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納濾間設計計算

發布時間:2022-04-03 22:16:33

㈠ 怎樣進行納濾設計

太籠統了,物料的、潔凈水的?有興趣電郵[email protected]

㈡ 納濾 什麼意思 具體怎麼操作 (產品如何應用,如配多少只膜,膜的性能,規格)

微濾、納濾、超濾。。。。。他們的原理都一樣,通俗點說,就像篩子,把水裡的臟東西回留住。區別就是答篩子眼兒有大有小。

如何應用要具體問題具體分析了,主要看水質和水量,水量大用的膜就多,不同的牌子的膜性能規格材質都不一樣。

反滲透和納濾之間有何區別

納濾是一種特殊而又很有前途的分離膜品種,它因能截留物質的大小約為1納米(0.001微米)而得名,納濾的操作區間介於超濾和反滲透之間,它截留有機物的分子量大約為200~400左右,截留溶解性鹽的能力為20~98%之間,對單價陰離子鹽溶液的脫除率低於高價陰離子鹽溶液,如氯化鈉及氯化鈣的脫除率為20~80%,而硫酸鎂及硫酸鈉的脫除率為90~98%。納濾膜一般用於去除地表水的有機物和色度,脫除井水的硬度及放射性鐳,部分去除溶解性鹽,濃縮食品以及分離葯品中的有用物質等,納濾膜兩側運行壓差一般為3.5~16bar。

反滲透是最精密的膜法液體分離技術,它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物,但允許水分子透過,醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般可大於95%,反滲透復合膜脫鹽率一般大於98%。它們廣泛用於海水及苦鹹水淡化,鍋爐給水、工業純水及電子級超純水制備,飲用純凈水生產,廢水處理及特種分離等過程,在離子交換前使用反滲透可大幅度地降低操作費用和廢水排放量。反滲透膜兩側的運行壓差當進水為苦鹹水時一般大於5bar,當進水為海水時,一般低於84bar。

納濾與反滲透沒有明顯的界限。納濾膜對溶解性鹽或溶質不是完美的阻擋層,這些溶質透過納濾膜的高低取決於鹽份或溶質及納濾膜的種類,透過率越低,納濾膜兩側的滲透壓就越高,也就越接近反滲透過程,相反,如果透過率越高,納濾膜兩側的滲透壓就越低,滲透壓對納濾過程的影響就越小。

㈣ 納濾膜的水滲透系數和溶質滲透系數是多少

利用孔模型分析膜孔結構

本文基於孔模型,從膜對NaCl溶液的透過實驗中,得到8種膜的結構參數,實驗結果表明,從溶質透過膜的參數與從溶劑透過膜的參數得到的膜結構參數並不一致。根據孔模型由溶質的Stokes半徑γs得到的膜孔半徑γp與根據透過溶劑而計算出的膜孔半徑γω之間存在線性關系,對於CA膜,它們的關系式是:γω=10.50(γp-1.739),γp與γω之間的相關關系是0.9986,對於γp的標准偏差是0.14。
關鍵詞:孔模型;膜結構參數;CA膜
ANALYSIS OF MEMBRANE STRUCTURE PARAMETERS BY PORE MODEL

LUO Ju-fen, MO Jian-xiong
(The Development Centr of Water Treatment Technology, SOA Hangzhou 310012)

Abstract:Based on the pore model, structural parameters of the eight kinds of membranes were determined with permeation experiments of aqueous solution of sodium chloride. The parameters determined from P differ from that obtained from Lp. There is a good linear correlation between rp which obtained from the solute radius rs and rω which obtained from the pure water flux. For cellulose acetate membranes, the relation of rp and rω can be written as rω =10.50(rp-1.739). The linear correlation coefficient between rp and rω is 0.9986 and for rp its standard deviation is 0.14.
Key words:pore model; structure parameters; CA membrane

測定膜結構參數對於預測溶質透過膜的傳遞性能是很重要的。為了能測定膜的結構參數,出現了摩擦模型,孔模型,改進的孔模型,SHP模型等。Nakao和Kimura等針對單組分水溶液,將這些模型應用到超濾膜分離體系和納濾膜分離體系,以不同溶質的滲透實驗計算了超濾膜和納濾膜的γp和Ak/△x值〔1-3〕。
本文通過膜對NaCl水溶液的透過實驗,在確定不可逆過程熱力學遷移方程中的三個參數後,基於改進的孔模型〔6〕,得到8種分離膜的結構參數,並比較了從溶質和從溶劑透過性能所得到膜孔結構參數的區別。這些膜對NaCl的脫除率在15%~99%之間,其中有部分膜是超濾膜。

