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1、Welcome,膜分离技术,在环境工程上的应用,组长：刘娇 主讲：徐文赫 行动组成员：饶荣 罗春燕 王冬冬 李明淦,主要内容,膜分离技术简介 在环境工程上的应用举例 前景展望,膜分离技术是指借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中溶质和溶剂进行分离，分级，提纯和富集。,膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术，已经被广泛应用于化工、环保、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药、生物工程、能源工程等。国外有关专家甚至把膜分离技术的发展称为“第二次工业革命”。膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。,膜分离技术简介,微滤,纳滤,电渗析,超滤,反渗透,渗
2、透汽化和气体分离,主要 分支,目前己经深入研究和开发的膜分离技术,正在开发研究中新的膜过程,膜蒸馏,膜萃取,膜生物反应器,支撑液膜,控制释放膜,生物膜,仿生膜,只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8,处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化,可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能,保持原有的风味,适应性强,无相态变化,优点,膜分离工艺优点,无化学变化,在常温下进行,选择性好,能耗低,有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩,典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受
3、污染,膜分离技术特点,设备简单，操作方便、无相变、无化学变化，节能高效，它是一个物理单元操作过程，特别适用于热敏性成分的分离、纯化、浓缩和富集。其特点可归纳为：,1.处理效率高，设备易于放大； 2.可在室温或低温下操作，适宜于热敏感物质的分离浓缩； 3.化学强度与机械损害最小，减少失活; 4.无相转变，省能;,5.有相当好的选择性，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化的目的; 6.选择合适的膜与操作参数，可得到较高回收率; 7.系统可密闭循环，防止外来污染; 8.不外加化学物，透过液（酸、碱或盐溶液）可循环使用，降低了成本，并减少对环境的污染。,发展趋向,发展趋向,渗透汽化,膜材料,集成膜过程,膜
4、分离用于生物技术,新的膜过程,膜技术在染料工业的应用,我国是世界最大的染料生产国和消费国，1998年染料生产量为20万吨左右，到2000年，各种染料生产总量已达50万吨。在一些固体染料的生产过程中，合成染料从水溶液中的分离通常是经过盐析和压滤实现的。该工艺过程存在如下弊端。由于染料合成反应生成的盐以及盐析过程带入的盐分降低了染料的纯度，影响到染料在染色过程的溶解性能，影响着色，同时耗费大量的盐。压滤过程造成主体染料的流失多，损失率大于5%。产生大量高盐度高色度、高COD浓度的废水，严重污染环境。盐析和压滤操作为间歇式，劳动强度高，耗时多。,能不能给点更好的建议？,一种有效解决办法是采用纳滤膜分
5、离技术。纳滤技术应用于染料清洁生产和染料废水处理主要有两方面：代替传统盐析压滤工序对含盐粗制染料进行脱盐和浓缩；对含盐染料废水的处理与资源化。,纳滤膜对含盐染料溶液的分离原理,纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜过程。商品化的纳滤膜一般具有荷电的纳米微孔结构，溶质在带电微孔内进行扩散和对流传递过程时受到立体阻碍和静电排斥两方面的作用。因此，纳滤膜通常对分子量在200-1000之间的低分子有机物和多价盐截留较高，而对单价盐和小分子物质的截留率较低。对于水溶性染料(酸性染料、碱性染料、直接染料和活性染料等)，分子带有亲水性基团如-S03Na ，-COONa等，且相对分子质量落在纳滤膜的高截留
