工作任務(wù)一—1.4膜分離過(guò)程

1、淄博職業(yè)學(xué)院離子膜燒堿生產(chǎn)操作課程教學(xué)方案教師： 序號(hào)：4授課時(shí)間授課班級(jí)學(xué)員上課地點(diǎn)多媒體教室、化工仿真實(shí)訓(xùn)室學(xué)習(xí)內(nèi)容任務(wù)1 一次鹽水的制備膜分離過(guò)程學(xué)時(shí)6教學(xué)目標(biāo)專業(yè)能力能分析粗鹽水精制的過(guò)程；能操作反滲透過(guò)濾裝置。能初步選用合適的過(guò)濾裝置來(lái)過(guò)濾粗鹽水溶液。能分析過(guò)濾運(yùn)行中出現(xiàn)的異常問(wèn)題，并提出初步解決方法。方法能力學(xué)會(huì)膜分離裝置的選用和使用維護(hù)保養(yǎng)方法，完成任務(wù)小組內(nèi)、外部資源協(xié)調(diào)使用的方法。社會(huì)能力仿真實(shí)訓(xùn)過(guò)程要團(tuán)結(jié)協(xié)作，互相幫助，積極完成任務(wù)，做到理論聯(lián)系實(shí)際。目標(biāo)群體之前已學(xué)習(xí)了流體輸送機(jī)械設(shè)備的選用，熟悉了工作任務(wù)的要求所需要的其他工作條件。為完成工作任務(wù)，先學(xué)習(xí)一下膜分離裝置及

2、其操作方法，通過(guò)反滲透裝置的操作訓(xùn)練，提高了學(xué)生的解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了培養(yǎng)學(xué)生完成任務(wù)的基本方法。教學(xué)環(huán)境多媒體教室與仿真操作實(shí)訓(xùn)室教學(xué)方法Ø 討論提問(wèn)法、任務(wù)教學(xué)法理論+實(shí)訓(xùn)時(shí)間安排教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)前2學(xué)時(shí)進(jìn)行理論講解，后4學(xué)時(shí)進(jìn)行操作訓(xùn)練一、任務(wù)資訊1、 膜分離資料。2、 一次鹽水工藝流程圖。3、 過(guò)濾相關(guān)知識(shí)。二、任務(wù)決策 通過(guò)對(duì)任務(wù)完成需要的結(jié)果與過(guò)程的情況分析，確定對(duì)粗鹽水中的新生態(tài)的碳酸鈣顆粒通過(guò)采用薄膜過(guò)濾器進(jìn)行分離，為了液體混合物中的顆粒的分離需要學(xué)習(xí)膜分離的相關(guān)技術(shù)與操作方法。工作中實(shí)行集中講授與分組操作訓(xùn)練的方法。三、任務(wù)計(jì)劃 根據(jù)決策方案的完成要求和完成任務(wù)需要的

3、時(shí)間，由教師指導(dǎo)，組長(zhǎng)組織任務(wù)完成膜分離過(guò)程的工作計(jì)劃。完成膜分離技術(shù)的理論技能培訓(xùn)需要2 學(xué)時(shí)；完成實(shí)踐操作訓(xùn)練需要3.3學(xué)時(shí)；完成教學(xué)檢查15；完成教學(xué)評(píng)價(jià)10分鐘；完成教學(xué)效果提升5鐘。四、任務(wù)實(shí)施根據(jù)工作任務(wù)的計(jì)劃進(jìn)度開始實(shí)施工作任務(wù)的完成。到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)參觀，了解凱膜過(guò)濾器工作過(guò)程，認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)，工作過(guò)程如開機(jī)程序、停機(jī)程序、維護(hù)保養(yǎng)、濾袋清潔等。在參觀過(guò)程中，提出問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上與學(xué)生一起完成理論技能的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。如下：（一）一次鹽水的生產(chǎn)過(guò)程 1、生產(chǎn)原料原鹽原鹽：工業(yè)生產(chǎn)中使用的原料食鹽稱之為原鹽。表1-8 從薄膜過(guò)濾器溢流而出的鹽水質(zhì)量指標(biāo)控制項(xiàng)目指標(biāo)要求NaCl(g/l)315Na

4、2CO3(g/l)(過(guò)量)0.30.6NaOH(g/l)(過(guò)量)0.070.3鹽水溫度（）50左右ss1mg/l(Ca、Mg固體物除外)選擇原鹽的主要標(biāo)準(zhǔn): 氯化鈉含量要高，一般要求大于95%； 化學(xué)雜質(zhì)要少，Ca2+、Mg2+總量要小于1%，SO42+要小于0.5%； 不溶水的雜質(zhì)要少； 鹽的顆粒要粗.2、粗制鹽水的制備與Mg2+去除的工藝流程 圖1-41粗制鹽水制備與Mg2+去除的生產(chǎn)工藝流程圖Mg2+去除的方法 MgCl22NaOHMg(OH)22NaClFeCl33NaOHFe(OH)33NaCl3、Ca2+去除的工藝流程圖1-41 Ca2+去除的生產(chǎn)工藝流程圖Ca2+去除的方法：Na

