❶ PVC中空纖維超濾膜的制備工藝
六、超濾膜在水處理應用中的工藝 1、前處理 超濾法在水處理及其他工業凈化、濃縮、分離過程中,可以作為工藝過程的預處理,也可以作為工藝過程的深度處理。在廣泛應用的水處理工藝過程中,常作為深度凈化的手段。根據中空纖維超濾膜的特性,有一定的供水前處理要求。因為水中的懸浮物、膠體、微生物和其他雜質會附於膜表面,而使膜受到污染。由於超濾膜水通量比較大,被截留雜質在膜表面上的濃度迅速增大產生所謂濃度極化現象,更為嚴重的是有一些很細小的微粒會進入膜孔內而堵塞水通道。另外,水中微生物及其新陳代謝產物生成粘性物質也會附著在膜表面。這些因素都會導致超濾膜透水率的下降以及分離性能的變化。同時對超濾供水溫度、PH值和濃度等也有一定限度的要求。因此對超濾供水必須進行適當的預處理和調整水質,滿足供水要求條件,以延長超濾膜的使用壽命,降低水處理的費用。 A、微生物(細菌、藻類)的殺滅: 當水中含有微生物時,在進入前處理系統後,部分被截留微生物可能粘附在前處理系統,如多介質過濾器的介質表面。當粘附在超濾膜表面時生長繁殖,可能使微孔完全堵塞,甚至使中空纖維內腔完全堵塞。微生物的存在對中空纖維超濾膜的危害性是極為嚴重的。除去原水中的細菌及藻類等微生物必須重視。在水處理工程中通常加入NaClO、O3等氧化劑,濃度一般為1~5mg/l。此外,紫外殺菌也可使用。在實驗室中對中空纖維超濾膜組件進行滅菌處理,可以用雙氧水(H2O2)或者高錳酸鉀水溶液循環處理30~60min。殺滅微生物處理僅可殺滅微生物,但並不能從水中去除微生物,僅僅防止了微生物的滋長。 B、降低進水混濁度: 當水中含有懸浮物、膠體、微生物和其他雜質時,都會使水產生一定程度的混濁,該混濁物對透過光線會產生阻礙作用,這種光學效應與雜質的多少,大小及形狀有關系。衡量水的混濁度一般以蝕度表示,並規定1mg/lSiO2所產生的濁度為1度,度數越大,說明含雜量越多。在不同領域對供水濁度有不同的要求,例如,對一般生活用水,濁度不應大於5度。由於濁度的測量是把光線透過原水測量被水中顆粒物反射出的光量、顏色、不透明性,顆粒的大小、數量和形狀均影響測定,濁度與懸浮物固體的關系是隨機的。對於小於若干微米的微粒,濁度並不能反映。 在膜法處理中,精密的微結構,截留分子級甚至離子級的微粒,用濁度來反映水質明顯是不精確的。為了預測原水污染的傾向,開發了SDI值試驗。 SDI值主要用於檢測水中膠體和懸浮物等微粒的多少,是表徵系統進水水質的重要指標。SDI值的確定方法一般是用孔徑為0.45μm微孔濾膜在0.21MPa恆定水流壓水力下,首先記錄通水開始濾過500ml水樣所需的時間t0,然後在相同條件下繼續通水15min,再次記錄濾過500ml 水樣所需時間t15,然後根據下式計算: SDI=(1-t0/t15)×100/15 水中SDI的值的大小大致可反映膠體污染程度。井水的SDI<3,地表水SDI在5以上,SDI極限值為6.66……,即需進行預處理。 超濾技術對SDI值的降低最為有效,經中空纖維超濾膜處理水的SDI=0,但當SDI過大時,特別是較大顆粒對中空纖維超濾膜有嚴重的污染,在超濾工藝中,必須進行預處理,即採用石英砂、活性炭或裝有多種濾料的過濾器過濾,至於採取何種處理工藝尚無固定的模式,這是因為供水來源不同,因而預處理方法也各異。例如,對於具有較低濁度的自來水或地下水,採用5~10μm的精密過濾器(如蜂房式、熔噴式及PE燒結管等),一般可降低到5左右。在精密過濾器之前,還必須投加絮凝劑和放置雙層或多層介質過濾器過濾,一般情況下,過濾速度不超過10m/h,以7~8m/h為宜,濾水速度越慢,過濾水質量越好。 C、懸浮物和膠體物質的去除: 對於粒徑5μm以上的雜質,可以選用5μm過濾精度的濾器去除,但對於0.3~5μm間的微細顆粒和膠體,利用上述常規的過濾技術很難去除。雖然超濾對這些微粒和膠體有絕對的去除作用,但對中空纖維超濾膜的危害是極為嚴重的。特別是膠體粒子帶有電荷,是物質分子和離子的聚合體,膠體所以能在水中穩定存在,主要是同性電荷的膠體粒子相互排斥的結果。向原水中加入與膠體粒子電性相反的荷電物質(絮凝劑)以打破膠體粒子的穩定性,使帶荷電的膠體粒子中和成電中性而使分散的膠體粒子凝聚成大的團塊,而後利用過濾或沉降便可以比較容易去除。