第二章反渗透解析课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第二章反渗透解析课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二 反渗透 解析 课件
- 资源描述:
-
1、第二章反渗透第二章反渗透本章主要内容本章主要内容 概述概述 反渗透的基本原理反渗透的基本原理 反渗透过程传质机理反渗透过程传质机理 反渗透膜材料和分类反渗透膜材料和分类 反渗透膜的制备反渗透膜的制备 反渗透膜组件及装置反渗透膜组件及装置 反渗透工艺流程及应用反渗透工艺流程及应用第一节概述第一节概述 最早在最早在1953年,美国里德年,美国里德(Reid)研究发现醋酸纤维素类膜具有研究发现醋酸纤维素类膜具有半透性;半透性;1960年,年,Sourirajan与与Loeb制成了世界上第一张具有高脱盐率、制成了世界上第一张具有高脱盐率、高透水量的非对称醋酸纤维反渗透膜高透水量的非对称醋酸纤维反渗透膜
2、,并首次用于海水和苦咸并首次用于海水和苦咸水的淡化工作;水的淡化工作;1964年美国通用原子公司研制出螺旋卷式反渗透装置;年美国通用原子公司研制出螺旋卷式反渗透装置;1965年年美国加利福尼亚大学制造出管式膜组件,美国加利福尼亚大学制造出管式膜组件,19 t/d;1970年杜邦公司发明高效率芳香聚酰胺中空纤维反渗透器;年杜邦公司发明高效率芳香聚酰胺中空纤维反渗透器;1980年,全芳香族聚酰胺复合膜及卷式膜组件问世;年,全芳香族聚酰胺复合膜及卷式膜组件问世;1990年,中压、低压和超低压高脱盐聚酰胺复合膜;年,中压、低压和超低压高脱盐聚酰胺复合膜;1998年低污染膜扩大反渗透膜的应用范围年低污染
3、膜扩大反渗透膜的应用范围 在沙特阿拉伯和科威特等西亚国家以及美国等发达国家有许在沙特阿拉伯和科威特等西亚国家以及美国等发达国家有许多大型反渗透海水淡化厂,淡水生产规模为几十多大型反渗透海水淡化厂,淡水生产规模为几十几百万几百万t/d;我国对反渗透技术的研究始于我国对反渗透技术的研究始于1965年海水淡化工作中,反年海水淡化工作中,反渗透法作为一个重要研究项目取得了一定的进展迄今,无渗透法作为一个重要研究项目取得了一定的进展迄今,无论是在膜材料的研制还是反渗透装置的研制方面都取得了可论是在膜材料的研制还是反渗透装置的研制方面都取得了可喜成果喜成果1 1、概念、概念第二节第二节 反渗透的基本原理反
4、渗透的基本原理渗透与反渗透原理示意图渗透与反渗透原理示意图当溶液与纯溶剂被半透膜隔开,半透膜两侧压力相等当溶液与纯溶剂被半透膜隔开,半透膜两侧压力相等时,纯溶剂通过半透膜进入溶液侧使溶液浓度变低的时,纯溶剂通过半透膜进入溶液侧使溶液浓度变低的现象现象渗透渗透渗透压渗透压()取决于溶液系统及其浓度,且与温度有关,取决于溶液系统及其浓度,且与温度有关,但与半透膜无关但与半透膜无关如果加在溶液侧的压力超过渗透压,溶液中的溶剂分如果加在溶液侧的压力超过渗透压,溶液中的溶剂分子就会进入纯溶剂内子就会进入纯溶剂内反渗透(反渗透(RO(Reverse Osmosis)=n=ni ic ci iRT 凡基于此
5、原理所进行的浓缩或纯化溶液的分离方凡基于此原理所进行的浓缩或纯化溶液的分离方法,一般称之为反渗透工艺法,一般称之为反渗透工艺 反渗透是渗透的一种反向迁移运动反渗透是渗透的一种反向迁移运动,它主要是在它主要是在压力推动下,借助半透膜的截留作用,迫使溶液压力推动下,借助半透膜的截留作用,迫使溶液中的溶剂与溶质分开中的溶剂与溶质分开 半透膜实际上对任何组分都有透过性能,只是透半透膜实际上对任何组分都有透过性能,只是透过速率相差很大,反渗透中溶剂透过速率远远高过速率相差很大,反渗透中溶剂透过速率远远高于溶质,成为反渗透膜于溶质,成为反渗透膜2、渗透压的计算、渗透压的计算=n=ni ic ci iRT3
