實驗四反滲透膜分離制高純水

1、實驗四反滲透膜分離制高純水實驗1 實驗目的1、熟悉反滲透法制備超純水的工藝流程。2、掌握反滲透膜分離的操作技能。3、了解測定反滲透膜分離的主要工藝參數。2 實驗原理工業(yè)化應用的膜分離包括微濾（MF八超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（R0）、 滲透汽化（PV）和氣體分離（GS）等。根據不同的分離對象和要求，選用不同 的膜過程。圖一膜的截留示意圖反滲透（R0）技術是20世紀60年代發(fā)展起來的以壓力為驅動力的膜分離技術， 它借助外加壓力的作用使溶液中的溶劑透過半透膜而留某些溶質，是一種分離、 濃縮和提純的有效手段。由于反滲透技術有無相變、組件化、流程簡單、操作方 便、耗費低等特點，在諸多水處理技術

2、中，反滲透被認為是最先進的方法之一， 發(fā)展十分迅速，已廣泛的應用于海水、苦咸水淡化、化工污水處理、純水和超純 水領域。高純水主要在電子工業(yè)、 醫(yī)藥工藝以及實驗分析使用， 按國標 GB/T11446.1-1997 規(guī)定，電子級水分為四級：EW-I、EW-II、EW-III、EW-IV，其電阻率指標分別 為： 18M cm、15M cm 、12M cm、0.5M cm。反滲透膜通常認為是表面致密的無孔膜，反滲透膜能截留水中絕大多數的溶質。 反滲透凈水就是以壓力為推動力， 利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質的選 擇透過性， 從含有多種有機物、 無機物和微生物的水體中， 提取純凈水的物質分 離過程。

3、起原理如下圖二：圖二、反滲透與滲透現象如圖 a 所示，半透膜將純水與咸水分開， 水分子將從純水一側通過膜向咸水一側 透過，結果使咸水一側的液位上升，直到某一高度，即滲透過程。如圖b 所示，當滲透達到動態(tài)平衡狀態(tài)時， 半透膜兩側存在一定的水位差或壓力差， 此為指定 溫度下溶液的滲透壓N。圖c所示，當咸水一側施加的壓力P大于該溶液的滲透 壓N，可迫使?jié)B透反響，實現反滲透過程。此時，在高于滲透壓的壓力作用下， 咸水中水的化學位升高，超過純水的化學位，水分子從咸水一側反向的通過膜透 過到純水一側，使咸水得到淡化。這就是反滲透脫鹽的基本原理。通常，膜的性能是指膜的物化穩(wěn)定性和膜的分離透過性。膜的物化穩(wěn)定

4、性的主要 指標是：膜材料、膜允許使用的最高壓力、溫度范圍、適用的 PH范圍，以及對 有機溶劑等化學藥品的抵抗性等。膜的分離透過性指在特定的溶液系統(tǒng)和操作條 件下，脫鹽率、產水流量和流量衰減指數。根據分離原理，溫度、操作壓力、給 水水質、給水流量等因素將影響膜的分離性能。3實驗設備及工藝流程3.1、設備的特點本裝置是中試型實驗裝置，可作為膜分離擴大工藝的實驗設備。也可以作為 小批量生產設備使用。可用于制備高純水。表一膜組件性能膜組件規(guī)格純水通量面積壓力范圍分離性能反滲透252140-50L/h1.1m2除鹽率98%納濾M-N2521A340-50L/h1.1m2二價除鹽率98%一價除鹽率50%超

5、濾M-U2521PES1040-50L/h1.1m2截留分子1玩，截留率90%本裝置采用反滲透膜過濾與離子交換技術相結合，以城市自來水為原料，制備高純水供實驗室特殊分析使用，出水水質可自動檢測，裝置操作簡單，穩(wěn)定性好， 具有很高的實用價值。反滲透凈水工藝不是單一的反滲透脫鹽過程， 應包括預處理過程，即通過一些物 化手段除去原水中的懸浮物和膠體等雜質，使其滿足反滲透膜處理的進水要求， 保證反滲透膜的正常使用。同時，經過反滲透膜脫鹽，水的脫鹽率可以達到98%, 但透過液中還存在一定濃度的離子，起電導率、TOC指標一般達不到高純水的要求，工業(yè)上通常采用混床樹脂處理，對水中剩余的陰陽離子進行交換， 使

6、水進 一步得到凈化。本實驗以自來水為原水，設計了預處理的（精濾）、反滲透脫鹽、 混床樹脂處理等凈化單元，研究了自來水深度處理的反滲透凈水工藝。3.2、工藝流程圖三高純水制備工藝流程圖系統(tǒng)允許壓力范圍為0-1.2MPa,超過1.2MPa時，為保護膜組件及設備，壓 力保護器會切斷輸液泵的電流。4實驗內容及操作步驟4.1實驗內容記錄不同操作壓力下的濃縮液的流速、透過液流速、出口純水電阻值，比較不同操作壓力與膜通量的關系。4.2注意事項增壓泵啟動時，請注意泵前管道充滿液體，以防損壞。如發(fā)生上述現象，請立即 切斷電源。4.3操作步驟開啟房間的自來水總閥。接通自來水。開泵。系統(tǒng)穩(wěn)定約20分鐘，出口水質基本

7、穩(wěn)定（出水電阻率電導值不低于5M cm ），記錄純水電阻值，同時記錄濃縮液、透過液流量，計算回收率。在0.5-1MPa內改變膜出口的開度，調節(jié)系統(tǒng)操作壓力。帶系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄不同壓力下純水電阻值，濃縮液、透過液流量。開啟離子交換樹脂，制備超純水，出水電導值不低于 8M cm，最好達到 12M cm。停車時，先關閉輸液泵及總電源，隨后關閉自來水進水。5實驗數據處理5.1實驗原始數據記錄表二制備純水實驗數據記錄室溫：原料水電導率：操作壓力：實驗序號濃縮液流量L/h透過液流量L/h出口純水電阻M cm123表三制備超純水實驗數據記錄室溫：原料水電導率:實驗序號操作壓力MPa透過液流量L/h出口純水電阻M cm- 2 量 m