1 理 論
壓力驅動過程中膜的遷移過程可以用不可逆過程熱力學來描述。Kedem和Katchalsky〔4〕基於線性非平衡熱力學唯象理論提出如下的傳遞方程:

Jv=Lp(△P-σ△π) (1)

Js=ω△π+(1-σ)Jv. (2)

利用Van't Hoff等式△π=RT△Cs,則式(2)可以寫成

Js=P△Cs+(1-σ)Jv. (3)

為解決膜二邊平均濃度的問題,Spiegler等〔5〕將等式(3)改寫成另一種形式:

Js/△C=P+(1-σ)(JvCln/△C) (4)

等式(3)、(4)是作為反滲透膜(具有高溶質分離率)的傳遞方程提出的,Nakao在他的實驗中〔2〕說明等式(3)、(4)也適用於作為超濾膜的傳遞方程。
在這些等式中,膜的表徵以三個傳遞系數表示:純水透過系數Lp,溶質滲透系數ω或P和反射系數σ。但上述唯象方程屬於黑箱模型,不能得到有關膜內部透過機理的情況,因此,出現一些利用膜結構來說明σ和P的傳遞模型。
Pappenheimer等提出了傳遞「孔理論」來計算通過毛細管的遷移過程,在這個理論中,溶質通量包括過濾流和擴散流,這二種流動都受到進入膜孔時位阻障礙和孔內摩擦阻力的影響。Verniory等人〔6〕利用Haberman和Sayre的計算和摩擦模型改進了這種「孔理論」,根據這種改進的孔理論,膜結構可以用參數σ和P來預測。假設圓柱形膜孔的孔徑與孔長分別為常數rp和△x,並且球狀溶質半徑為rs,則溶質通量可表示成

(5)

這里Ak是總的貫通孔面積與膜有效面積之比,SD和SF分別是擴散流和過濾流的位阻因數,並且是rs與rp比值q的函數,其中:

SD=(1-q)2 (6)

SF=(1-q)2(1+2q-q2) (7)

f(q)和g(q)是圓形壁面效應的修正因數,由Haberman和Sayre計算如下:

f(q)=(1-2.1q+2.1q3-1.7q5+0.73q6)/(1-0.76q5) (8)

g(q)=〔1-(2/3)q2-0.2q5〕/(1-0.76q5) (9)

將式(5)與式(3)相比較,則膜的參數σ和P可用下式表示

σ=1-g(q)SF (10)

P=Df(q)SD(Ak/△X) (11)

在孔模型中,純水通量用Hagen-Poiseuille式表示,因此,純水透過速率Lp可以寫成:

Lp=(r2p/8μ).(AK/△X) (12)

2 實 驗
2.1 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。

圖1 實驗裝置示意圖
1.原液池,2.微濾器,3.恆流泵,4.測試池,
5.微型電導檢測器,6.磁攪拌子,6.硅壓力感測器

2.2 實驗條件和過程
首先,將膜充分潤濕後置於測試池,用純水預壓1h,預壓壓力為膜最高實驗壓力的1.2倍左右。然後原液換成0.01mol/L NaCl溶液,測定不同壓力時透過液流速JV和濃度C3,利用式(4),根據Js/△C和JVCln/△C的關系,採用最佳擬合,得到膜性能參數σ和P,將σ和P代入(10)和(11)式,就能根據溶質的Stokes半徑rs而算出膜孔半徑rp和膜的Ak/△X值。在25℃條件下,NaCl-H2O體系的Stokes半徑rs=1.616×10-10m。
利用式(1)計算膜的Lp值。
將Lp值和由式(11)得到的Ak/△X值代入Hegen-Poiseuille式(12)中,則可得到根據透過溶劑而計算出的膜孔孔徑rω。

3 結果和討論
在測試壓力范圍內,透過液流速與壓力成直線關系,並且實驗中透過液通量與純水通量幾乎一致,因此,實驗滲透壓可以忽略不計。並且這也表明,實驗過程中沒有出現污染或嚴重濃差極化現象。
3.1 壓力的影響
壓力對脫除率的影響是很大的,隨壓力增加,R值也增加,R值增加到某個數值後,變化趨緩。因此,對於表示膜的特徵來說,R不是一個很合適的參數。
3.2 膜性能參數的確定
用以下方法確定膜的三個遷移參數Lp、σ和P。
純水透過參數Lp利用實驗的透過速率從式(1)可以得到,滲透壓△π忽略不計,參數σ和P則利用對數平均濃度Cln從式(4)中可以確定。從實驗數值看,Js/△C和Jυ.Cln/△C是一相當好的直線關系,這樣參數σ和P也可從這條直線的斜率和截距中求得。
8種膜的三個性能參數列於表1。

