一、超濾膜
超濾膜是一種加壓膜分離技術(shù),即在一定的壓力下,使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質(zhì)不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。
超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學(xué)試劑,尤其是超濾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和,與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒有相的變化,而且不引起溫度、pH的變化,因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中,超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制劑。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液,一般只能得到10~50%的濃度。 家用 工業(yè)用 都可以。
超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格,可根據(jù)工作的需要來選用。
二、納濾
納濾,介于超濾與反滲透之間?,F(xiàn)在主要用作水廠或工業(yè)脫鹽。脫鹽率達(dá)百分之90以上。反滲透脫鹽率達(dá)99%以上 但,若對(duì)水質(zhì)要求不是特別高,利用納濾可以節(jié)約很大的成本。
三、反滲透
反滲透,是利用壓力表差為動(dòng)力的膜分離過濾技術(shù),源于美國二十世紀(jì)六十年代宇航科技的研究,后逐漸轉(zhuǎn)化為民用,目前已廣泛運(yùn)用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。
用作太空水、純凈水、蒸餾水等制備; 酒類制造及降度用水; 醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備; 化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備; 鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水; 海水、苦咸水淡化; 造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。
四、山東水處理六種膜處理方法的區(qū)別
膜處理名稱 |
微濾 |
超濾 |
納濾 |
反滲透 |
脫氣膜 |
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膜處理簡稱 |
MF |
UF |
NF |
RO |
DI、CDI、CEDI |
QS |
膜的過濾口徑 |
0. 1μm |
10nm |
1nm |
0.1nm |
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|
膜的材質(zhì) |
聚丙烯 |
中空纖維、聚楓 |
聚酰胺 |
聚丙烯酰胺 |
樹脂膜 |
聚丙烯 |
去除的雜質(zhì) |
去除大膠體、大顆粒 |
去除懸浮物、膠體、大分子有機(jī)物、細(xì)菌、病毒 |
降低部分硬度、去除小分子有機(jī)物 |
降低電導(dǎo)率、去除鹽分氯化鈉、氯化鉀,膜的回收率小 |
去除鹽分 |
去除氣體 |
電滲析是在外加直流電場的作用下,利用離子交換膜的選擇透過性,使離子從一部分水中遷移到另一部分水中的物理化學(xué)過程。電滲析淡化器,就是利用多層隔室中 的電滲析過程達(dá)到使水除鹽的目的。
電滲析在廢水處理工程中的應(yīng)用主要是廢水脫鹽,以及有用物質(zhì)的回收和利用。
在一些生物化工廢水中, COD 以及含鹽量都非常高。用生化法處理這些廢水時(shí),由于高濃度的鹽分導(dǎo)致細(xì)菌無法生長,因此,可先用電滲析器對(duì)這些廢水進(jìn)行脫鹽,降低含鹽量后再進(jìn)行生化處理。
在造紙廢水、電鍍廢水等含有可回收的無機(jī)鹽類,可以用電滲析進(jìn)行回收利用
二、技術(shù)性能
電滲析器運(yùn)行結(jié)果取決于各種各樣的運(yùn)行條件。以下是保證電滲析器正常運(yùn)行的最低條件。為了使系統(tǒng)運(yùn)行效果更佳,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高這些條件。
項(xiàng)目 |
單位 |
指標(biāo) |
游離性余氯 |
mg/l |
≤0.2 |
鐵含量 |
mg/l |
≤0.3 |
錳含量 |
mg/l |
≤0.1 |
水溫 |
℃ |
5--40 |
反滲透法
反滲透均是用機(jī)械壓力使水分子能夠透過一種特殊膜(RO膜),氟離子則不能透過而被去除。改革開放以后反滲透技術(shù)大量應(yīng)用于生產(chǎn)純凈水,因此,在除氟中也被人們大量應(yīng)用,這種除氟的方法既去掉水中影響人體健康的有毒有害的物質(zhì),同時(shí)也去除了對(duì)人體十分有益的礦物質(zhì)和微量元素。對(duì)水質(zhì)前處理要求高需集中建站由專業(yè)人員進(jìn)行操作維修和管理,造價(jià)昂貴水的利用率也低{約50-70℅}。若在苦咸水地區(qū)也宜采用反滲透法與除氟炭法混合型設(shè)計(jì)為妥,這樣既能解決苦咸水的口感問題,也使水中含有一定量的氟及其它礦物質(zhì)和微量元素,時(shí)同也最大限度地提高了水資源和設(shè)備的利用率。
采用反滲透方法對(duì)無機(jī)離子的去除率可高達(dá)99%以上,處理過的水幾乎不含任何礦物質(zhì),反滲透處理過的水作為一種臨時(shí)解渴用水無可非議,但不宜作為日常生活飲水已得到國內(nèi)外有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明。
電滲析法
電滲析法是上個(gè)世紀(jì)用于海水淡化和咸苦水處理的一種裝置,原理是將具有選擇透過性的陰陽離子膜放在電滲析槽中,一種膜允許陰離子透過但排斥陽離子,另一種膜則相反,在電場的作用下水中氟離子被膜分離出來而被去除,過去由于水的利用率低約在45-50%比用反滲透還低,而且操作不當(dāng)還帶來膜面結(jié)垢危險(xiǎn)降低產(chǎn)水率。現(xiàn)在由于新的EDR集成技術(shù)的應(yīng)用,水的利用率與反滲透不相上下,但水質(zhì)前處理要求比反參透略低,因此,仍有應(yīng)用和發(fā)展的前景。
