现代化工分离过程.ppt

反渗透的浓差极化现象4.2.3RO过程的浓差极化在反渗透中，膜面上溶质浓度大，渗透压高，致使有效压力差降低，而使通量减小。在超滤和微滤中，处理的是高分子或胶体溶液，浓度高时会在膜面上形成凝胶层，增大了阻力而使通量降低。影响RO渗透通量的主要因素操作压差Jw=WP(?P??π)JS=KP?CJw——膜的水通量，cm3/(cm2s)WP——水的透过系数，cm3/(cm2sPa)?P——膜两侧压力差，Pa?π——膜两侧渗透压差，PaJS——溶质透过膜的通量，mg/(cm2s)KP——溶质的透过系数，cm/s?C——膜两侧浓度差，mg/cm3?P↑；Jw↑，浓差极化比↑，?π↑，能耗大，且易形成沉淀，故应综合考虑?P操作温度T↑A↑浓差极化比减小，?π↓。推动力↑Jw↑，但是膜有一定的耐温限制、料液速度uu↑，传质系数K↑，浓差极化比减小，Jw↑，能耗大料液的浓缩程度浓缩程度↑，水的回收率↑，?π↑推动力↓Jw↓，且会引起膜污染膜材料与结构这是决定RO的基本因素浓差极化-凝胶层模型改善浓差极化对策：

提高膜面剪切力，减少边界层厚度，Km?

Km与流速、液体黏度、通道的水力直径和长度有关措施：①错流；②进料流速↑；③湍流程度提高，设备改进：a.小型设备装搅拌；b.装湍流促进器；c.对料液施加脉冲，以不恒定的线速度进料;④温度不要太低。平板式膜组件这类膜器件的结构与常用的板框压滤机类似，由膜、支承板、隔板交替重叠组成。滤膜复合在刚性多孔支撑板上，料液从膜面流过时，透过液从支撑板的下部孔道中汇集排出。为减小浓差极化，滤板的表面为凸凹形，以形成湍动。浓缩液从另一孔道流出收集。优点:组装方便，膜的清洗更换容易，料液流通截面较大，不易堵塞，同一设备可视生产需要组装不同数量的膜。缺点:需密封的边界线长030201050406将膜、支撑材料、膜间隔材料依次叠好，围绕一中心管卷紧即成一个膜组。料液在膜表面通过间隔材料沿轴向流动，透过液沿螺旋形流向中心管。优点:目前卷式膜组件应用比较广泛、与板框式相比，卷式组件的设备比较紧凑、单位体积内的膜面积大，湍流状况好，适用于反渗透；缺点:清洗不方便，尤其是易堵塞，因而限制了其发展。2)卷式膜组件管式膜组件由管式膜制成，管内与管外分别走料液与透过液，管式膜的排列形式有列管、排管或盘管等。优点：结构简单，适应性强，清洗方便，耐高压，适宜于处理高黏度及固体含量较高的料液。缺点:管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少,一般仅为33～330，保留体积大，压力降大，除特殊场合外，一般不被使用。0103023)管式膜组件内压管式：1多孔管2膜3料液4外压管式：5料液6内压式：膜涂在管内，料液由管内走；外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。7管式膜组件组件的进出料示意图多通道组件01组件外壳02渗透液03原料液04渗透液05渗余液06渗透液07垫圈08有数百上万根中空纤维膜固定在圆形容器内构成，01内径为40-80um膜称中空纤维膜，0.25-2.5mm膜称毛细管膜。02前者耐压，常用于反渗透。后者用于微、超滤03料液流向：采用内压式时为防止堵塞，需对料液预处理去固形微粒，采用外压式时，凝胶层控制较困难。04优点:设备紧凑，单位设备体积内的膜面积大(高达16000～30000)05缺点:中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，膜污染难除去，因此对料液处理要求高。064)中空纤维膜组件中空纤维式膜组件中空纤维构造管式、中空纤维式、螺旋卷绕式和平板式各种模件性能比较渗透系数T、P的影响溶液性质的影响聚合物膜结构对渗透性质的影响2.2影响膜渗透性质的各种因素表征膜性能的参数截断分子量、水通量、孔的特征、pH适用范围、抗压能力、对热和溶剂的稳定性等。制造商通常提供这些数据膜的制造要求：（1）透过速度（2）选择性（3）机械强度（4）稳定性1.3膜的传递理论多数膜分离过程无相变，一般能耗较低；1一般无需另加物质，可节约资源，保护环境；2分离与浓缩、分离与反应可同时进行，提高过程效率；3通常在温和条件下进行，特别适用于热敏性物质分离；4适用于特殊溶液体系分离，如共沸物或近沸物；5膜性能可灵活调节；6膜组件简单，可连续操作，易与其它过程耦合，易于