6、范围内，纳滤膜对这些染料有很高的截留率。因此，利用纳滤膜对染料的高截留和对NaCI的低截留特性，可以实现对含盐染料初品或合成染料水溶液的脱盐浓缩以及对含盐染料废水的处理与资源化。,纳滤膜分离技术具有高效、低能耗、工艺简单、操作方便、过程易控制、无污染等优点。在水溶性染料的生产工艺中采用先进的纳滤膜技术对染料合成液进行浓缩、脱盐，再喷雾干燥，既能节约干燥热能，又能提高染料的纯度和品质，具有较好的经济效益；同时在一定程度上能减少染料废水对环境造成的严重污染，具有明显的环境效益。虽然膜的污染不可避免，但只要采用合理的控制措施，注重在生产过程中加强综合控制，是能够有效减轻和去除膜污染的。所以，染料生产
7、厂家利用纳滤技术改进生产工艺是行之有效的。,纳滤技术处理染料废水，可实现盐与染料的分离，且浓缩液和透过液可以分开处理。透过液可回用或排人污水处理系统；浓缩液可用于回收染料，以达到资源化的目的。如果回收价值较低，因浓缩液量少也有利于染料废水的后继处理。因此，纳滤技术可作为高浓度、高含盐量染料废水的一种良好的处理方法。,膜技术在重金属废水中的应用,1反渗透膜在重金属废水处理中的应用,反渗透膜是分离溶解固体的最有效的方法，可确保废水中的重金属离子完全去除，处理后的水质优良，可用反渗透膜装置对污水中的铬进行了回收处理试验，结果表明:反渗透膜技术能从污水中回收流失的铬，且其对铬的平均回收率超过99.8%
8、 。反渗透膜处理重金属废水，不仅使渗透液达到排放标准，而且浓缩液可直接回用或进一步回收处理，这个过程是废水中重金属离子回用的一个值得探究的方向。,2纳滤膜在重金属废水处理中的应用,纳滤膜处理重金属废水具有操作压力低、水通量大等优势，采用纳滤技术，不仅可以使90%以上的废水纯化，而且可同时使重金属离子含量浓缩10倍，浓缩后的重金属具有回收利用的价值。Qdais等采用纳滤膜技术回收水样中的铜和镉离子，结果表明:纳滤膜对Cu2+和Cd2+的最佳截留率分别为96%和97%;他们同时也对含有多种重金属离子的废水进行了处理，结果显示:纳滤膜对重金属离子的平均截留率达97%。,3液膜在重金属废水中的应用,液
9、膜法是将一定比例配制的有机溶剂同内相试剂混合制成乳液微滴，微滴表面形成一层极薄的液膜，膜内为内相试剂。将这种表面积较大的乳液微滴与废水接触。水中待除的重金属离子便通过选择性渗透、萃取、吸附等穿过液膜，进人内相同试剂反应，废水中的重金属离子得以去除。Yang等用SLM分离电镀洗水中的铜、锌和铬离子，分别采用了特定的载体来回收每种重金属，结果表明可得到高纯度的渗透液。,膜技术在环境工程中的应用的前景展望,膜法水处理技术被称为是21世纪的水处理技术节能、投资少、操作简便、处理效率高等优点，应用非常广泛。工业废水中往往含有很多浓度较低的重金属离子，传统的废水处理方法不但能耗大，而且大多只是污染物质的转
10、移，会造成二次污染。在水资源日益紧张的今天，以废水回用和物质回收为目的的膜分离技术作为一种新型、高效的水处理技术普遍受到国内外水处理者的关注，超低压反渗透法、胶束增强超滤法和水溶性聚合物络合超滤法在优化的操作条件下能灰得很高的截留效果，浓缩液可使用适当的方法如电化学法来回收其中的重金属，处理后的渗透液也能达到回用和排放的标准，具有可观的经济效益。然而膜分离技术在使用过程中也存在一些问题，主要表现为膜污染、膜稳定性差和膜组件的造价成本高等。对这些控制因素的解决，将推动膜分离技术的迅速发展。,膜分离技术在环保领域的研究和应用才刚刚起步，但已有良好的开端，对膜技术的兴趣和利用必将随着环境保护要求的提
11、高而增加。随着人们环保意识的增强，随着膜技术的进一步发展，膜分离技术在提高饮用水水质、水污染控制、大气污染控制等方面将会得到迅猛发展。膜分离技术在环保领域的应用潜力很大，发展前景十分广阔。我国的膜技术在环保领域的应用与世界先进水平尚有较大差距，开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料，对于不同的污染源采用不同的膜技术及相应的配套工艺，以达到降低投资和运行成本，更好的推广膜分离技术在环保领域的应用。在膜使用中着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题。,膜分离作为一种新型的分离单元操作过程，在技术进步、产品结构调整、节省能源及污染防治方面日益显示出其强大的生命力和竞争能力。但目前，膜的发展受到了几个方而的制约：一是膜产品的价格；二是膜污染；二是膜分离性能的提高。如果这几方而的问题能更好地解决，膜分离技术将会在国民经济中发挥更为重要的作用。可以预见，21世纪的膜技术将在同其他各学科交叉结合的基础上，形成一门比较完整、系统的学科。它将在人类社会的发展史上起到不可替代的重要作用。,谢谢大家,