常用的絮凝劑有無機電解質,如硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸亞鐵和氯化鐵。有機絮凝劑如聚丙稀醯胺、聚丙稀酸鈉、聚乙稀亞胺等。由於有機絮凝劑高分子聚合物能通過中和膠粒表面電荷,形成氫鍵和「搭橋」使凝聚沉降在短時間內完成,從而使水質得到較大改善,故近年來高分子絮凝劑有取代無機絮凝劑的趨勢。 在絮凝劑加入的同時,可加入助凝劑,如PH調節劑石灰、碳酸鈉、氧化劑氯和漂白粉,加固劑水下班及吸附劑聚丙稀醯胺等,提高混凝效果。 絮凝劑常配製成水溶液,利用計量泵加入,也可使用安裝在供水管道上的噴射器直接將其只入水處理系統。 D、可溶性有機物的去除: 可溶性有機物用絮凝沉降、多介質過濾以及超濾均無法徹底去除。目前多採用氧化法或者吸咐法。(1)氧化法 利用氯或次氯酸鈉(NaClO)進行氧化,對除去可溶性有機物效果比較好,另外臭氧(O3)和高錳酸鉀(KMnO4)也是比較好的氧化劑,但成本略高。(2)吸附法 利用活性炭或大孔吸附樹脂可以有效除去可溶性有機物。但對於難以吸附的醇、酚等仍需採用氧化法處理。 E、供水水質調整:(1)供水溫度的調整 超濾膜透水性能的發揮與溫度高低有直接的關系,超濾膜組件標定的透水速率一般是用純水在25℃條件下測試的,超濾膜的透水速率與溫度成正比,溫度系數約為0.02/1℃,即溫度每升高1℃,透水速率約相應增加2.0%。因此當供水溫度較低時(如<5℃),可採用某種升溫措施,使其在較高溫度下運行,以提高工作效率。但當溫度過高時,同樣對膜不利,會導致膜性能的變化,對此,可採用冷卻措施,降低供水溫度。(2)供水PH值的調整 用不同材料製成的超濾膜對PH值的適應范圍不同,例如醋酸纖維素適合PH=4~6,PAN和PVDF等膜,可在PH=2~12的范圍內使用,如果進水超過使用范圍,需要加以調整,目前常用的PH調節劑主要有酸(HCl 和H2SO4)等和鹼(NaOH等)。 由於溶液中無機鹽可以透過超濾膜,不存在無機鹽的濃度極化和結垢問題,因此在預處理水質調整過程中一般不考慮它們對膜的影響,而重點防範的是膠質層的生成、膜污染和堵塞的問題。
❷ 同問膜分離技術有哪些優點及不足
利用固體薄膜對混合物組分的選擇性透過的性能使混合物分離的過程。特點:能耗低,方便等專。
(1)反滲屬透
反滲透是利用反滲透膜選擇性即只能透過溶劑(通常是水)的性質,對溶液施加壓力,克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。可用於從水溶液中將水分離出來,海水和苦鹹水的淡化是反滲透最主要的應用,目前技術比較成熟,應用十分廣泛。
(2)超濾
應用孔徑為10Å到200Å
(或更大)的超濾膜來過濾含有大分子或微細粒子的溶液,使大分子或微細粒子從溶液中分離出來的過程叫超濾。與反滲透類似,超濾的推動力也是壓差,在溶液側加壓,使溶劑透過膜。與反滲透不同,在超濾過程中,小分子溶質與溶劑一起通過超濾膜。超濾用於從水溶液中分離高分子化合物和微細粒子,採用具有適當孔徑的超濾膜,可以用超濾進行不同分子量和形狀的大分子物質的分離。目前超濾的應用,特別是用於生物與生化產物分離的研究十分活躍。(3)微濾
微濾與超濾的原理相同,它是利用孔徑大於0.02µ直到10µ的多孔膜來過濾含有微粒的溶液,將微粒從溶液中除去。
海水淡化;混合氣體中分離H2等。
❸ 透化的原理和應用是什麼
血液透析(Hemodialysis,HD)通過其生物物理機制,完成對溶質及水的清除和轉運,其基本原理是通過彌散(Diffusion)、對流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各種內源性和外源性「毒素」;通過超濾(Ultrafiltration)和滲透(Osmosis)清除體內瀦留的水分,同時糾正電解質和酸鹼失衡,使機體內環境接近正常從而達到治療的目的。
1. 溶質轉運
a. 彌散轉運
溶質依靠濃度梯度從高濃度一側向低濃度一側轉運,稱此現象為彌散。溶質的彌散轉運能源來自溶質的分子或微粒自身的不規則運動(布朗運動)。在兩種溶液之間放置半透膜,溶質通過半透膜從高濃度溶液向低濃度溶液中運動,稱為透析。這種運動的動力是濃度梯度。HD的溶質交換主要是通過彌散轉運來完成的。血液中的代謝廢物向透析液側移動,從而減輕尿毒症症狀;透析液中鈣離子和鹼基移入血液中,以補充血液的不足。為敘述方便,一般提到的是凈物質轉運,實際上通過膜的溶質交換是雙向性的。