5、2CO3CaCl2CaCO32NaCl4、膜分離技術(shù) 膜分離的基礎(chǔ)膜分離：借助于膜而實(shí)現(xiàn)各種分離的過(guò)程稱之為膜分離。圖1-42多孔膜圖1-43無(wú)孔膜表1-9幾種主要的膜分離過(guò)程過(guò)程簡(jiǎn)圖推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過(guò)物截留物膜類型微孔過(guò)濾（0.0210um）進(jìn)料濾液（水）壓力差100kPa顆粒大小、形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒、纖維多孔膜超濾（0.0010.02um）進(jìn)料濾液濃縮液壓力差1001000kPa分子物性、大小、形狀水、溶劑膠體大分子（不同分子量）非對(duì)稱性膜反滲透（0.00010.001um）進(jìn)料溶劑（水）溶質(zhì)（鹽）壓力差100010000kPa溶劑的擴(kuò)散傳遞水、溶劑溶質(zhì)、鹽（懸浮物大分子、離子）

6、非對(duì)稱性膜或復(fù)合膜滲析進(jìn)料接受液凈化液擴(kuò)散液濃度差溶質(zhì)的擴(kuò)散傳遞低分子量物離子溶劑分子量>1000非對(duì)稱性膜離子交換膜電滲析濃電解質(zhì)陽(yáng)離子交換膜產(chǎn)品（溶劑）陰離子交換膜進(jìn)料極極電化學(xué)勢(shì)電解質(zhì)離子的選擇傳遞電解質(zhì)離子非電解質(zhì)大分子物質(zhì)離子交換膜氣體分離進(jìn)氣滲透氣滲余氣壓力差100010000kPa濃度差（分壓差）氣體和蒸汽的擴(kuò)散滲透滲透性的氣體或蒸汽難滲透性的氣體或蒸汽均勻膜、復(fù)合膜非對(duì)稱性膜過(guò)程簡(jiǎn)圖推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過(guò)物截留物膜類型滲透汽化進(jìn)料溶劑或溶質(zhì)溶質(zhì)或溶劑分壓差選擇傳遞（物性差異）溶質(zhì)或溶劑（易滲組分的蒸汽）溶劑或溶質(zhì)（難滲組分的液體）均勻膜、復(fù)合膜非對(duì)稱性膜液膜（促進(jìn)傳遞）點(diǎn) 外

7、相膜相內(nèi)相化學(xué)反應(yīng)和濃度差反應(yīng)促進(jìn)和擴(kuò)散傳遞雜質(zhì)（電解質(zhì)離子）溶劑非電解質(zhì)液膜 膜分離技術(shù)的類型 反滲透a 反滲透工作過(guò)程滲透壓：如圖1-49所示。當(dāng)純水與鹽水用一張能透過(guò)水的半透膜隔開時(shí)，純水則透過(guò)膜向鹽水側(cè)滲透，過(guò)程的推動(dòng)力是純水和鹽水的化學(xué)位之差，表現(xiàn)為水的滲透壓。反滲透：隨著水的不斷滲透，鹽水側(cè)水位升高，當(dāng)提高到h時(shí)，鹽水側(cè)的壓力p2與純水側(cè)的壓力p1之差等于滲透壓時(shí)，滲透過(guò)程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，宏觀滲透為零。如果在鹽水側(cè)加壓，使鹽水側(cè)與純水側(cè)壓差p2-p1大于滲透壓，則鹽水中的水將通過(guò)半透膜流向純水側(cè)，這一過(guò)程就是所謂反滲透。半透膜純水 P1鹽水hP1P2滲透壓P1P2P(a)滲透現(xiàn)象 (

8、b)滲透平衡 (c)反滲透圖1-49 反滲透原理b 反滲透過(guò)程的操作濃差極化：在反滲透過(guò)程中，由于膜的選擇透過(guò)性，溶劑從高壓側(cè)透過(guò)膜到低壓側(cè)表面上，造成由膜表面到主體溶液之間的濃度梯度，引起溶質(zhì)從膜表面通過(guò)邊界層向主體溶液擴(kuò)散，這種現(xiàn)象即稱之為濃差極化。() 操作條件 料液的預(yù)處理 溫度 壓力 反滲透過(guò)程的推動(dòng)力是壓差。() 膜的清洗清洗的方法有兩種：物理清洗和化學(xué)清洗。 () 工藝流程根據(jù)料液的情況和對(duì)分離過(guò)程的要求，反滲透過(guò)程可以采用以下幾種工藝流程。 一級(jí)一段連續(xù)流程泵料液貯槽膜組件濃縮液透過(guò)液1-51一級(jí)一段連續(xù)流程 一級(jí)一段循環(huán)式流程 泵料液貯槽膜組件濃縮液透過(guò)液1-52 一級(jí)一段循

