复习题 1、什么是膜分离，膜材料为什么能够具有选择渗透性？ 膜分离是借助膜的选择渗透作用，对混合物中的溶质和溶剂进行分离、分级、 提纯和富集的方法。 1. 膜材料可选择渗透的原因： 膜中分布有微细孔穴，不同孔穴有选择渗 2. 3. 透性； 膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附、排斥产生选择渗透性； 被分 离物在膜中的溶解、扩散作用产生选择渗透性。 2、膜分离设备的主要类型，其主要结构和优缺点。 1.板框式 膜器使用的是平板膜，其结构与板框式压滤机类似，由导流板、膜 和多孔支撑板交替重叠组成。 优点：膜的组装方便、清洗更换容易，不易堵塞。 缺点：对密封要求高、结构不紧凑。 2.卷式膜器 结构：由平板膜制成，在两片膜中夹入一层多孔支撑材料，将 两片膜的三边密封，再在膜上铺上一层隔网，将该多层材料卷绕在多孔管上，整 个组件装入圆筒形能承受压力的容器中，使用时料液沿隔网流动，与膜接触，透过膜的透 过液沿膜袋内的多孔支撑材料流向中心管，然后导出。 优点：结构紧密相连、单位体积膜面积很大、透水量大、设备 费用低； 缺点：浓差极化不易控制，易堵塞，不易清洗，换膜困难。 3.中空纤维膜器 优点：设备紧凑、单位体积的膜表面积大不需要支撑材料 缺点：中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，对料液的预处理要求高。 4.管式膜器膜器 膜固定在一个多孔的不锈钢、陶瓷或塑料管内结构与列管式换热器结构类似 优点：可以有明显效果地地控制浓差极化，流动状态好，可大范围地调节料液的流速，膜 生成污垢后容易清洗，对料液的预处理要求不高并可处理含悬浮固体的料液。 缺点：投资和运行的成本较高，单位面积内膜的面积较低。 3、电渗析工作原理。 在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作 用下，向阴极方向挪动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而 穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向挪动到阴膜，受到 膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室 盐水中的氯化钠被除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。 4、膜污染产生的原因、减小膜污染操控方法以及膜的清理洗涤方法 原因：在许多场合，浓差极化是导致膜污染的根源：其他的还有进水中生物活 性高、前处理不充分、系统间断操作、清洗的不彻底前处理絮凝剂加入过量、化 学品互不兼容、清洗用化学品不适合、进水有污染、进水水质较差、进水SDI 值超出控制范等。 1 - 操控方法： 、选择正真适合的膜材料膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间相 2 3 互作用的大小及膜的污染程度 、选择正真适合的膜孔径或截留分子量 、选择正真适合 4 pH 的膜结构和组件结构 、适当控制溶液中盐浓度、 值、溶液浓度和温度、离 子强度、压力与料液流速以及溶液与膜接触时间和膜表面粗程度等。 清理洗涤方法：水力学清洗、化学洗涤。机械清洗、电清洗等。 5、制备无机膜常用的方法。 常用方法：溶胶—凝胶法、阳极氧化法、相分离—沥滤法、热分解法、水热 合成法、悬浮粒子法、CVD 法等 6、热分解法膜集成技术对海水进行淡化的示意图，每一操作单元所 起的作用 7、分置式和一体式膜生物反应器的工作原理和优缺点。 一体式：将膜组件置入反应器内，压力驱动靠水头压差，或用真空泵抽吸； 膜腔内形成负压，混合液中的水和小分子物质通过膜孔，进入膜腔内，经泵输送 至出口成为膜出水 优点：能耗相比来说较低省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，每吨出水的动力 消耗约是分置式的1/10、结构紧凑 缺点：膜通量相对较低，易发生膜污染，不容易清洗和更换膜组件 分置式：膜组件与生物反应器分开设置，膜的压力驱动依靠加压泵；生物反应器 中的污泥混合液由循环泵增压后，输送至膜组件内侧，在压差作用下，混合液中 的水和小分子物质通过膜孔，成为系统处理出水；而悬浮物和大分子物质等则被 膜截留，并回流至生物反应器内 优点：运行稳定可靠，易于操作管理；膜容易清洗、更换；膜通量较高 缺点：为减少污染物在膜表面的沉积，通常要用循环泵提供较高的膜面错流 速度，致使水流循环量加大，动力消耗和运行的成本增加，每吨出水的能耗是传统 10 20 活性污泥法的 ～ 倍、泵的回流产生的剪切力也可能会影响到微生物的催化活 性 8、浸没沉淀技术制备高分子中空纤维膜的过程，多孔膜的骨架和孔 是如何形成的。 