b. 對流轉運
溶質伴隨含有該溶質的溶劑一起通過半透膜的移動,稱對流。溶質和溶劑一起移動是磨擦力作用的結果。不受溶質分子量和其濃度梯度差的影響。跨膜的動力是膜兩側的水壓差,即所謂溶質牽引作用(Solvent Drag)。HD和血液過濾(Hemofiltration,HF)時,水分從血液側向透析側或濾液側移動(超濾)時,同時攜帶水分中的溶質通過透析膜。超濾液中的溶質轉運,就是通過對流的原理進行的。反映溶質在超濾時可被濾過膜清除的指標是篩選系數,它是超濾液中某溶質的濃度除以其血中濃度。因此,利用對流清除溶質的效果主要由超濾率和膜對此溶質篩選系數決定。
c. 吸附
吸附是通過正負電荷的相互作用或范德華(Van der Wassls)力和透析膜表面的親水性基團選擇性吸附某些蛋白質、毒物及葯物(如b2-M、補體、炎症介質、內毒素等)。膜吸附蛋白質後可使溶質的擴散清除率降低。在血液透析過程中,血液中某些異常升高的蛋白質、毒物和葯物等選擇性地吸附於透析膜表面,使這些致病物質被清除,從而達到治療目的。
2. 水的轉運
液體在水力學壓力梯度或滲透壓梯度作用下通過半透膜的運動,稱超濾。臨床透析時,超濾是指水分從血液側向透析液側移動;反之,如果水分從透析液側向血液側移動,則稱反超濾。
3. 酸鹼平衡紊亂的糾正
透析患者每天因食物代謝產生50~100mEq的非揮發性酸,由於患者的腎功能障礙,這些酸性物質不能排出體外,只能由體內的鹼基中和。體內中和酸性產物的主要物質是碳酸氫鹽,因此尿毒症患者血漿中的H2CO3濃度常降低,平均為20~ 22mEq/L左右。透析時常利用透析液中較血液濃度高的鹼基彌散入血來中和體內的酸性產物。
二 影響透析效率的因素
1. 透析器類型
目前各種類型透析器對中、小分子物質的清除以及對水分超濾的效率較大程度上取決於透析膜性能。如聚碸膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和聚丙烯膜等對中分子物資和水分清除效果優於銅仿膜透析器。此外,透析效率尚與透析器有效透析面積成正比。一般應選用透析面積為1.2~1.5m2的透析器為宜。
2. 透析時間
透析時間與透析效率呈正比。使用中空纖維透析器,一般每周透析時間為12~15h。
3. 血液和透析液的流量
每分鍾流入透析器內的血液和透析液流量與透析效果密切相關。HD過程中,體內某些代謝產物如肌酐或尿素氮的清除率,一般可由簡化的清除率公式計算:
清除率=
Ci=某溶質流入透析器濃度;
Co=某容質流出透析器的濃度;
QB=入透析器的血流量(ml/min )。
從公式中可以看出:(1)血流量越大,清除率越高;(2)在透析過程中,血液內某一溶質的清除與該物質在血液側與透析液側的濃度的梯度差呈正比,為保持最大的濃度梯度差,可以增加透析液流量。此外,清除效果尚與透析液通過透析器時接觸透析膜的量、面積、時間有關。血流與透析液在透析器內反向流動,可增加接觸時間。故透析液流量亦直接影響溶質的清除。常規HD要求血流量為200~ 300ml/min,透析液流量為500ml/min。若能提高血流量至300ml/min,或必要時提高透析液流量至600~ 800ml/min,則更可提高透析效率。
4. 跨膜壓力
HD過程中體內水分的清除,主要靠超濾作用。超濾率與跨膜壓(TMP)密切相關。TMP越大,超濾作用越強。在常規HD時為擴大TMP,一般在透析液側加上負壓,通常為20~ 26.6kPa(150~200mmHg),使水分從血液側迅速向透析液側流動。因此,在透析過程中,及時調節TMP甚為重要。血壓正常患者,在血流量為200ml/min時,入口端平均動脈壓(MAP)小於10.6~12kPa(80~ 90mmHg)。而出口端MAP小於6.6~ 8kPa(50~60mmHg)。
❹ 如圖是與水有關的3個實驗.請回答下列問題:(1)A中燒瓶里的水只發生了______變化(填「物理」或「化學
(1)蒸餾過程中,只是水的狀態發生改變,沒有新物質生成,屬於物理變化;
(2)由水電解實驗的現象可知電源負極相連的試管內產生氫氣,與電源正極相連的試管內產生氧氣,反應的化學方程式為2H2O
通電 | .