6、、反渗透分离过程具备的条件、反渗透分离过程具备的条件 1)半透膜具有高选择性和高渗透性;)半透膜具有高选择性和高渗透性;2)操作压力必须高于溶液的渗透压。)操作压力必须高于溶液的渗透压。半透膜的半透膜的截留作用截留作用4、反渗透膜分离过程特点、反渗透膜分离过程特点常温条件下,可以对溶质和水进行分离或浓缩,常温条件下,可以对溶质和水进行分离或浓缩,因而能耗低;因而能耗低;杂质去除范围广,可去除无机盐和各类有机杂质去除范围广,可去除无机盐和各类有机物杂质;物杂质;较高的水回用率;较高的水回用率;分离装置简单,容易操作和维修。分离装置简单,容易操作和维修。最精细的过程,又被称为最精细的过程,又被称为
7、“高滤高滤”第三节反渗透过程传质机理第三节反渗透过程传质机理(一)溶解扩散理论(一)溶解扩散理论 溶剂与溶质透膜的机理是由于溶剂与溶溶剂与溶质透膜的机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解,然后在化学位差的推动力质在膜中的溶解,然后在化学位差的推动力下,从膜的一侧向另一侧进行扩散,直至透下,从膜的一侧向另一侧进行扩散,直至透过膜。过膜。(二)(二)优先吸附毛细管流理论优先吸附毛细管流理论 该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质,它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子质,它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。的化学特性。当水溶液同膜接触时,膜表面优先吸附水分当
8、水溶液同膜接触时,膜表面优先吸附水分子,在界面上形成一层不含溶质的纯水分子子,在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层层 在外压作用下,界面水层在膜孔内产生毛细在外压作用下,界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜。管流连续地透过膜。(三)扩散(三)扩散-细孔流理论细孔流理论 该理论认为膜表面存在细孔,水和溶质在该理论认为膜表面存在细孔,水和溶质在细孔和溶解扩散的共同作用下透过膜。细孔和溶解扩散的共同作用下透过膜。膜的透过特性既取决于细孔流,也取决于膜的透过特性既取决于细孔流,也取决于水和溶质在膜表面的扩散系数。水和溶质在膜表面的扩散系数。(四)氢键理论(四)氢键理论 该理论认为,水透过膜是由于水
9、分子和膜的活化点该理论认为,水透过膜是由于水分子和膜的活化点形成氢键及断开氢键的过程。形成氢键及断开氢键的过程。即在高压作用下,溶液中水分子和膜表皮层活化点即在高压作用下,溶液中水分子和膜表皮层活化点缔合,原活化点上的结合水解离出来,解离出来的缔合,原活化点上的结合水解离出来,解离出来的水分子继续和下一个活化点缔合,又解离出下一个水分子继续和下一个活化点缔合,又解离出下一个结合水。结合水。水分子通过一连串的缔合解离过程,依次从一个水分子通过一连串的缔合解离过程,依次从一个活化点转移到下一个活化点,直至离开表皮层,进活化点转移到下一个活化点,直至离开表皮层,进入多孔层。入多孔层。水分子逐渐从膜面
10、进入膜内,最后透过膜;水分子逐渐从膜面进入膜内,最后透过膜;溶质通过高分子链间空穴,以空穴型扩散透过膜。溶质通过高分子链间空穴,以空穴型扩散透过膜。(五)自由体积理论(五)自由体积理论 该理论认为,水可以在整个膜的自由体积中该理论认为,水可以在整个膜的自由体积中迁移,而盐只能在水的自由体积中迁移,使迁移,而盐只能在水的自由体积中迁移,使得膜具有选择透过性能。得膜具有选择透过性能。膜的自由体积包括聚合物的自由体积和水的膜的自由体积包括聚合物的自由体积和水的自由体积。聚合物的自由体积指的是在无水自由体积。聚合物的自由体积指的是在无水溶胀的由无规则高分子线团堆积而成的膜中,溶胀的由无规则高分子线团堆