電滲析
科技名詞定義
中文名稱:
電滲析
英文名稱:
electrodialysis,ED;electrodialysis;ED
定義1:
以電位差為推動(dòng)力,利用離子交換膜的選擇透過性,將帶電組分的鹽類與非帶電組分的水分離的技術(shù)??蓪?shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮、精制或純化等工藝過程。
所屬學(xué)科:
電力(一級(jí)學(xué)科) ;熱工自動(dòng)化、電廠化學(xué)與金屬(二級(jí)學(xué)科)
定義2:
以直流電為動(dòng)力,利用陰、陽離子交換膜對(duì)水溶液中陰、陽離子的選擇透過性,使一個(gè)水體中的離子通過膜轉(zhuǎn)移到另一水體中的分離過程。
所屬學(xué)科:
海洋科技(一級(jí)學(xué)科) ;海洋技術(shù)(二級(jí)學(xué)科) ;海水資源開發(fā)技術(shù)(三級(jí)學(xué)科)
本內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布
電滲析利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質(zhì)粒子(如離子)的方法稱為滲析。在電場作用下進(jìn)行滲析時(shí),溶液中的帶電的溶質(zhì)粒子(如離子)通過膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析。利用電滲析進(jìn)行提純和分離物質(zhì)的技術(shù)稱為電滲析法,它是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種新技術(shù),最初用于海水淡化,現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè),尤以制備純水和在環(huán)境保護(hù)中處理三廢最受重視,例如用于酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業(yè)廢水中回收有用物質(zhì)等。
電滲析簡介
電滲析與近年引進(jìn)的另一種膜分離技術(shù)反滲透相比,它的價(jià)格便宜,但脫鹽率低。當(dāng)
電滲析
前國產(chǎn)離子交換膜質(zhì)量亦很穩(wěn)定,運(yùn)行管理也很方便,自
實(shí)際應(yīng)用
自動(dòng)控制頻繁倒極電滲析(EDR),運(yùn)行管理更加方便。原水利用率可達(dá)80%,一般原水回收率 在45-70%之間。電滲析主要用于水的初級(jí)脫鹽,脫鹽率在45-90%之間。它廣泛被用于海水與苦咸水淡化;制備純水時(shí)的初級(jí)脫鹽以及鍋爐、動(dòng)力設(shè)備給水的脫鹽軟化等。
實(shí)質(zhì)上,電滲析可以說是一種除鹽技術(shù),因?yàn)楦鞣N不同的水(包括天然水、自來水、工業(yè)廢水)中都有一定量的鹽分,而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會(huì)分別向相反方向的電極移動(dòng)。如果在一個(gè)電滲析器中插入陰、陽離子交換膜各一個(gè),由于離子交換膜具有選擇透過性,即陽離子交換膜只允許陽離子自由通過,陰離子交換膜只允許陰離子以通過,這樣在兩個(gè)膜的中間隔室中,鹽的濃度就會(huì)因?yàn)殡x子的定向遷移而降低,而靠近電極的兩個(gè)隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室,最后在中間的淡化室內(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。
實(shí)際應(yīng)用中,一臺(tái)電滲析器并非由一對(duì)陰、陽離子交換膜所組成(因?yàn)檫@樣做效率很低),而是采用一百對(duì),甚至幾百對(duì)交換膜,因而大大提高效率。
應(yīng)用范圍
目前電滲析器應(yīng)用范圍廣泛,它在水的淡化除鹽、海水濃縮制鹽精制乳制品,果汁脫酸精和提純,制取化工產(chǎn)品等方面,還可以用于食品,輕工等行業(yè)制取純水、電子、醫(yī)藥等工業(yè)制取高純水的前處理。鍋爐給水的初級(jí)軟化脫鹽,將苦咸水淡化為飲用水。
電滲析器適用于電子、醫(yī)藥、化工、火力發(fā)電、食品、啤酒、飲料、印染及涂裝等行業(yè)的給水處理。也可用于物料的濃縮、提純、分離等物理化學(xué)過程。
電滲析還可以用于廢水、廢液的處理與貴重金屬的回收,如從電鍍廢液中回收鎳。
基本性能
(1)操作壓力 0.5—3.0kg /cm2 左右
(2)操作電壓、電流 100—250V,1—3A
(3)本體耗電量每噸淡水約0.2—2.0度
電滲析法的特點(diǎn)
①可以同時(shí)對(duì)電解質(zhì)水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用;
②可以用于蔗糖等非電解質(zhì)的提純,以除去其中的電解質(zhì);
③在原理上,電滲析器是一個(gè)帶有隔膜的電解池,可以利用電極上的氧化還原效率高。
四、在電滲析過程中,也進(jìn)行以下次要過程
①同名離子的遷移,離子交換膜的選擇透過性往往不可能是百分之百的,因此總會(huì)有少量的相反離子透過交換膜;
②離子的濃差擴(kuò)散,由于濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差,總會(huì)有少量的離子由濃縮室向淡化室擴(kuò)散遷移,從而降低了滲析效率;
③水的滲透,盡管交換膜是不允許溶劑分子透過的,但是由于淡化室與濃縮室之間存在濃度差,就會(huì)使部分溶劑分子(水)向濃縮室滲透;
④水的電滲析,由于離子的水合作用和形成雙電層,在直流電場作用下,水分子也可從淡化室向濃縮室遷移;
⑤水的極化電離,有時(shí)由于工作條件不良,會(huì)強(qiáng)迫水電離為氫離子和氫氧根離子,它們可透過交換膜進(jìn)入濃縮室;
⑥水的壓滲,由于濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別,迫使水分子由壓力大的一側(cè)向壓力小的一側(cè)滲透。顯然,這些次要過程對(duì)電滲析是不利因素,但是它們都可以通過改變操作條件予以避免或控制。