❺ 如何聚沉水中懸浮物的方法
第1節 吸附法
一、 吸附原理
二、 影響吸附的因素
三、 吸附劑
四、 吸附工藝和設備
五、 吸附法在污水處理中的應用
一、吸附原理
固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附,將在第二節中討論。
物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。在污水處理中,多數情況下,往往是幾種吸附的綜合結果。
一定的吸附劑所吸附物質的數量與此物質的性質及其濃度和溫度有關。表明被吸附物的量與濃度之間的關系式稱為吸附等溫式。目前常用的公式有二:弗勞德利希(Freundlich)吸附等溫式,朗格繆爾(Langrnuir)吸附等溫式。
二、影響吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。固體吸附劑吸附能力的大小可用吸附量來衡量。吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量。在水處理中,吸附速度決定了污水需要與吸附劑接觸的時間。吸附速度快,則所需的接觸時間就短,吸附設備的容積就小。
多孔性吸附劑的吸附過程基本上可分為三個階段:顆粒外部擴散階段,即吸附質從溶液中擴散到吸附劑表面;孔隙擴散階段,即吸附質在吸附劑孔隙中繼續向吸附點擴散;吸附反應階段,吸附質被吸附在吸附劑孔隙內的吸附點表面。一般,吸附速度主要取決於外部擴散速度和孔隙擴散速度。
顆粒外部擴散速度與溶液濃度成正比,也與吸附劑的比表面積的大小成正比。因此吸附劑顆粒直徑越小,外部擴散速度越快。同時,增加溶液與顆粒間的相對運動速度,也可以提高外部擴散速度。
孔隙擴散速度與吸附劑孔隙的大小和結構,吸附質顆粒的大小和結構等因素有關。一般,吸附劑顆粒越小,孔隙擴散速度越快。
吸附劑的物理化學性質和吸附質的物理化學性質對吸附有很大影響。一般,極性分子(或離子)型的吸附劑容易吸附極性分子(或離子)型的吸附質;非極性分子型的吸附劑容易吸附非極性的吸附質。同時,吸附質的溶解度越低,越容易被吸附。吸附質的濃度增加,吸附量也隨之增加。
污水的pH值對吸附也有影響,活性炭一般在酸性條件下比在鹼性條件下有較高的吸附量。吸附反應通常是放熱反應,因此溫度低對吸附反應有利。
三、吸附劑
吸附劑的種類很多。常用是活性炭和腐植酸類吸附劑。
1.活性炭
在生產中應用的活性炭的種類很多。一般都製成粉末狀或顆粒狀。粉末狀的活性炭吸附能力強,制備容易,價格較低,但再生困難,一般不能重復使用。顆粒狀的活性炭價格較貴,但可再生後重復使用,並且使用時的勞動條件較好,操作管理方便。因此在水處理中較多採用顆粒狀活性炭。
活性炭的比表面積可達800—2000m2/g,有很高的吸附能力。
顆粒狀活性炭在使用一段時間後,吸附了大量吸附質,逐步趨向飽和並喪失工作能力,此時應進行更換或再生。再生是在吸附劑本身的結構基本不發生變化的情況下,用某種方法將吸附質從吸附劑微孔中除去,恢復它的吸附能力。活性炭的再生方法主要有:
(1)加熱再生法 在高溫條件下,提高了吸附質分子的能量,使其易於從活性炭的活性點脫離;而吸附的有機物則在高溫下氧化和分解,成為氣態逸出或斷裂成低分子。活性炭的再生一般用多段式再生爐。爐內供應微量氧氣,使進行氧化反應而又不致使炭燃燒損失。
(2)化學再生法 通過化學反應,使吸附質轉化為易溶於水的物質而解吸下來。例如,吸附了苯酚的活性炭,可用氫氧化鈉溶液浸泡,使形成酚鈉鹽而解吸。
濕式氧化法也是化學再生法,主要用於再生粉末狀活性炭。
在我國,目前活性炭的供應較緊張,再生的設備較少,再生費用較貴,限制了活性炭的廣泛使用。
2.腐植酸類吸附劑
用作吸附劑的腐植酸類物質主要有:天然的富含腐植酸的風化煤、泥煤、褐煤等,它們可以直接使用或經簡單處理後使用;將富含腐植酸的物質用適當的粘合劑制備成的腐植酸系樹脂。
腐植酸類物質能吸附工業廢水中的許多金屬離子,如汞、鉻、鋅、鎘、鉛、銅等。腐植酸類物質在吸附重金屬離子後,可以用H2SO4、HCI、NaCl等進行解吸。目前,這方面的應用還處於試驗、研究階段,還存在吸附(交換)容量不高,適用的pH值范圍較窄,機械強度低等問題,需要進一步研究和解決。
四、吸附工藝和設備
吸附的操作方式分為間歇式和連續式。間歇式是將廢水和吸附劑放在吸附池內進行攪拌30min左右,然後靜置沉澱,排除澄清液。間歇式吸附主要用於小量廢水的處理和實驗研究,在生產上一般要用兩個吸附池、交換工作。在一般情況下,都採用連續的方式。
連續吸附可以採用固定床、移動床和流化床。固定床連續吸附方式是廢水處理中最常用的。吸附劑固定填放在吸附柱(或塔)中,所以叫固定床。移動床連續吸附是指在操作過程中定期地將接近飽和的一部分吸附劑從吸附柱排出,並同時將等量的新鮮吸附劑加入柱中。所謂流化床是指吸附劑在吸附柱內處於膨脹狀態,懸浮於由下而上的水流中。由於移動床和流化床的操作較復雜,在廢水處理中較少使用。
