反渗透VS超滤陈静.pptx

反渗透和超滤有何不同反渗透和超滤有何不同？反渗透反渗透的概念的概念：反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。反渗透示意图：反渗透示意图：反渗透的优点：反渗透的优点：反渗透膜可以挡住各种离子及比水分子大的各种有机物分子，只允许水分子通过，膜孔直径在1纳米以下。过滤精度为0.0001微米左右，是一种超高精度的利用压差的膜法分离技术。可滤除水中的几乎一切的杂质（有益的和有害的），只能允许水分子通过。反渗透具有几个明显的优势。第一，能够去除溶解于水中的对人体有害的重金属离子(同时也去除水中硬度)；第二，能够去除水中的微小胶体等污染物(超滤不能去除掉的微污染物)；第三，能够最大限度的去除溶解与水中的四氯化碳、三氯甲烷等对人体有害的有机物。反渗透的缺点：反渗透的缺点：虽然反渗透制水的纯度高，但是在反渗膜制水的过程中，会浪费将近50%以上的自来水。这是一般家庭不能接受的。因此反渗透的应用领域比较窄，只适用于对水质有很高要求的领域。反渗透技术需要加压、加电，流量小，水的利用率低，制水的成本高，不适合大量生活饮用水的净化。反渗透的应用：反渗透的应用：由于反渗透的超高精度，反渗透制水的成本较高，因此一般用于纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造领域。国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水，各种工业纯水、饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保、冶金、纺织等行业的膜应用也都形成了一定规模。今后有潜力的应用领域有发电厂冷却循环水的排污水处理、大型海水淡化、苦咸水淡化、大型市政及工业废水处理等。超滤的概念超滤的概念：在压力差的驱动下，用可以阻挡不同大小分子的滤板或滤膜将液体过滤的方法。是常用的分离方法。在超滤过程中，水溶液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的溶剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为浓缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。超滤的优点：超滤的优点：1.滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。2.滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。3.超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。4.超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。超滤的缺点：超滤的缺点：超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到1050的浓度。超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高，自下而上形成浓度梯度，这时超滤速度就会逐渐减慢，发生浓度极化现象。超滤的应用：超滤的应用：超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便的实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进行过滤，流量大，使用成本低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主。超滤膜的应用领域分布大致如下：超滤膜的应用领域分布大致如下：1、饮用水（自来水）60%；2、大工业水处理18%；3、中水、污水、废水处理回用15%；4、食品、饮料、医药、电子、纺织、印染、造纸等及其他轻工业7%。其中，膜技术在水处理方面的应用，大约占膜市场的90%，另外10%的膜用于过程工业上的分离。超滤应用中的膜污染问题超滤应用中的膜污染问题 超滤膜污染的途径：超滤膜污染的途径：1、膜面凝胶层污染膜面凝胶层污染 膜面凝胶层污染主要是膜分离中截留的胶体物质，水溶性有机物等形成滤饼，在过滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面形成的可逆性膜面污染。此类污染在闭端膜过滤中占很大比重（80%90%），且发展迅速，是膜污染水力控制的主要对象。2 2、污泥层污染污泥层污染 污泥层污染是由膜表面滋生的大量微生物及其代谢产物组成的黏液（黏性多糖类、多肽类和蛋白质分子等），在滤膜表面形成一层生物膜造成膜通量减小。3 3、膜孔堵塞膜孔堵塞 膜孔堵塞主要是溶解性大分子有机物质（多为低相对分子质量的肽类），如溶解性微生物产物和胞外聚合物透过凝胶层，被膜孔内表面吸附或结晶堵塞孔道使膜通量减少，是一种不可逆污染，此类污染发展缓慢。