薄膜分離系統用於去除小顆粒及溶解鹽。
加壓的供水流平行通過薄膜表面,部分水流通過薄膜,被排除的顆粒在剩餘的水流中濃度會越來越高。由於溶液是連續性的流過,被排除的顆粒不會沉積,反而會被濃縮液帶走。因此,進水流在通過薄膜后便分為通過薄膜的溶液(滲透液)和殘留的濃縮液。
一般可分為:微濾(microfiltration )、超濾(ultrafiltration;hyperfiltration )、納濾(nanofiltration;NF )和薄膜過濾反滲透(reverse osmosis,RO;reverse osmosis;RO )。

1微濾

工作原理
微濾的過濾原理有三種:篩分、濾餅層過濾、深層過濾。一般認為MF的分離機理為篩分機理,膜的物理結構起決定作用。此外,吸附和電性能等因素對截留率也有影響。其有效分離範圍為0.1-10μm的粒子,操作靜壓差為0.01-0.2MPa。
微濾能截留0.1~1微米之間的顆粒,微濾膜允許大分子有機物和溶解性固體(無機鹽)等通過,但能阻擋住懸浮物、細菌、部分病毒及大尺度的膠體的透過,微濾膜兩側的運行壓差(有效推動力)一般為0.7bar。

2超濾

分類
過濾膜根據所加的操作壓力和所用膜的平均孔徑的不同,可分為微孔過濾、超濾和反滲透三種。微孔過濾所用的操作壓通常小於4×10^4 Pa,膜的平均孔徑為500埃~14微米,用於分離較大的微粒、細菌和污染物等。超濾所用操作壓為4×10^4 Pa~7×10^5 Pa,膜的平均孔徑為10-100埃,用於分離大分子溶質。反滲透所用的操作壓比超濾更大,常達到35×10^5 Pa~140×10^5 Pa,膜的平均孔徑最小,一般為10埃以下,用於分離小分子溶質,如海水脫鹽,制高純水等。
概述
納濾 ( NF,Nanofiltration)是一種介於反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程,納濾膜的孔徑範圍在幾個納米左右。與其他壓力驅動型膜分離過程相比,出現較晚。它的出現可追溯到70年代末J.E. Cadotte的NS-3 0 0膜的研究,之後,納濾發展得很快,膜組器於80年代中期商品化。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來,如CA、CTA膜、芳族聚醯胺複合膜和磺化聚醚碸膜等。但與反滲透相比,其操作壓力更低,因此納濾又被稱作「低壓反滲透」或「疏鬆反滲透」( Loose RO )。
運用範圍
納濾主要運用於飲用水和工業用水的純化,廢水凈化處理,工藝流體中有價值成功的濃縮等方面。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來,如CA、CTA膜、芳族聚醯胺複合膜和磺化聚醚碸膜等。但與反滲透相比,其操作壓力更低,因此納濾又被稱作「低壓反滲透」或「疏鬆反滲透」( Loose RO )。
納濾分離愈來愈廣泛地應用於電子、食品和醫藥等行業,諸如超純水製備、果汁高度濃縮、多肽和氨基酸分離、抗生素濃縮與純化、乳清蛋白濃縮、納濾膜-生化反應器耦合等實際分離過程中。與超濾或反滲透相比,納濾過程對單價離子和分子量低於200的有機物截留較差,而對二價或多價離子及分子量介於200~500之間的有機物有較高脫除率, 基於這一特性,納濾過程主要應用於水的軟化、凈化以及相對分子質量在百級的物質的分離、分級和濃縮(如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程產物的分級和濃縮)、脫色和去異味等。主要用於飲用水中脫除Ca、Mg離子等硬度成分、三鹵甲烷中間體、異味、色度、農藥、合成洗滌劑,可溶性有機物,及蒸發殘留物質。

3反滲透

機理模型
統一的「干閉濕開」反滲透機理模型,有幾個經典模型
1.優先吸附毛細孔模型:弱點干態膜電鏡下,沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2.溶解擴散模型:不認為有孔。
3.干閉濕開模型:上個世紀80,90年代,鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既「干閉濕開」反滲透模型,統一了兩個最經典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。即 膜干時,膜孔收縮緻密,孔隙閉合,電鏡下看不到製成干態備鏡檢的干膜; 膜濕時,膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開。合併就是「干閉濕開」脫鹽模型。

應用範圍

太空水、純凈水、蒸餾水等製備; 酒類製造及降度用水; 醫藥、電子等行業用水的前期製備; 化工工藝的濃縮、分離、提純及配水製備; 鍋爐補給水除鹽軟水; 海水、苦鹹水淡化; 造紙、電鍍、印染等行業用水及廢水處理。
以高分子分離膜為代表的膜分離技術作為一種新型、高效流體分離單元操作技術,30年來取得了令人矚目的飛速發展,已廣泛應用於國民經濟的各個領域。
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