半透膜的气体通量

Ⅰ 反渗透与超滤的区别

君浩环保解答：

反渗透是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术。
超滤膜是一回种加zd压膜分离技术，即答在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶版质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。

简单的说：

反渗透：脱盐效果好,一般用于深度水处理,制作纯水,高纯水系统。
超滤处理：过滤水质作用,脱盐能力差,可用于制作矿泉水等。

Ⅱ 超滤膜一般有哪些材质，各有什么特点

超滤膜主要有以下几种材质：

根据的性能，超滤膜的材料可分为高分子材料和无机材料两大类。高分子材料主要有纤维素类、聚枫类、聚酰胺类、聚烯烃、含氟类等；无机材料主要有陶瓷、金属、玻璃、分子筛等。

1.纤维素类 ：纤维素类膜材料是最早应用的超滤膜材料。主要包括：再生纤维素、二肼、聚酰亚胺、聚醚酰胺等。还有碳分子筛膜、不锈钢醋酸纤维素、三醋酸纤维素、混合纤维素等。

2.聚烯烃类：聚烯烃类超滤膜材料主要包括聚氯乙烯、聚丙烯腈。

3.聚砜类： 聚砜类超滤膜材料主要包括聚枫、聚醚砜、磺化聚枫、聚苯砜和聚芳砜。

4.聚酰胺类： 聚酰胺类超滤膜材料主要包括聚砜酰胺、芳香族聚酰胺、芳香聚酰胺酰。

5.含氟聚合物：含氟超滤膜材料主要包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯。

6.无机材料：无机超滤膜材料主要包括陶瓷材料，如氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化钛膜、多孔玻璃膜制备所需的碳分子筛、不锈钢粉、多孔玻璃等材料(分相法)、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。无机膜具有优良的热稳定性、化学稳定性和机械性能。

超滤膜分离是一种物理的分子筛分过程，所以它具有分离物无相际间变化，无质变等优点，特别适合保持风味和热敏性物质处理。选择超滤膜性能的优劣，主要取决于膜材料和成膜工艺条件，其中，膜材料是决定膜性能的主要参数。

Ⅲ 溶质运移基本方程

土壤及土壤水中含有溶质，它对于人类生活和生产活动都产生重要影响，不仅存在土壤盐碱化问题，而且还会发展成为更为广泛和深远的水土环境问题。土壤中的溶质运移十分复杂，一方面随着水分运动而做对流运动，另一方面沿着自身浓度梯度的反方向而做扩散运动。通常认为土壤中的溶质运移主要是通过对流和水动力弥散两种机理实现的。冻融过程中，由于冰以纯净相析出，所以冻融土壤中的溶质运移基本方程与非冻土相似，其作用机理仍为对流和水动力弥散。

1.溶质运移的对流和水动力弥散

（1）溶质的对流运移

对流是指在土壤水分运动过程中，同时携带着溶质运移。单位时间内通过土壤单位横截面积的溶质质量称为溶质通量，溶质的对流通量记为J_c。单位体积土壤水溶液中所含有的溶质质量，称为溶质的浓度，记为c。溶质的对流通量J_c为溶质浓度c和土壤液态水通量q_l的乘积，即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

（2）溶质的分子扩散

溶质的水动力弥散包括溶质的分子扩散和溶质的机械弥散。溶质的分子扩散是由于分子的不规则热运动即布朗运动引起的，其趋势是溶质由浓度高处向浓度低处运移，以求最后达到浓度的均匀。当存在浓度梯度时，即使在静止的自由水体中，分子的扩散作用同样也会使溶质从较集中处扩散开来。自由水中溶质的分子扩散通量符合Fick第一定律，即

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，为溶质在自由水体中的分子扩散通量；D₀ 为溶质在自由水体中的扩散系数；为溶质的浓度梯度。

在土壤中，溶质的分子扩散规律同样符合Fick第一定律：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，J_d为溶质在土壤中的分子扩散通量；D_s为相应的扩散系数。