9、環(huán)流程一級(jí)多段連續(xù)式流程 泵料液貯槽第一段濃縮液透過(guò)液1-53一級(jí)多段連續(xù)流程第二段料液第n段 wwdm一級(jí)多段循環(huán)式流程泵料液貯槽第一段濃縮液1-54一級(jí)多段循環(huán)流程第二段料液去貯槽 wwdm透過(guò)液 () 反滲透的應(yīng)用 苦咸水與海水淡化 純水生產(chǎn) 廢水處理 低分子量物質(zhì)水溶液的濃縮 超濾和微濾()過(guò)程原理進(jìn)料膜濃縮液透過(guò)液 圖1-55 超濾與微濾原理示意圖超濾、微濾和反滲透均是以壓差作為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程，它們組成了可以分離溶液中的離子、分子、固體微粒的這樣一個(gè)3級(jí)分離過(guò)程。表1-11超濾、微濾和反滲透的比較性能反滲透超過(guò)濾微濾過(guò)程用膜表面致密的不對(duì)稱膜不對(duì)稱微孔膜微孔膜操作壓力/MPa21

10、00.10.50.010.2分離物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量小500的小分子物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大于500的分子直至細(xì)小膠體微粒微粒大于0.1um的分子分離機(jī)理非簡(jiǎn)單篩分，膜物化性能起主要作用篩分，但膜物化性能有影響篩分水通量/m3/(m2.d)0.12.50.5522000() 過(guò)程與操作 單段間歇操作料液膜組件循環(huán)液滲透液（b）間歇操作-閉式回路循環(huán)泵料液泵膜組件循環(huán)液滲透液（a）間歇操作-開式回路圖1-56 單段間歇操作 單段連續(xù)操作膜組件循環(huán)液透過(guò)液圖1-57單段連續(xù)操作濃縮液料液 多段連續(xù)操作膜組件循環(huán)液滲透液（a）間歇操作-開式回路料液濃縮液圖1-58多段連續(xù)操作（）應(yīng)用 超濾的應(yīng)用超濾技術(shù)廣泛用

11、于微粒的脫除，包括細(xì)菌、病毒、熱源和其他異物的去除，在食品工業(yè)、電子工業(yè)、水處理工程、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用，并在快速發(fā)展著。 微濾的應(yīng)用微濾主要用于除去溶液中大于是0.05um左右的超細(xì)粒子，其應(yīng)用十分廣泛。 工業(yè)應(yīng)用案例凱膜過(guò)濾器視頻：播放凱膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程3D動(dòng)畫。 凱膜過(guò)濾器工作過(guò)程 () 結(jié)構(gòu) 凱膜過(guò)濾器由罐體，反沖罐，管道，自動(dòng)控制閥，過(guò)濾元件，自動(dòng)控制系統(tǒng)，氣動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。() 工作過(guò)程流程圖 見圖1-63所示。 圖 1-63 凱膜過(guò)濾器的工作過(guò)程示意圖() 工作過(guò)程 圖1-64 凱膜過(guò)濾器工作原理圖() 凱膜過(guò)濾器的操作 邊學(xué)邊做技能訓(xùn)練題 結(jié)合所學(xué)的知識(shí)

12、按圖示的位置指出各種膜的應(yīng)用范圍？按孔徑大小可把膜分離分為四個(gè)范圍，即微濾MF、超濾UF、納濾NF和反滲透。 膜分離設(shè)備有哪幾種？并簡(jiǎn)述其基本構(gòu)成部件名稱？ 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常用哪些措施提高反滲透的分離效率，降低能耗？ 反滲透過(guò)程常采用哪幾種工藝流程？并簡(jiǎn)述其優(yōu)缺點(diǎn)？ 反滲透過(guò)程目前主要應(yīng)用在那些方面？ （二）操作技能訓(xùn)練1、過(guò)濾實(shí)驗(yàn) 了解板框過(guò)濾機(jī)的構(gòu)造和操作方法。 掌握恒壓過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定方法。 能達(dá)到獨(dú)立操作，采集數(shù)據(jù)并能進(jìn)行分析，寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。2、凱膜過(guò)濾仿真實(shí)訓(xùn) 理解凱膜過(guò)濾工藝流程。 掌握凱膜過(guò)濾開停車操作。 能達(dá)到獨(dú)立操作，寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。五、任務(wù)檢查 個(gè)人先自查后，小組人員互查，由組長(zhǎng)和老師共同討論個(gè)小組賦分，然后由小組成員之間分配總分到每一人。互相比較和交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短。六、任務(wù)評(píng)估 由小組成員根據(jù)本次完成任務(wù)的情況，對(duì)照任務(wù)完成溝的標(biāo)準(zhǔn)，提出自己的評(píng)價(jià)建議分?jǐn)?shù)