在一般的連續式固定床吸附柱中,吸附劑的總厚度為3~5m,分成幾個柱串聯工作,每個柱的吸附劑厚度為1~2m。廢水從上向下過濾,過濾速度在4~15m/h之間,接觸時間一般不大於30~60min。為防止吸附劑層的堵塞,含懸浮物的廢水一般先應經過砂濾,再進行吸附處理。吸附柱在工作過程中,上部吸附劑層的吸附質濃度逐漸增高,達到飽和而失去繼續吸附的能力。隨著運行時間的推移,上部飽和區高度增加而下部新鮮吸附層的高度則不斷減小,直至全部吸附劑都達到飽和,出水濃度與進水濃度相等,吸附柱全部喪失工作能力。
在實際操作中,吸附柱達到完全飽和及出水濃度與進水濃度相等是不可能的,也是不允許的。通常是根據對出水水質的要求,規定一個出水含污染物質的允許濃度值。當運行中出水達到這一規定值時,即認為吸附層已達到「穿透」,這一吸附柱便停止工作,進行吸附劑的更換。
五、吸附法在污水處理中的應用
由於吸附法對進水的預處理要求高,吸附劑的價格昂貴,因此在廢水處理中,吸附法主要用來去除廢水中的微量污染物,達到深度凈化的目的。如:廢水中少量重金屬離子的去除、少量有害的生物難降解有機物的去除、脫色除臭等。
第2節 離子交換法
離子交換法是水處理中軟化和除鹽的主要方法之一。在廢水處理中,主要用於去除廢水中的金屬離子。離子交換的實質是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應,是一種特殊的吸附過程,通常是可逆性化學吸附。
離子交換劑
水處理中用的離子交換劑有磺化煤和離子交換樹脂。磺化煤利用天然煤為原料,經濃硫酸磺化處理後製成,但交換容量低,機械強度差,化學穩定性較差,已逐漸為離子交換樹脂所取代。
離子交換樹脂是人工合成的高分子聚合物,由樹脂本體(又稱母體或骨架)和活性基團兩個部分組成。生產離子交換劑的樹脂母體最常見的是苯乙烯的聚合物,是線性結構的高分子有機化合物。在原料中,常加上一定數量的二乙烯苯做交聯劑,使線狀聚合物之間相互交聯,成立體網狀結構。樹脂的外形呈球狀顆粒,粒徑為:0.6~1.2mm(大粒徑樹脂),0.3~0.6mm(中粒徑樹脂),或0.02~0.1mm(小粒徑樹脂)。樹脂本身不是離子化合物,並無離子交換能力,需經適當處理加上活性基團後,才具有離子交換能力。活性基團由固定離子和活動離子組成。固定離子固定在樹脂的網狀骨架上,活動離子(或稱交換離子)則依靠靜電引力與固定離子結合在一起,二者電性相反電荷相等。
離子交換樹脂按樹脂的類型和孔結構的不同可分為:凝膠型樹脂、大孔型樹脂、多孔凝膠型樹脂、巨孔型(MR型)樹脂和高巨孔型(超MR型)樹脂等。
第3節 萃取法
在化工上,用適當的溶劑分離混合物的過程叫萃取。當混合物為溶液時叫液—液萃取,當混合物為固體時叫固—液萃取;使用的溶劑叫萃取劑,提出的物質叫萃取物,在廢水處理上,利用廢水中的雜質在水中和有機萃取劑中溶解度的不同,可以採用萃取的方法,將雜質提取出來。例如含酚濃度較高的廢水。由於酚在有機溶劑中的溶解度遠遠高於在水中的溶解度,我們可以利用酚的這種性質以及有機溶劑(如:油)與水不相溶的性質,選用適當的有機溶劑從廢水中把有害物質酚提取出來。
用萃取法處理廢水時,有三個步驟:①把萃取劑加入廢水,並使它們充分接觸,有害物質作為萃取物從廢水中轉移到萃取劑中;②把萃取劑和廢水分離開來,廢水就得到了處理。也可以再進一步接受其他的處理;③把萃取物從萃取劑中分離出來,使有害物質成為有用的副產品,而萃取劑則可回用於萃取過程才算,在技術上已經成立;其次,是經濟上的考慮。技術上可靠,經濟上合理,生產才能採用。
在化工上常使用「相」這個名詞。「相」是一個均勻物質,具有組成相同和性質相同的特徵。如在一個物質體系裡同時存在界面明確的兩部分物質,這兩部分物質就抽象地叫做兩個相。例如,油和水混在一起,即使劇烈攪拌,油滴分散在水中,油水之間仍然存在明確的界面,我們就說這是存在水相和油相。一個物質體系裡的兩個相,常常一個呈連續狀態而另一個呈分散狀態,呈連續狀態的叫連續相,呈分散狀態的叫分散相。一個物質體系的相數並無限制。
第4節 膜析法
一、 滲析法
二、 反滲透法
三、 超過濾法
膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質的方法的統稱。目前有擴散滲析法(滲析法)、電滲析法、反滲透法和超過濾法等。
一、滲析法
人們早就發現,一些動物膜,如膀胱膜、羊皮紙(一種把羊皮刮薄做成的紙),有分隔水溶液中某些溶解物質(溶質)的作用。例如,食鹽能透過羊皮紙,而糖、澱粉、樹膠等則不能。如果用羊皮紙或其他半透膜包裹一個穿孔杯,杯中滿盛鹽水,放在一個盛放清水的燒杯中,隔上一段時間,我們會發現燒杯內的清水帶有鹹味,表明鹽的分子已經透過羊皮紙或半透膜進入清水。如果把穿孔杯中的鹽水換成糖水,則會發現燒杯中的清水不會帶甜味。顯然,如果把鹽和糖的混合液放在穿孔杯內,並不斷地更換燒杯里的清水,就能把穿孔杯中混合液內的食鹽基本上都分離出來,使混合液中的糖和鹽得到分離。這種方法叫滲析法。起滲析作用的薄膜,因對溶質的滲透性有選擇作用,故叫半透膜。近年來半透膜有很大的發展,出現很多由高分子化合物製造的人造薄膜,不同的薄膜有不同的選擇滲析性。半透膜的滲析作用有三種類型:①依靠薄膜中「孔道」的大,小分離大小不同的分子或粒子;②依靠薄膜的離子結構分離性質不同的離子,例如用陽離子交換樹脂做成的薄膜可以透過陽離子,叫陽離子交換膜,用陰離子樹脂做成的薄膜可以透過陰離子,叫陰離子交換膜;③依靠薄膜:的有選擇的溶解性分離某些物質,例如醋酸纖維膜有溶解某些液體和氣體的性能,而使這些物質透過薄膜。一種薄膜只要具備上述三種作用之一,就能有選擇地讓某些物質透過而成為半透膜。在廢水處理中最常用的半透膜是離子交換膜。