即使在饱和土壤中，分子扩散系数D_s也远小于自由水体中的D₀值，原因是液相仅占土壤总容积的一部分。土壤处于非饱和状态时，随着土壤含水率的降低，液相所占的容积愈来愈小，实际扩散的途径愈来愈长，因此其分子扩散系数趋于减小。一般将溶质在土壤中的分子扩散系数仅表示为含水率的函数，而与溶质的浓度无关。常用的经验公式为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

或

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，α，a和b均为经验系数。

根据文献介绍（Olsen等，1968），土壤水吸力在（0.3～15）×10⁵Pa的变化范围内，当b=10时，a值变化于0.001～0.005之间，土壤粘性愈大，a值愈小。

（3）溶质的机械弥散及水动力弥散

土壤中存在着大小不一、形状各异而又互相连通的孔隙通道系统。若将土壤孔隙设想为均匀的圆形毛管，半径为R_a，管轴线与势梯度方向一致。此时，管内半径为r的任一点的流速v（r）可表示为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，μ为溶液的粘滞系数为水势梯度。由上式还可导出管内的平均流速：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

以上两式即所谓的 Poiseuille方程。它表明平均流速和圆管的半径R 的平方成正比，若孔隙半径相差10倍，其平均流速则相差 100 倍。另外，管内流速分布也是不均匀的，管中心处的流速最大，管壁处流速为零。

由于土壤颗粒和孔隙在微观尺度上的不均匀性，溶液在流动过程中，溶质不断被分细后进入更为纤细的通道，每个细孔中流速的方向和大小都不一样，正是这种原因使溶质在流动过程中逐渐分散并占有越来越大的渗流区域范围。溶质的这种运移现象称为机械弥散。宏观上土壤水分流动区域的渗透性不均一，也可促进或加剧机械弥散的作用。

由机械弥散引起的溶质通量J_h可写成类似的表达式：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，D_h（v）为机械弥散系数，一般表示为渗流速度v的线性关系，即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，a为经验系数，与土壤质地和结构有关。

分子扩散和机械弥散的机理是不同的，但式（6.40）与式（6.45）的表达式相似，而且一般都同时存在，实际上难于区分。因此，将分子扩散与机械弥散综合，称为水动力弥散。水动力弥散所引起的溶质通量J_D可表示为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，D_sh（v，θ）称为水动力弥散系数，或综合扩散-弥散系数。

当对流速度相当大时，机械弥散的作用会大大超过分子扩散作用，以致水动力弥散中只考虑机械弥散作用；反之，当土壤溶液静止时，则机械弥散完全不起作用只剩下分子扩散了。

2.溶质运移的基本方程

在直角坐标系中，取与图6-5相似的微单元体，x，y，z方向上的尺度分别为Δx，Δy，Δz。以液态水的溶质浓度c（g·L^-1）作为溶质运移方程的因变量。设x方向上溶质的弥散通量为q_cx，y方向和z方向上溶质弥散通量分别为q_cy和q_cz，冻土中冰的溶质含量近似为0，当液态水沿x、y、z三个方向分别以q_lx、q_ly、q_lz流进或流出单元体时，流体沿x、y、z三个方向所携带的溶质分别为（q_lx ρ_cc）ΔyΔz、（q_ly ρ_cc）ΔxΔz和（q_lz ρ_cc）ΔxΔy，其中ρ_c为水溶液的密度。土壤中的溶质通量是由分子对流和水动力弥散所造成的，因此在Δt时间内沿x、y、z三个方向进、出微单元体的溶质质量差总计为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

而微单元体内土壤的溶质含量变化率为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

假设土壤水溶液密度在计算过程中不发生变化，根据微单元体内质量守恒原理可得：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

在冻融条件下，溶质通量除了受溶质浓度梯度的影响外，还受温度梯度的影响。因此，冻融土壤溶质通量可表示为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