多孔膜的骨架：将聚合物溶液刮涂在适当的支撑体 如无纺聚酯 上，然后浸入含( ) 有非溶剂 一般为水，也可用乙醇、甲醇、丙酮等 的凝固浴中，由于溶剂与非溶( ) 剂之间的扩散而导致凝胶，形成了多孔膜的骨架。 多孔膜的孔 当凝胶层中的剩余溶剂和添加剂进一步被凝胶浴交换出来后，膜孔: 形成 9、瞬时分相和延迟分相？可形成什么样的孔结构？ 瞬时液液分相--制膜液浸没凝胶浴后迅速分相成膜。瞬时液液分相-得到相对多 - - (MF) (UF ) 孔的膜表层 形成多孔膜 如微滤 和超滤 膜 延时液液分相制膜液浸入凝胶浴中一段时间后才分相成膜。延时液液分相-得 到致密和较厚的膜表层 形成具有致密表层和多孔底层的聚合物膜 如气体分离- ( (GS) (PV) 和渗透汽化 膜 9 MF UF NF RO 、 、 、 、 、气体分离、渗透汽化等膜过程常用的材料？ 应用领域？ MF：天然高分子材料 纤维素酯类 （硝酸纤维素、醋酸纤维素、再生纤维素）: 合成高分子材料 亲水性材料 聚醚砜、磺化聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、: 聚碳酸酯、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮 疏水性材料 聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯: 无机材料 陶瓷 （氧化铝、氧化锆）、金属 （不锈钢、钨、钼）、微孔玻璃和碳化: 硅 1 - 2 应用领域： 、电子工业 纯水制备，去除粒子 、 医药卫生用水的灭菌 3 4 5 、中水回用 、食品、饮料工业 、油田采出水处理 UF：高分子材料：醋酸纤维素、聚砜、芳香聚酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯共聚 Ag Ni Ti 物。无机材料：多孔金属 （ 、 、 、不锈钢等：多孔陶瓷 （氧化铝、二氧 化硅、氧化锆、二氧化钛等）、分子筛 1 2 3 4 应用领域： 、工业废水净化处理 、食品制造业中的应用 、高纯水的制备 、生物制 药领域中的应用 NF：高分子材料：芳香聚酰胺、聚哌嗪酰胺、磺化聚 （醚）砜、聚乙烯醇、聚 Al2O3 SiO2 ZrO2 TiO2 芳酯。无机材料： 、 、 、 1 2 3 应用领域： 、生产和生活用水的净化及软化 、物料回收、分级及浓缩 、废液 处理和再利用 RO：高分子材料：醋酸纤维素类、芳香聚酰胺类、聚哌嗪酰胺类 1 2 3 4 应用领域： 、海水脱盐 、苦咸水淡化 、超纯水生产 、工业污水的处理 气体分离：高分子材料：聚酰亚胺、含硅聚合物、聚苯胺等。 无机材料：金属及其合金膜、陶瓷膜、分子筛膜以有机 无机杂化材料等。- ( / ) 应用领域：氢气的分离回收、水蒸气的脱除、空气分离氮氧分离 CO2 He 分离、有机蒸气分离、 的回收等。 -3 渗透汽化：高分子材料：聚乙烯醇、聚羟基甲撑、甲氧基甲基化尼龙 、交联 聚甲基丙烯酸、硅橡胶、含氟聚合物、纤维素衍生物和聚苯醚、醋酸纤维素、聚 酰亚胺、Naifon、聚苯醚、聚吡咯、聚乙烯醇聚丙烯酞胺、聚乙烯、聚麟酸醋/ / 酸纤维素、液晶聚合物、聚酯 、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酯共聚物、全氟磺酸、 PPO、聚吡咯等。 无机材料：陶瓷、合金、高分子金属配合物、分子筛和玻璃膜等。 应用领域：有机溶剂脱水、水中脱除或回收有机物、有机混合物分离等 11、计算题通量、截留率的计算- 通量：在一定操作条件下，单位时间通过单位面积膜的体积流量。单位L/m2.h.Pa R 1 Cp/Cf 截留率： ＝ － Cf 原液浓度，mg/L； Cp 透过液浓度，mg/L。 以上内容仅供参考 ．．．．．．．．
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