二、反滲透法
反滲透法是一種藉助壓力促使水分子反向滲透,以濃縮溶液或廢水的方法。
如果將純水和鹽水用半透膜隔開,此半透膜只有水分子能夠透過而其他溶質不能透過,則水分子將透過半透膜進人溶液(鹽水),溶液逐漸從濃變稀,液面則不斷上升,直到某一定值為止。這個現象叫滲透,高出於水面的水柱高度(決定於鹽水的濃度)是由於溶液的滲透壓所致。可以理解,如果我們向溶液的一側施加壓力,並且超過它的滲透壓,則溶液中的水就會透過半透膜,流向純水一側,而溶質被截留在溶液一側,這種方法就是反滲透法(或稱逆滲透法)。
近年來,由於反滲透膜材料和製造技術的發展以及新型裝置的不斷開發和運行經驗的積累,反滲透技術的發展非常迅速,已廣泛用於水的淡化、除鹽和製取純水等,還能用以去除水中的細菌和病毒。但反滲透法所需的壓力較高,工作壓力要比滲透壓力大幾十倍。即使是改進的復合膜,正常工作壓力也需1.5MPa左右。同時,為了保證反滲透裝置的正常運行和延長膜的壽命,在反滲透裝置前必須有充分的預處理裝置。
反滲透裝置一般都由專門的廠家製成成套設備後出售。在生產中,根據需要予以選用。
三、超過濾法
超過濾法與反滲透法相似。但超濾膜的微孔孔徑比反滲透膜大,在0.005—1um之間。超濾的過程並不是單純的機械截留,物理篩分,而是存在著以下三種作用:①溶質在膜表面和微孔孔壁上發生吸附;②溶質的粒徑大小與膜孔徑相仿,溶質嵌在孔中,引起阻塞;③溶質的粒徑大於膜孔徑,溶質在膜表面被機械截留,實現篩分。毫無疑問,我們應力求避免在孔壁上的吸附和膜孔的阻塞,應選用與被分離溶質之間相互作用弱和膜孔結構是外密內疏的不對稱構造的超濾膜。
超濾的過程是動態過濾,即在超濾膜的表面既受到垂直於膜面的壓力,使水分子得以透過膜面並與被截留物質分離,同時又產生一個與膜表面平行的切向力,以將截留在膜表面的物質沖開。所以,超濾運行的周期可以較長。在運行方面,還可短時間地停止透水而增加切面流速,即可達到沖洗膜面的效果,使透水率得到恢復。這樣的運行方式,使超濾(膜)—活性污泥法這種新型的處理工藝得以實施和發展。
在廢水處理中,超過濾法目前主要用於分離有機的溶解物,如澱粉、蛋白質、樹膠、油漆等。超過濾法所需的壓力比反滲透法要低,一般為0.1—0.7MPa。
❻ 商用凈水器的商用凈水器過濾膜過濾原理
超濾是一種利用膜分離技術的篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定超濾不銹鋼凈水機的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。 每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。 1、超濾膜的制水流程 自來水先進入超濾膜管內,在水壓差的作用下,膜表面上密布的許多0.01微米的微孔只允許水分子、有益礦物質和微量元素透過,成為凈化水。而細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮物、大分子有機物等有害物質則被截留在超濾膜管內,在超濾膜進行沖洗時排出。 2、超濾膜沖洗流程 超濾膜使用一段時間後,被截留下來的細菌、鐵銹、膠體、懸浮物、大分子有機物等有害物質會依附在超濾膜的內表面,使超濾膜的產水量逐漸下降,尤其是自來水質污染嚴重時,更易引起超濾膜的堵塞,定期對超濾膜進行沖洗可有效恢復膜的產水量。 3、超濾膜濾芯 將成束的超濾膜絲經過澆鑄工藝後製成如下圖所示的超濾芯,濾芯由ABS外殼、外殼兩端的環氧封頭和成束的超濾膜絲三部分組成。環氧封頭填充了膜絲與膜絲之間的空隙,形成原液與透過液之間的隔離,原液首先進入超濾膜孔內,經超濾膜過濾後成為透過液,防止了原液不經過濾直接進入到透過液中。 4、超濾膜濾芯膜絲總面積的計算: 在單位膜絲面積產水量不變的情況下,濾芯裝填的膜面積越大,則濾芯的總產水量越多, S內=πdL×n S外=πDL×n 其中:S內為膜絲總內表面積,d為超濾膜絲的內徑; S外為膜絲總外表面積,D為超濾膜絲的外徑; L為超濾膜絲的長度; n為超濾膜絲的根數。 內壓式和外壓式中空纖維超濾膜 一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成,一般將中空纖維膜內徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜,毛細管式超濾膜因內徑較大,不易被大顆粒物質堵塞。 1. 流量范圍:40~2400 m3/h 2. 過濾精度: 100~2000 μm 3. 工作壓力:0.1~1.6 MPa 4. 壓力損失:≤ 0.016 MPa 5. 排污閥口徑: DN 50 mm 6. 排污時間:10~60 s 7. 排污耗水量: <1% 8. 適用溫度:≤ 85 ℃ 9. 電源:交流三相380V/50Hz 10.控制界面:數顯、旋鈕、開關 11.濾網類型: 316不銹鋼 
