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1、第一章第一章 微滤技术微滤技术一、微滤的定义一、微滤的定义 Microfiltration，MF，又称微孔过滤，它属于精密过滤，一般精度范围为 0.1 微米以上，能够过滤微米 （micron）级的微粒和细菌，能够截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等， 而大量溶剂、小分子及大分子溶质都能透过的膜的分离过程。二、微滤膜过滤原理二、微滤膜过滤原理 微滤过滤是一种筛分过程，操作压力一般在 0.070.7MPa（0.77 个大气压） 。原料液在静压差作用下，透过 一种过滤材料，过滤材料包括：折叠滤芯、熔喷滤芯、布袋式除尘器等。透过纤维素或高分子材料制成的微孔滤 膜（微孔
2、膜的规格目前有十多种，孔径范围为 0.1100 m，膜厚 120150 m） ，利用其均一孔径，来截留水中的 微粒、细菌等，使其不能通过滤膜从而被去除。决定膜的分离效果的是膜的物理结构、孔的形状和大小。三、微滤技术的优势三、微滤技术的优势 * 占地面积小，膜面积大，有效过滤面积高； * 制作工艺成熟，精度高，0.1100 m 范围内，微滤膜都能满足处理要求； * 抗性高，纳污能力强，部分材质膜抗酸碱、抗氧化能力强，能适用各种恶劣水质，如 PVDF（聚偏氟乙烯）性能 稳定，寿命长，抗酸碱、高温等； * 成本低，部分无机膜清洗方便，可重复使用。四、微滤技术的缺点四、微滤技术的缺点 收制备工艺及本身
3、结构的限制，微滤对于水中离子、有机物、病毒等小分子物质几乎没有去除效果。 五、微滤技术的应用领域 * 海水淡化工程：作为工业反渗透进水的预处理工艺 * 工业污水处理：微滤主要应用处理污水中大颗粒杂质 * 制药行业：液体-固体分离 * 饮料行业：液体-固体分离六、微滤技术在纳米通产品中的应用六、微滤技术在纳米通产品中的应用 纳米通几乎所有家用净水设备中均采用了微滤作为初步过滤手段，有效除去水中泥沙、铁锈、大型藻类植物 等，保护进一步处理中使用的各种膜材及设备，使系统精度更高、使用寿命更长。第二章第二章 超滤技术超滤技术一、超滤概念一、超滤概念 超滤是切向流过滤(据滤膜的截留孔径分类)中的一种,也
4、称切向流超滤,能截留 0.0020.1 微米之间的大分子物质 和蛋白质,允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物， 用于表示超滤膜孔径大小的切割分子量范围一般在 1000-500000 之间。超滤膜的运行压力一般 17bar。二、超滤基本原理二、超滤基本原理 在分离中通常有两种类型的过滤：垂直过滤(NFF)和切向流过滤(TFF)。在垂直过滤中，所有的流体直接通过滤 膜，被截留的物质堆积膜表面。由于这些物质的堆积，通过滤膜的流量迅速下降直至完全停止;在切向流过滤中， 流体如下图所示十字地流过滤膜。 超滤是一个错流合切向流的过程，待过滤的液体沿膜表
5、面流动，在过滤膜上形成流体剪切，使得污染物较难在膜 表面形成。以现在超滤系统为例，要过滤的样品经泵加压后输入膜组件中，由于膜内外的压力差，一部分液体渗 过滤膜进入较小的孔即透过液，而样品中的病毒等较大分子（或大分子）则截留进入较大孔即回流液。 PALL 过滤膜预组装好的,并通过膜和隔离层粘接和固定在一起,膜堆中每个膜片被固定于分离网之间,因此膜堆里每 个膜层是平行的,这种盒式膜堆在较小的容积内能提供很大的膜表面积,流体被泵入超滤 系统的进液口,流入底部导 流板进入膜堆的大孔孔中,流体切向地通过膜,没有通过膜的部分流入膜另一侧的大孔中,流出回流口.透过膜的流体 (透过液)流进底部导流板的小孔孔中
6、,最后流出透过液口.如下图所示，未能找到到实际使用的图片，实际使用的稍 有差别。第三章第三章 纳滤技术纳滤技术一、纳滤概念一、纳滤概念 纳滤(NF) 是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 其截留分子量在 80-1000 的范围内，孔径为 1-10 纳 米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品饮料工业等诸多领域显示出广阔的 应用前景。膜分离技术被称为“二十一世纪的水处理技术” ，自 70 年代应用于水处理领域后，得到了广泛的研究 和空前的发展，受到世界各国水处理工作者的普遍关注，开展了不同水平。不同层次的理论研究和技术开发、应 用。在给水处理领域应用最为广泛的是
