓泵；5-內(nèi)裝式過濾器；6-第一級高壓泵電機(jī)；7-中空纖維型組件；8-螺旋卷式組件；9-能量回收透平機(jī)；10-中間槽；11-第二級高壓泵；12-室內(nèi)設(shè)備一級一段的不同方式一級一段連續(xù)式一級一段連續(xù)式 一級一段循環(huán)式一級一段循環(huán)式 可保證出水水質(zhì)，可保證出水水質(zhì)，但水回收率低但水回收率低可以提高水的回收可以提高水的回收率，但出水水質(zhì)有率，但出水水質(zhì)有可能下降可能下降一級多段連續(xù)式一級多

11、段連續(xù)式 水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利水回收率高，濃縮液量少，濃度高，有利于回收其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。于回收其中的有用物質(zhì)。但出水水質(zhì)差。一級多段循環(huán)式 濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。濃縮液濃度高，出水水質(zhì)較好。二級五段連續(xù)式第二級第二級 氣體反沖洗狀態(tài)內(nèi)壓膜清洗 NoImageNoImage外壓膜清洗 中空纖維膜的中空纖維膜的清洗清洗 超過濾原理示意圖超過濾原理示意圖 超過濾簡稱超濾，它同反滲透一樣，超過濾簡稱超濾，它同反滲透一樣，都是利用膜來分離廢水中溶解的物質(zhì)。都是利用膜來分離廢水中溶解的物質(zhì)。 超濾與反滲透的共同點(diǎn)：超濾與反滲透的共同點(diǎn)：兩種過程的動力同是兩種過程的動力同是溶液的壓力溶液的壓力，在，在溶液的壓力下，溶劑的分子通過薄膜，溶液的壓力下，溶劑的分子通過薄膜，而溶解的物質(zhì)被阻滯在膜表面上。而溶解的物質(zhì)被阻滯在膜表面上。90 CMF技術(shù)技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用 污水處理中水回用污水處理中水回用地下水、地下水、 地表水凈化地表水凈化 大型大型RO系統(tǒng)系統(tǒng) 前預(yù)處理前預(yù)處理 海水淡化系統(tǒng)海水淡化系統(tǒng) 前級預(yù)處理前級預(yù)處理 飲料澄清除濁飲料澄清除濁膜過程膜過程推動力推動力傳質(zhì)機(jī)理傳質(zhì)機(jī)理透過物及其透過物及其尺寸尺寸截留物截留物膜類型膜類型電滲析電滲析電位差電位差離子選擇性離子選擇性透過透過溶解性無機(jī)溶解性無機(jī)物物非電解