❼ 何謂透析在實際工作中的應用及原理如何
血液透析(Hemodialysis,HD)通過其生物物理機制,完成對溶質及水的清除和轉運,其基本原理是通過彌散(Diffusion)、對流(Convection)及吸附(Absorption)清除血液中各種內源性和外源性「毒素」;通過超濾(Ultrafiltration)和滲透(Osmosis)清除體內瀦留的水分,同時糾正電解質和酸鹼失衡,使機體內環境接近正常從而達到治療的目的。 1. 溶質轉運 a. 彌散轉運 溶質依靠濃度梯度從高濃度一側向低濃度一側轉運,稱此現象為彌散。溶質的彌散轉運能源來自溶質的分子或微粒自身的不規則運動(布朗運動)。在兩種溶液之間放置半透膜,溶質通過半透膜從高濃度溶液向低濃度溶液中運動,稱為透析。這種運動的動力是濃度梯度。HD的溶質交換主要是通過彌散轉運來完成的。血液中的代謝廢物向透析液側移動,從而減輕尿毒症症狀;透析液中鈣離子和鹼基移入血液中,以補充血液的不足。為敘述方便,一般提到的是凈物質轉運,實際上通過膜的溶質交換是雙向性的。 b. 對流轉運 溶質伴隨含有該溶質的溶劑一起通過半透膜的移動,稱對流。溶質和溶劑一起移動是磨擦力作用的結果。不受溶質分子量和其濃度梯度差的影響。跨膜的動力是膜兩側的水壓差,即所謂溶質牽引作用(Solvent Drag)。HD和血液過濾(Hemofiltration,HF)時,水分從血液側向透析側或濾液側移動(超濾)時,同時攜帶水分中的溶質通過透析膜。超濾液中的溶質轉運,就是通過對流的原理進行的。反映溶質在超濾時可被濾過膜清除的指標是篩選系數,它是超濾液中某溶質的濃度除以其血中濃度。因此,利用對流清除溶質的效果主要由超濾率和膜對此溶質篩選系數決定。 c. 吸附 吸附是通過正負電荷的相互作用或范德華(Van der Wassls)力和透析膜表面的親水性基團選擇性吸附某些蛋白質、毒物及葯物(如b2-M、補體、炎症介質、內毒素等)。膜吸附蛋白質後可使溶質的擴散清除率降低。在血液透析過程中,血液中某些異常升高的蛋白質、毒物和葯物等選擇性地吸附於透析膜表面,使這些致病物質被清除,從而達到治療目的。 2. 水的轉運 液體在水力學壓力梯度或滲透壓梯度作用下通過半透膜的運動,稱超濾。臨床透析時,超濾是指水分從血液側向透析液側移動;反之,如果水分從透析液側向血液側移動,則稱反超濾。 3. 酸鹼平衡紊亂的糾正 透析患者每天因食物代謝產生50~100mEq的非揮發性酸,由於患者的腎功能障礙,這些酸性物質不能排出體外,只能由體內的鹼基中和。體內中和酸性產物的主要物質是碳酸氫鹽,因此尿毒症患者血漿中的H2CO3濃度常降低,平均為20~ 22mEq/L左右。透析時常利用透析液中較血液濃度高的鹼基彌散入血來中和體內的酸性產物。 二 影響透析效率的因素 1. 透析器類型 目前各種類型透析器對中、小分子物質的清除以及對水分超濾的效率較大程度上取決於透析膜性能。如聚碸膜、聚甲基丙烯酸甲脂膜和聚丙烯膜等對中分子物資和水分清除效果優於銅仿膜透析器。此外,透析效率尚與透析器有效透析面積成正比。一般應選用透析面積為1.2~1.5m2的透析器為宜。 2. 透析時間 透析時間與透析效率呈正比。使用中空纖維透析器,一般每周透析時間為12~15h。 3. 血液和透析液的流量 每分鍾流入透析器內的血液和透析液流量與透析效果密切相關。HD過程中,體內某些代謝產物如肌酐或尿素氮的清除率,一般可由簡化的清除率公式計算: 清除率= Ci=某溶質流入透析器濃度; Co=某容質流出透析器的濃度; QB=入透析器的血流量(ml/min )。 從公式中可以看出:(1)血流量越大,清除率越高;(2)在透析過程中,血液內某一溶質的清除與該物質在血液側與透析液側的濃度的梯度差呈正比,為保持最大的濃度梯度差,可以增加透析液流量。此外,清除效果尚與透析液通過透析器時接觸透析膜的量、面積、時間有關。血流與透析液在透析器內反向流動,可增加接觸時間。故透析液流量亦直接影響溶質的清除。常規HD要求血流量為200~ 300ml/min,透析液流量為500ml/min。若能提高血流量至300ml/min,或必要時提高透析液流量至600~ 800ml/min,則更可提高透析效率。 4. 跨膜壓力 HD過程中體內水分的清除,主要靠超濾作用。超濾率與跨膜壓(TMP)密切相關。TMP越大,超濾作用越強。在常規HD時為擴大TMP,一般在透析液側加上負壓,通常為20~ 26.6kPa(150~200mmHg),使水分從血液側迅速向透析液側流動。因此,在透析過程中,及時調節TMP甚為重要。血壓正常患者,在血流量為200ml/min時,入口端平均動脈壓(MAP)小於10.6~12kPa(80~ 90mmHg)。而出口端MAP小於6.6~ 8kPa(50~60mmHg)。若出口端M
❽ 超濾凈水器的工作原理