当土壤为各向同性时，上式中D_shx=D_shy=D_shz=D_sh，D_sTx=D_sTy=D_sTz=D_sT，它们分别为液态水中溶质在浓度梯度及温度梯度作用下，沿x，y，z方向上的水动力弥散系数。将式（6.49）代入式（6.48）可得到考虑温度梯度影响的溶质运移基本微分方程：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

在适当的条件下，土壤内部由于化学、生物作用会生成某些溶质（如有机质的硝化作用所产生的硝酸盐离子）。在有些条件下，同一剖面内某些溶质又可能从土壤中消失（如硝酸盐被植物所吸收）。若要考虑上述种种情况，则需在基本方程（6.50）中加上源汇项S_c，即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

S_c为单位时间内单位体积土壤中所生成或消失的溶质的质量。为适用一般情况，设有n个可能的源及m个可能的汇，S_c为其总合，即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

在研究土壤的溶质运移时还应考虑一种可能性，即土壤液相之外溶质的动态变量。例如，当溶质的浓度超过了溶剂（水）的溶解度时，溶质便会沉淀在土壤中；反之，当浓度较低时，储存于土壤中的溶质又会被溶解。土壤固相对土壤溶液中某些离子产生的吸附和解析作用亦属此类。此种情况不同于源汇项，溶质既没有产生，也没有消失，所表现出的是单元体内部液相以外溶质储存量的变化。若以σ_c表示单位体积土壤中液相以外溶质质量储存量，则为其变化率。于是，包括对流-弥散、源汇和动态储存的土壤中溶质运移基本方程可写为

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

溶质的沉淀溶解、吸附解析和生成消失一般都和溶质的浓度及土壤含水率有关，显然比较复杂，目前只有一些初步的模式。

综上所述，土壤中的溶质运移问题非常复杂。即使是一维的对流-弥散型方程也难以解析求解，目前，一般绝大部分计算都采用数值方法求解。近年来，不少研究者利用前述方程或类似的方程描述在可控条件下实验室土柱的溶质运动。田间实际条件下的验证，还有待深入研究和完善。

3.冻融土壤中溶质运移与水分运移的关系

土壤中水分（水溶液）的运动及其引起的含水率分布的变化，对土壤中溶质运动的影响是明显的。不仅土壤水分运动通量对溶质的对流有直接影响，而且由于土壤水分孔隙流速的差异，因而土壤水分运动通量q及其含水率θ对水动力弥散的作用也是显著的。此外，溶质的源汇及动态储存，一般也都和土壤的含水率有关。因此，溶质运移的研究必须在研究土壤中水分运动的基础上进行。

问题的另一方面是溶质对土壤水分运动的反作用。土壤水分运动的驱动力是水势梯度，而土壤水中因溶质存在便产生土水势的分势——溶质势Ψ_s。溶质浓度为c的单位体积土壤水分的溶质势Ψ_s=-（c/μ）RT_k，T_k为绝对温度。单位重量土壤水分的溶质势Ψ_s（cm）可写为

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，g为重力加速度；μ为溶质摩尔质量（g/mol），数值上等于溶质分子量；R为通用气体常数。

当存在半透膜时，溶质势的梯度会引起水分的流动。一般认为，土壤中的粘土层具有一定的半透膜作用。如果土壤基质的半透膜作用能够部分阻止溶质通过，则由溶质势梯度引起的土壤水分运动和由同样大小的基质势或重力势梯度引起的水流运动是等价的。当只考虑一维垂直流动时，达西定律可写为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，f₀称为渗透有效系数，也可称为选择系数。当f₀=1时，表示完全选择，即水可通过而溶质不得通过，溶质势梯度对水流运动是完全有效的；当f₀=0时，表示不加选择，即水与溶质都能通过，溶质势梯度对水流无影响。

溶质对土壤中水流运动的影响还表现在溶质的存在导致土壤渗透性的降低。比如，溶质浓度的变化会改变溶液的粘滞性。目前，关于溶质对饱和土壤导水率的影响有一些研究，但对非饱和土壤导水率的影响则研究甚少。