7、一系列的低压膜，如纳滤膜、反渗透膜等。其中，纳滤膜法水处理技术以 其特殊的优势，获得了世界各国的水处理工作者的普遍关注，在水处理技术的研究和开发领域取得了可喜的成绩。纳滤技术是从反渗透技术中分离出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支。一般认为， 纳滤膜存在着纳米级的细孔，且截留率大于 95%的最小分子约为 1mm，所以近几年来这种膜分离技术被命名为： Nanofiltration，简称：NF，中文译为：纳滤。在过去的很长一段时间里，纳滤膜被称为超低压反渗透膜 (LPRO：LowPressureReverseOsmosis)，或称选择性反渗透膜或松散反渗透膜(LooseRO：L
8、ooseReverseOsmosis)。日 本学者大谷敏郎曾对纳滤膜的分离性能进行了具体的定义：操作压力1.50mPa，截留分子量 2001000，NaCl 的 截留率90%的膜可以认为是纳滤膜1。现在，纳滤技术已经从反渗透技术中分离出来，成为介于超滤和反渗透 技术之间的独立的分离技术，己经广泛应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、环境保护等诸多领域，成为膜 分离技术中的一个重要的分支。二、纳滤基本原理二、纳滤基本原理 超滤及反渗透等膜分离过程一样，纳滤也是以压力差为推动力的膜分离过程，是一个不可逆过程。其分离机 制可以运用电荷模型（空间电荷模型和固定电荷模型） 、细孔模型以及近年来才提出的静
9、电排斥和立体阻碍模型等 来描述。与其他膜分离过程比较，纳滤的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子量的有机物，又能透析反渗透膜 所截留的部分无机盐也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。能最大限度的去处水中一切污染物又能保留人体 适量的矿物质需求。第四章第四章 反渗透技术反渗透技术一、渗透及渗透压一、渗透及渗透压 渗透现象在自然界是常见的，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐 水溶液的过程就是渗透过程。如图 1 所示,如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜 两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。
10、我们把水 分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个 平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。二、反渗透现象和反渗透净水技术二、反渗透现象和反渗透净水技术 在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂 分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。 如果将盐水加入以上设施的一端， 并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。 反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜
11、，我们称之为半透膜，二是一定的压力。 简单地说， 反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离 子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中,溶解性盐 类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透 膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达 99.7%。三、反渗透优点三、反渗透优点: * 连续运行，产品水水质稳定 * 无须用酸碱再生 * 不会因再生而停机 * 节省了反冲和清洗用水 * 以高产率产生超纯水（产率可以高达 9
12、5%） * 无再生污水，不须污水处理设施 * 无须酸碱储备和酸碱稀释运送设施 * 减小车间建筑面积 * 使用安全可靠，避免工人接触酸碱 * 减低运行及维修成本 * 安装简单、安装费用低廉四、反渗透的弱点及解决方法四、反渗透的弱点及解决方法 反渗透设备的系统除盐率一般为 98-99%.这样的除盐率在大部分情况下是可以满足要求的.在电子工业、超高压 锅炉补给水、个别的制药行业对纯水的要求可能更高。此时单级反渗透设备就不能满足要求。以下方法则可以对 反渗透水进行进一步纯化以达到要求： 1 双级反渗透 将单级反渗透纯水再进行一次反渗透处理以提高纯水的纯度。 2 反渗透与 EDI 结合 可以用较小的厂房，较低的运行费用产生超纯水。 3 反渗透与离子交换结合 可以减小的厂房使用面积并降低低的运行费用。
