膜法水處理實驗二——納濾與反滲透截留性能比較

1、膜法水處理實驗（二）納濾與反滲透截留性能比較一、 實驗?zāi)康模?） 掌握評價納濾和反滲透除鹽率的標準方法。（2） 了解納濾和反滲透除鹽性能差異。二、 實驗原理反滲透（RO，Reverse Osmosis）又稱逆滲透，一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側(cè)的料液施加壓力，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃縮液。若用反滲透處理海水，在膜的低壓側(cè)得到淡水，在高壓側(cè)得到鹵水。反滲透時，溶劑的滲透速率即液流能量N為： （1）其中，Kh表示水力滲透系數(shù)，它隨溫度升高稍有增大；p表示膜兩側(cè)的靜

2、壓差；表示膜兩側(cè)溶液的滲透壓差。稀溶液的滲透壓可表示為： （2）其中，i表示溶質(zhì)分子電離生成的離子數(shù)；C為溶質(zhì)的摩爾濃度；R為摩爾氣體常數(shù)；T為絕對溫度。圖1 反滲透原理反滲透通常使用非對稱膜和復(fù)合膜。反滲透所用的設(shè)備，主要是中空纖維式或卷式的膜分離設(shè)備。反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而取得凈制的水。也可用于大分子有機物溶液的預(yù)濃縮。由于反滲透過程簡單，能耗低，近20年來得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于海水和苦咸水淡化、鍋爐用水軟化和廢水處理，并與離子交換結(jié)合制取高純水，目前其應(yīng)用范圍正在擴大，已開始用于乳品、果汁的濃縮以及生化和生物制劑的分離和濃縮方面。納濾（NF，

3、Nanofiltration）是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動膜分離過程，納濾膜的孔徑范圍在幾個納米左右。納濾分離原理近似機械篩分，但由于納濾膜本體帶有電荷性使其在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能。納濾具有以下兩個特征：1、對于液體中分子量為數(shù)百的有機小分子具有分離性能；2、對于不同價態(tài)的陰離子存在道南效應(yīng)。物料的荷電性，離子價數(shù)和濃度對膜的分離效應(yīng)有很大影響。由于納濾膜大多從反滲透膜衍化而來，如醋酸纖維素膜、芳族聚酰胺復(fù)合膜和磺化聚醚砜膜等。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“疏松反滲透”（Loose RO）。納濾主要運用于飲用水和工業(yè)用水的純化，廢水凈化處理，

4、工藝流體中有價值成份的濃縮等方面，在電子、食品和醫(yī)藥等行業(yè)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛三、 實驗裝置與設(shè)備1、自制納濾/反滲透實驗裝置一套，含隔膜泵、壓力表、流量計、膜組件支架等單元，如圖2所示。圖2 納濾/反滲透實驗裝置2、柵網(wǎng)片，納濾膜片（ 47 mm），反滲透膜片（ 47 mm）。3、電導(dǎo)率儀。4、分析天平。5、NaCl（分析純）、MgSO4（分析純），配制成濃度為4 g/L的貯備液。6、50 mL、500 mL燒杯，1000 mL量筒，1、2、5、10、25、50 mL移液管。7、去離子水。四、 實驗步驟1、由貯備液配制濃度為0.1、0.2、0.4、0.8、1.0、2.0 g/L的NaCl和MgSO

5、4標準溶液，各100 mL；2、測量標準溶液的電導(dǎo)率，填入下表并繪制電導(dǎo)率與電解質(zhì)濃度的標準曲線；表1 標準溶液濃度及其對應(yīng)的電導(dǎo)率溶質(zhì)濃度（g/L）電導(dǎo)率（S/cm）NaCl0.10.20.40.81.02.0MgSO40.10.20.40.81.02.03、配制濃度為2.0 g/L NaCl 和MgSO4溶液作為工作液，各1 L；4、測量工作液的電導(dǎo)率，并記錄于表2中；5、熟悉實驗裝置，鏈接管路，安裝柵網(wǎng)片和納濾；6、將NaCl溶液倒入水槽，泵出口閥和流量計針法處于關(guān)閉狀態(tài)，接通電源，逐步調(diào)節(jié)泵出口閥和流量計針法，使流量穩(wěn)定在60 mL/min，壓力穩(wěn)定在5 bar；7、用燒杯接取透膜液，棄去最初的20 mL，潤洗燒杯后接取透膜液1520 mL，關(guān)閉電源；8、測量透膜液的電導(dǎo)率，并記錄于表2中；9、棄去水槽中剩余的工作液，用去離子水沖洗管路，更換MgSO4工作也重復(fù)上述實驗；10、更換反滲透膜重復(fù)上述實驗；表2 經(jīng)納濾和反滲透處理前后溶液電導(dǎo)率變化溶質(zhì)納濾反滲透工作液電導(dǎo)率（S/cm）透過液電導(dǎo)率（S/cm）工作液電導(dǎo)率（S/cm）透過液電導(dǎo)率（S/cm）NaClMgSO411、用去離子水清洗實驗裝置，整理實驗臺及數(shù)據(jù)五、 實驗結(jié)果整理1、 以電導(dǎo)率繪制NaCl和MgSO4的標準曲線。2