严格地讲，田间土壤水分运动和溶质运移是互相联系、互相影响的，溶质运移的计算需联立求解水分迁移、溶质运移两个微分方程和联系方程。当只考虑溶质运移，不考虑温度对溶质和水分运移以及溶质势梯度对水流的影响时，非饱和冻融土壤介质中溶质运移模型为：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

上式也可用于非冻结土壤的溶质运移，此时θi=0。

4.非饱和冻融土壤水热盐运移耦合模型

综合起来，当不考虑土壤特性的各向异性时，非饱和冻结土壤的水热盐运动耦合模型由水、热、溶质运移基本方程联立组成：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

利用上述模型即可求解冻融过程中土壤水分、温度和盐分的时空变化问题。模型中所涉及的土壤参数如土壤比热容C_s，热导率λ，非饱和导水率K，温差作用下的水扩散率D_T，水扩散率D和在浓度梯度及在温度梯度作用下的盐分水动力弥散系数D_sh及D_sT等可通过对给定土壤进行实验测定或按经验公式计算确定。

Ⅳ 反渗透膜主要分离原理是什么

反渗透膜是属于一种压力推动的膜滤方法，所用的膜不具离子交换性质，可以专称为中性膜。反渗透用半透膜为滤属膜，必须在克服膜两边的渗透压下操作，过去使用醋酸纤维素膜时的操作压力为50~60个大气压，现今使用的聚酰胺复合膜的操作压力为15个大气压左右。
半透膜是指只能通过溶液中某种组分的膜。对水处理所用的半透膜要求只能通过水分子，当然，这种对水的透过选择性并不排斥少量的其它离子或小分子也能透过膜。
对膜的半透性机理有以下几种解释，但都不能解释全部渗透现象。
一种解释认为这是筛除作用，即膜孔介于水分子和溶质分子之间，因此水能透过，而溶质不能透过，但这不能解释和水分字的大小基本一样的盐分分子不能透过的原因。
第二种解释是认为反渗透膜是亲水性的高聚物，膜壁上吸附了水分子，堵塞了溶质分子的通道，水中的无机盐离子则较难通过。
最后还有一种机理认为是由于水能溶解于膜内，而溶质不能溶解于膜内。

Ⅳ 纳滤膜与RO膜有何区别

1、净化的水分子不同

纳滤膜：截留有机物的分子量大约为150-500左右，截留溶解性盐的回能力为2-98%之间，对单价阴离子盐答溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。

RO膜：可阻挡所有溶解的无机分子以及任何相对分子质量大于100的有机物，水分子可通过薄膜成为纯水，对水中二价离子的脱除率可达99.5%，对一价离子的脱除率也在95%以上。

2、应用范围不同

纳滤膜：可应用于水质的软化、降低TDS浓度、去除色度和有机物，它的大部分应用领域是饮用水的软化和有机物的脱除。

RO膜：广泛应用于太空水、纯净水、超纯水的制备；化工工艺中水的浓缩、分离、提纯及纯水制备；海水、苦咸水淡化；造纸、电镀、印染等行业用水、中水及工业废水的回用。

3、工作原理不同

纳滤膜：纳滤是在压力差推动力作用下，盐及小分子物质透过纳滤膜而截留大分子物质，介于超滤和反渗透之间。

RO膜：采用反渗透方式，以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂。

Ⅵ 什么是RO反渗透系统 它的简介 功能及作用

RO反渗透系统的基本工作原理是：运用特制的高压水泵，将原水加至6—20公斤压力，使原水在压专力的作用下属渗透过孔径只有0.0001微米的反渗透膜。化学离子和细菌、真菌、病毒体不能通过，随废水排出，只允许体积小于0.0001微米的水分子和溶剂通过。

保安过滤器内装有过滤孔径为5μm的滤芯。这些滤芯会过滤掉任何尺寸大于5μm的颗粒。对下游RO膜起到保护作用，否则RO膜表面极易结垢。较常用的渗透膜类别为聚酰胺膜，膜型式为卷式复合膜，该种型式的膜的除盐率可达99.5%。