表1 膜的性能參數Lp、σ、P

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
σ 0.943 0.903 0.899 0.857 0.457 0.131 0.313 0.2998
P×107(m/s) 3.33 12.65 7.17 5.03 24.5 10.2 24.0 5.95
Lp×1012(m/Pa.s) 4.84 10.32 4.48 4.40 9.12 11.05 14.80 12.67

從表1可知,實驗所用膜對NaCl的σ值在0.131~0.943之間。
3.3 膜結構參數的計算
根據改進的「孔模型」,式(10)的關系式可如圖2所示,因此,在膜的σ值已知時,可從式(10)求出q值,再代入溶質的Stokes半徑即可得到膜的rp值(=rs/q)

圖2 σ與q之間關系

列於表2的膜的另一個結構參數Ak/△X也是基於孔模型,採用式(11)從q值和實驗數值溶質的滲透系數P計算得到。

表2 從孔模型中得到的膜結構參數rP和△X值

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
rp×1010(m) 2.02 2.18 2.21 2.31 3.85 8.78 5.19 5.39
Ak/△x(m-1) 2.72×105 3.67×105 1.78×105 7.98×104 1.9×104 1.63×103 8.20×103 1.91×103

若將膜的Ak/△X值和表1中的Lp值代入式(12),則可得到由水的透過速率Lp得到的膜孔半徑,以rω表示,結果見表3。
表3 由水的透過速率得到的膜孔半徑rω

膜 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#
rω×1010(m) 3.77 4.74 4.49 6.64 19.6 73.6 38.0 72.9

比較表2和表3,可看到,rω與rp並不一致,並且rω大於rp。
不同文獻〔1.3〕在利用「孔模型」時,提到由P得到的Ak/△X值與由Lp得到的Ak/△X值之間存在偏差,即從溶質透過膜參數與從溶劑透過膜參數得到的膜結構參數並不一致。
以rp對rω作圖,可看到除了8#膜,其餘膜的rp與rω幾乎落在一條直線上,見圖3。因8#膜為SPS膜,其餘的均為CA膜。8#膜的rp與rω的關系不在直線上。也許,因材料不同,它的斜率和截距不同。

圖3 rp與rω關系

除去8#膜的rp和rω值,對其餘7種膜的rp和rω進行線性回歸的結果是:

rp=0.09527rω+1.739 (13)

或者改寫成

rω=10.50(rp-1.739) (14)

rp與rω之間的線性相關系數是0.9986,對rp的標准偏差是0.14。因此,可以認為對於CA膜,在NaCl水溶液體系中,根據孔模型由膜性能參數σ和P得到的膜孔半徑rp與根據透過溶劑而計算出的膜孔半徑rω之間存在線性關系。
由式(14)和圖3可知,當rp小於1.74×10-10m時,rω已為零,也即此時,膜的純水透過速率為零。這與祝振鑫等〔7〕推導的當網路孔半徑小到2.0×10-10m時,膜產率為零的推論非常相近。水分子半徑為0.87×10-10m,也即當孔道小於兩個水分子時,水分子即被卡住,使水不能流動。

4 結 論
本文利用孔模型,對8種膜的性能參數和結構參數進行了測定。實驗表明,由溶質的Stokes半徑基於孔模型得到的膜孔半徑rp與從溶劑水的透過速率得到的膜孔半徑rω並不一致,但存在線性關系。對於CA膜,在NaCl水溶液體系中,它們的關系是: rω=10.50(rp-1.739)。相關關系是0.9986,對於rp的標准偏差是0.14。這也表明當rp小到1.74×10-10m時,膜的純水透過速率為零。
對其它材料製成的膜的rp與rω之間關系有待進一步實驗。

㈤ 超濾、微濾、納濾的過濾標準是多少

1.超濾膜(UF):過濾精度在0.001-0.1微米。是一種利用壓差的膜法分離技術,可濾除水中的鐵銹、泥沙、懸浮物、膠體、細菌、大分子有機物等有害物質,並能保留對人體有益的一些礦物質元素。是礦泉水、山泉水生產工藝中的核心部件。超濾工藝中水的回收率高達95%以上,並且可方便的實現沖洗與反沖洗,不易堵塞,使用壽命相對較長。