11、积而成的膜中,未被高分子占据的空间。水的自由体积是指未被高分子占据的空间。水的自由体积是指在水溶胀的膜中纯水所占据的空间。在水溶胀的膜中纯水所占据的空间。第四节第四节 反渗透膜材料和分类反渗透膜材料和分类 反渗透技术所分离的物质的分子量一般反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于小于500,操作压力为,操作压力为 1.510.5 MPa。用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜。用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜。反渗透膜大部分为不对称膜,孔径反渗透膜大部分为不对称膜,孔径0.1 1 nm,可截留溶质分子。,可截留溶质分子。按成膜材料按成膜材料 可分为醋酸纤维模、芳香聚酰胺膜、高分子电解质膜等和可分为醋酸
12、纤维模、芳香聚酰胺膜、高分子电解质膜等和无机膜;无机膜;按膜的形状按膜的形状 可分为平板状、管状、中空纤维状膜;可分为平板状、管状、中空纤维状膜;按膜结构按膜结构 可分为非对称膜、均质膜、复合膜;可分为非对称膜、均质膜、复合膜;按应用对象按应用对象 可分为海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于可分为海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于废水处理、分离提纯等的膜。废水处理、分离提纯等的膜。按操作压力按操作压力 可分为高压反渗透膜、低压反渗透膜和超低压反渗透膜可分为高压反渗透膜、低压反渗透膜和超低压反渗透膜第五节反渗透膜的制备第五节反渗透膜的制备(一)相转移法(一)相转移法1)配制具有
13、适当的均相聚合物溶液;)配制具有适当的均相聚合物溶液;2)将聚合物溶液流涎成薄膜;)将聚合物溶液流涎成薄膜;3)蒸发部分溶剂;)蒸发部分溶剂;4)聚合物凝胶(沉淀);)聚合物凝胶(沉淀);5)热处理。)热处理。6)预压处理,稳定膜的性能)预压处理,稳定膜的性能(二)复合法(二)复合法 可以选用不同的材质制作超薄脱盐层和可以选用不同的材质制作超薄脱盐层和多孔支撑层,使其功能分别达到最优化,多孔支撑层,使其功能分别达到最优化,性能最佳;性能最佳;可以用不同方法制备出良好分离率和较可以用不同方法制备出良好分离率和较高透水速度的超薄脱盐层,同时具有良好高透水速度的超薄脱盐层,同时具有良好稳定性和耐压密
14、性;稳定性和耐压密性;根据不同应用特性,制作不同厚度的超根据不同应用特性,制作不同厚度的超薄脱盐层,薄脱盐层,可制作干膜,便于运输和保存可制作干膜,便于运输和保存(三)醋酸纤维素(三)醋酸纤维素(CA)醋酸纤维素膜的结构及性能醋酸纤维素膜的结构及性能 膜的结构膜的结构 醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高分子醋酸纤维素是没有强烈氢键的无定形链状高分子化合物。化合物。制膜过程是将其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添制膜过程是将其溶解在丙酮中并加入甲酰胺作添加剂,经混合调制、过滤、铸塑成型,然后再经加剂,经混合调制、过滤、铸塑成型,然后再经蒸发、冷水浸渍、热处理,即可得到醋酸纤维素蒸发、冷水浸渍、热处
15、理,即可得到醋酸纤维素 (cellulose acetate,CA)(cellulose acetate,CA)膜。膜。外观为乳白色、半透明,有一定的韧性,膜厚外观为乳白色、半透明,有一定的韧性,膜厚l00l00250250 m m。这种膜有不对称结构,表面结构致密,这种膜有不对称结构,表面结构致密,孔隙很小,通称为表皮层或致密层、活孔隙很小,通称为表皮层或致密层、活化层;下层结构较疏松,孔隙较大,通化层;下层结构较疏松,孔隙较大,通称为多孔层或支撑层。称为多孔层或支撑层。示意示意CACA膜是被水充分溶胀了的凝胶体。膜是被水充分溶胀了的凝胶体。由于铸膜液中的所有添加剂及溶剂由于铸膜液中的所有添
展开阅读全文