由于RO膜易受水中PH值、余氯及水温的影响，故RO膜运行前对进水水质有严格要求：

PH 值：3~10

余氯值：<0.1mg/L

SDI15值：<5.0

水 温：<45 ℃

以上任一指标超出范围，均有可能使渗透膜产生变形，从而影响出水水质和缩短膜的使用寿命。并且膜的种类不同对进水水质要求也有所不同。在调试前可以根据RO膜厂家提供的说明进行确认。

Ⅶ RO膜的特性谁知道

一、RO膜的脱盐特性
1、脱盐率与压力正相关，工作压力越高、脱盐率越高，净水TDS越低； 2、脱盐率与浓水比例正相关，在一定工作压力下，浓水比例越高，脱盐率越高，净水TDS越低；
3、脱盐率与原水TDS负相关，原水TDS越高，脱盐率越高，净水TDS越高； 4、脱盐率与净水侧的背压负相关，背压越高，脱盐率越低，净水TDS越高； 5、脱盐率在pH为6-8时最高，原水过高或过低的pH值都会影响脱盐率。
6、脱盐率与温度负相关，温度越高，脱盐率越低，净水TDS越高。
二、RO膜的膜通量特性
膜通量是指单位时间内透过RO膜的净水产量，常用单位为GPD（每天加仑）、㎥/d（每天立方米）和L/h（每小时升）。
50GPD = 0.189㎥/d = 7.9L/h
1、膜通量与压力正相关，工作压力越高，膜通量越大；
2、膜通量与浓水比例正相关，在一定工作压力下，浓水比例越高，膜通量越大；
3、膜通量与进水温度正相关，进水温度升高或降低1度，膜通量增加或减少3%左右；
4、膜通量与原水TDS负相关，原水TDS越高，膜通量越小； 5、膜通量与净水侧的背压负相关，背压越高，膜通量越小；
6、膜通量与pH值正相关，pH值越高，膜通量越大，pH值越低，膜通量越小。
由于原水TDS、进水温度的不同，同样50G的RO机，净水产量相差会非常大。特别是在高TDS的北方地方，在冬季，50G RO机的产水量可能不到每小时4升

Ⅷ 膜通量的计算公式

膜通量（J）的计算公式为：J= V/(T×A)。其中：J是膜通量（L/m2·h）；回答V是取样体积（L）；T是取样时间（h）；A是膜有效面积（m2）。

测量方法：

1、在一定的操作条件下，采用出水抽吸泵工作在一个级数上使膜工作一个时间段Δt（不小于30 min），观测透膜压力在Δt内的变化。

2、若透膜压力保持恒定，调节出水抽吸泵的级数，使膜通量增加一个阶量，重新观测TMP在另一个Δt内的变化，如此继续，直到TMP在Δt内随时间不断增长为止，记此时的膜通量为FN+1。

(8)半透膜的气体通量扩展阅读

膜通量的应用领域：

1、过滤水：中大超纯水系统的前置过滤处理，饮料业用水前置过滤处理。

2、食品行业过滤：食用油、蔬菜油的过滤，糖浆、巧克力等各式浆液的过滤。

3、化学工业过滤：电镀液药液的过滤，油漆，涂料的过滤，机械用油，切削油，重油，高黏度树脂的过滤，制药的过滤等。

参考资料来源：网络-膜通量

Ⅸ 气体通量计算公式

F为N2O的排放通量（mg m-2 h-1）；ρ为标准状态下N2O气体的密度（mg m-3）；A为静态箱底面积，即采集土壤表面积（m2）；V为静态箱内空间体积（m3）；

为单位时间取样箱内N2O气体浓度的变化量（h-1）；T0和P0分别为标准状态下的空气绝对温度和气压；T为取样时静态箱内空气的绝对温度、P为大气压。

流量是指气体流动过程中，单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示，即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积，后者为通过的气体。