膜孔堵塞主要包含胶体污堵、生物污堵、化学结垢、颗粒堵塞。膜污染的膜污染的影响因素影响因素：研究表明，膜组件投入运行后，膜污染即开始发生，因此，防止膜污染必须从生产膜组件开始考虑。我们考虑的因素主要有以下几方面。1 1、膜的性质膜的性质 膜的性质主要指膜材料的物理性能，如膜表面电荷性、亲疏水性、膜孔径大小及表面形态如粗糙度等，它们对膜吸附有机污染物及阻塞有重大影响。亲水性膜受吸附影响较小；孔径大通量高的膜易形成堵塞；孔隙小的膜易被堵塞。混合液胶体粒子一般带负电，选择带负电的膜有利于防止膜污染；膜表面光滑不易污染；膜面粗糙则易吸留溶质，随粗糙度增加，会增加膜表面吸附污染物的可能性。2、混合、混合液的性质液的性质 混合液性质主要指悬浮物的浓度和组成，它们复杂多变，对膜污染影响很大。3、膜、膜分离的操作条件分离的操作条件 膜分离操作条件有时是膜污染的重要影响因素，因此，对操作条件的关注是非常必要的。膜污染膜污染问题问题的的解决办法解决办法：通过有效的技术手段可以尽量延缓膜污染的进程，降低膜污染的程度。在防控浓差极化和膜污染方面的研究主要集中在膜的开发与选择膜的开发与选择、原料预处理原料预处理及改善膜过滤操作条改善膜过滤操作条件件等方面。1 1、膜的开发与选择膜的开发与选择 （1）开发具有良好成膜性、热稳定性、化学稳定性，耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化性能的膜材可以有效控制膜污染。但单一物质性质都有其局限性。因此，常针对一定的处理物系，对膜材或膜表面进行改性，以提高其抗污染性能。（2）共混膜的研制。共混通常是为克服膜材料某一性能的不足，加入一种或多种物质，制备综合性能较好的膜，这是目前研究的热点之一。选择适宜孔径的膜对防止膜污染有重要作用。膜孔径的选择应根据处理物系的特点及所要达到的截留率确定。对较大孔径膜，尽管初始通量较大，但通量衰减较快，易致膜污染。因此，膜孔径的选择应比截留物质的相对分子质量小，以获得好的处理效果，还可减少膜孔溶质吸附和堵塞造成的污染。但孔径越小，流体阻力越大，通量越小，操作中要综合考虑两者的关系，选择合适的膜材和孔径。樊文玲等研究了孔径0.2m的Al2O3陶瓷膜澄清糖渴清复方水提液过程中膜污染的机制，发现膜孔径和膜材料对膜污染有重要影响。2 2、原料预处理（、原料预处理（改变原水特性）改变原水特性）预处理指原料液过滤前加入改性剂，以改变料液或溶质的性质或对料液进行絮凝、过滤，去除较大的悬浮粒子或胶状物质，或调整料液的pH 值去除膜污染物，减轻膜的负荷和污染。预处理应根据料液及膜材的性质选择处理方法。含难溶盐的料液可用预沉、加化学阻垢剂或分散剂等方法；过滤高黏度料液，可加入适当药剂以降低黏度，改善流动性能，提高过滤效果；对含悬浮微粒或胶状物的料液可用砂滤、微滤或加混凝剂、絮凝剂等方法；富含微生物的料液可添加杀菌剂或先用紫外线灭菌，防止微生物对膜的污染和侵蚀。3 3、改善膜过滤操作条件改善膜过滤操作条件 （1）改善膜面流体力学条件 提高料液流速或用湍流促进器或脉冲流技术等改善膜面料液的水力学条件，减小膜面流体边界层厚度，降低浓差极化，延缓凝胶层形成，减少膜污染。防止膜污染尽量采用湍流流动与非稳定流动等方式。浓差极化现象是膜污染的主要形式。刘忠州等通过原位实验研究了浓差极化对膜污染的作用，结果表明，控制浓差极化的关键是选择膜材料和组件及优化操作条件。（2）外加场防止膜污染 外加场（电场、声场等）对某些物料过滤有强化作用，同时可有效防止膜污染发生。4 4、膜清洗膜清洗 超滤膜运行一定时间后，跨膜压差会升高，膜通量会下降，出水水质变差。为使超滤过程得以正常进行，恢复膜过滤性能，必须及时对污染膜进行清洗。膜清洗的方法：膜清洗的方法：（1）反冲是广为采用的清洗方法。用气体、液体等作反冲介质，对膜管施加反向作用力，使膜表面及膜孔吸附的污染物脱离滤膜，恢复通量，可有效地去除凝胶层，减少膜污染。在反冲过程中，若同时快速冲洗膜面，清除变松的污染层，可提高防污染效果；（2）负压清洗是通过真空抽吸，在膜功能面侧形成负压，去除膜表面和膜内部的污染物；（3）机械清洗如用超小型海绵球对管式膜进行擦洗；（4）化学清洗是常用的清洗方法。化学清洗应根据膜和污染物的性质选择适合的清洗液配方。选择清洗剂要考虑既能去除膜污染物，又对膜无腐蚀作用。肖文军等研究了NaClO、HNO3、NaOH及其组合清洗污染微滤膜的效果，结果表明，0.6%NaClO，50，无压力条件下清洗45min是茶叶加工中清除膜污染物的最佳条件；（5）超声清洗是近年研究的热点，其效果有待进一步研究和证实；（6）在线电场清洗用导电膜并在膜器上安装电极，在过滤过程中间隔一定时间在膜上加电场，使膜面及附近带电粒子或分子沿电场方向迁移，可去除沉积在膜面的带电污染物。在实际应用中，可以根据污染情况综合使用各种清洗方法。但无论如何，使用化学药剂对超滤膜进行清洗是必要也是有效的。化学清洗的频率决定了膜的使用寿命和超滤工艺的成本，因此化学清洗的条件、周期和历时，化学清洗剂的配方及清洗方法至关重要。谢谢大家！谢谢大家！