2.微濾(MF):過濾精度一般在0.1-50微米,常見的各種PP濾芯,活性碳濾芯,陶瓷濾芯等都屬於微濾范疇,用於簡單的粗過濾,過濾水中的泥沙、鐵銹等大顆粒雜質,但不能去除水中的細菌等有害物質。濾芯通常不能清洗,為一次性過濾材料,需要經常更換。① PP棉芯:一般只用於要求不高的粗濾,去除水中泥沙、鐵銹等大顆粒物質。② 活性碳:可以消除水中的異色和異味,但是不能去除水中的細菌,對泥沙、鐵銹的去除效果也很差。③ 陶瓷濾芯:最小過濾精度也只0.1微米,通常流量小,不易清洗。


3.納濾(NF):過濾精度介於超濾和反滲透之間,脫鹽率比反滲透低,也是一種需要加電、加壓的膜法分離技術,水的回收率較低。也就是說用納濾膜制水的過程中,一定會浪費將近30%的自來水。這是一般家庭不能接受的。一般用於工業純水製造。


4.反滲透(RO):過濾精度為0.0001微米左右,可濾除水中的幾乎一切的雜質(包括有害的和有益的),只能允許水分子通過。一般用於純凈水、工業超純水、醫葯超純水的製造。反滲透技術需要加壓、加電,流量小,水的利用率低,不適合大量生活飲用水的凈化。

㈥ 8040的納濾膜每一隻膜每小時產多少水

8040中空纖維超來濾膜 如果是源放在 反滲透8040膜殼內的膜組件 產水量:900L/H-1440L/H 8040這結構的膜元件 膜面積大概在12-18㎡ 設計通量一般在,50-85L/h㎡ 還有一種膜 也有人稱為8040,這種結構的就是自身帶有膜殼,有4個活接借口的 這個結構的膜元件產水量在:1250L/H-2010L/H 這結構的膜元件 膜面積大概在25-30㎡,每個廠家膜面積都有差異 中空纖維超濾膜組件的設計通量都差不多 范圍 希望能夠幫助到您,如果您有疑問,可以聯系我

㈦ 納濾設備的工作原理

納濾工作原理

膜分離是利用膜對混合物中各組分的選擇滲透作用性能的差異,專以外界能量或化學屬位差為推動力對雙組分或多組分混合的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的方法。膜孔徑處於納米級,適宜於分離分子量在100~1000,分子尺寸約為1 nm的溶解組分的膜工藝被稱為納濾(NF)。NF膜分離需要的跨膜壓差一般為0.5~2.0 MPa,比用反滲透膜達到同樣的滲透能量所必需施加的壓差低0.5~3 MPa。根據操作壓力和分離界限,可以定性地將NF排在反滲透和超濾之間,有時也把NF稱為"低壓反滲透"或"疏鬆反滲透"。20世紀70年代J. E. Cadotte 研究NS-300膜,即為研究NF膜的開始。當時,以色列脫鹽公司用" 混合過濾"來表示介於反滲透與超濾之間的膜分離過程,後來美國的公司把這種膜技術稱為納濾,一直沿用至今。之後,NF發展得很快,膜組件於80 年代中期商品化。目前,NF已成為世界膜分離領域研究的熱點之一。

㈧ 納濾與超濾的區別

超濾是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶回劑穿過一定孔徑的特製的薄答膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。

超濾技術的優點是操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學試劑,缺點也比較顯而易見,市面上的超濾機因過濾孔徑較大,對重金屬的清除有限,尤其不適合北方水垢較重地區。


納濾是一種納米級的新型分離膜,是介於超濾膜和反滲透膜之間的一種濾膜,它代表膜分離領域的最新成果,是目前國際上發達國家如美國、日本、法國等國家飲用凈水處理方法所採用方法之首選。

㈨ 納濾膜的結構以及原理

納濾膜可以過濾水中二價以上金屬離子(一般水中一價離子含量極少,且都是對人體有益的礦物質),而納濾膜的運行壓力要遠遠低於反滲透,同時出水量要遠遠高於反滲透,完全可以去除水中易結垢的鈣鎂離子,使用納濾膜足以滿足飲用水的需求。

㈩ 超濾膜的孔徑,能過濾的分子量是8000 嗎 納濾的 過濾分子量呢

中空纖維超濾膜的過濾孔徑
標准孔徑是從 6000-500000 道爾頓 之間都可以來,通過生產成形
可以通回過葡聚糖溶答液來評價孔徑的准確,和分布率
超濾膜可以用來 提純,濃縮,和純化功能,要也根據過濾原液來設計膜參數,和製作膜的物理或者化學的屬性。。。
500肯定不是超濾膜。因為超濾膜跟截留不住500分子量的物質,或者說截留率達不到93以上。。
納濾的 過濾分子量 80~1000 之間

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