超濾是一種利用膜分離技術的篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。 每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。 在單位膜絲面積產水量不變的情況下,濾芯裝填的膜面積越大,則濾芯的總產水量越多, 其計算公式為: S內=πdL×n S外=πDL×n 其中:S內為膜絲總內表面積,d為超濾膜絲的內徑; S外為膜絲總外表面積,D為超濾膜絲的外徑; L為超濾膜絲的長度; n為超濾膜絲的根數。 內壓式和外壓式中空纖維超濾膜 一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成,一般將中空纖維膜內徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜,毛細管式超濾膜因內徑較大,不易被大顆粒物質堵塞。 技術參數 1. 流量范圍:40~2400 m3/h 2. 過濾精度: 100~2000 μm 3. 工作壓力:0.1~1.6 MPa 4. 壓力損失:≤ 0.016 MPa 5. 排污閥口徑: DN 50 mm 6. 排污時間:10~60 s 7. 排污耗水量: <1% 8. 適用溫度:≤ 85 ℃ 9. 電源:交流三相380V/50Hz 10.控制界面:數顯、旋鈕、開關 11.濾網類型: 316不銹鋼 超濾膜表面密布的微孔進行物理篩分,濾除水中的鐵銹、微粒、細菌、部分病毒、膠體及部分有機物等有害物質,保持出水pH值不變,同時保留水中溶解氧及人體所需微量礦物質。超濾膜凈水器提供符合安全、健康概念的飲用水: 1、沒有污染的水——無毒、無害、無異味; 2、沒有退化的水——含有微量溶解氧、具有生命活力的水; 3、符合人體生理需要的水——pH值6.5~8.5,含有一定有益礦物質等。 超濾凈水器的過濾過程是把細菌阻擋在膜的另外一側,然後通過沖洗排污的方法將細菌沖走,因此避免細菌被滅殺後分解造成硝酸鹽超標的問題。 
❾ 愛惠浦超濾凈水的最新的幾個型號的功課和選擇
愛惠浦凈水機的過濾原理:愛惠浦凈水機是以超濾膜為過濾介質的。超濾是一種利用膜分離技術的篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。愛惠浦凈水機的凈水過程: 1、超濾膜的制水流程自來水先進入超濾膜管內,在水壓差的作用下,膜表面上密布的許多0.01微米的微孔只允許水分子、有益礦物質和微量元素透過,成為凈化水。而細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮物、大分子有機物等有害物質則被截留在超濾膜管內,在超濾膜進行沖洗時排出。 2、超濾膜沖洗流程超濾膜使用一段時間後,被截留下來的細菌、鐵銹、膠體、懸浮物、大分子有機物等有害物質會依附在超濾膜的內表面,使超濾膜的產水量逐漸下降,尤其是自來水質污染嚴重時,更易引起超濾膜的堵塞,定期對超濾膜進行沖洗可有效恢復膜的產水量。 3、超濾膜濾芯將成束的超濾膜絲經過澆鑄工藝後製成超濾芯,濾芯由ABS外殼、外殼兩端的環氧封頭和成束的超濾膜絲三部分組成。環氧封頭填充了膜絲與膜絲之間的空隙,形成原液與透過液之間的隔離,原液首先進入超濾膜孔內,經超濾膜過濾後成為透過液,防止了原液不經過濾直接進入到透過液中。技術參數: 1、流量范圍:40~2400 m3/h 2、 過濾精度: 100~2000 μm 3、工作壓力:0.1~1.6 MPa 4、壓力損失:≤ 0.016 MPa 5、排污閥口徑: DN 50 mm 6、排污時間:10~60 s 7、 排污耗水量: <1% 8、適用溫度:≤ 85 ℃ 9、電源:交流三相380V/50Hz 10、控制界面:數顯、旋鈕、開關 11、濾網類型: 316不銹鋼
❿ 超濾膜元件如何進行供水水質調整
供水溫度的調來整 源超濾膜透水性能的發揮與溫度高低有直接的關系,超濾膜組件標定的透水速率一般是用純水在25℃條件下測試的,超濾膜的透水速率與溫度成正比,溫度系數約為0.02/1℃,即溫度每升高1℃,透水速率約相應增加2.0%。因此當供水溫度較低時(如<5℃),可採用某種升溫措施,使其在較高溫度下運行,以提高工作效率。但當溫度過高時,同樣對膜不利,會導致膜性能的變化,對此,可採用冷卻措施,降低供水溫度。 供水pH值的調整 用不同材料製成的超濾膜對PH值的適應范圍不同,例如醋酸纖維素適合pH=4~6,PAN和PVDF等膜,可在pH=2~12的范圍內使用,如果進水超過使用范圍,需要加以調整,目前常用的pH調節劑主要有酸(HCl和H2SO4)等和鹼(NaOH等)。 由於溶液中無機鹽可以透過超濾膜,不存在無機鹽的濃度極化和結垢問題,因此在預處理水質調整過程中一般不考慮它們對膜的影響,而重點防範的是膠質層的生成、膜污染和堵塞的問題。 操作參數正確的掌握和執行操作參數對超濾系統的長期和穩定運行是極為重要的,操作參數一般主要包括:流速、壓力、壓力降、濃水排放量、回收比和溫度。
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