1、近期学习总结近期学习总结主要内容 1、膜的分类 2、膜制备技术 3、微滤 4、超滤 5、纳滤 6、反渗透按膜过程推动力分类压力差浓度差电化学势温度差：膜蒸馏化学反应：化学反应膜微滤超滤纳滤反渗透气体分离渗析渗透汽化控制释放液膜膜传感器电渗析膜电解微滤（MF）超滤（UF）纳滤（NF）反渗透（RO）水单价盐（NaCl、KCl等）抗生素、合成药、染料二价及多价盐、二糖等蛋白质、酶等大分子有机物细菌、病毒悬浮颗粒膜膜分分离离特特性性示示意意图图过滤精度1071106105104100010010埃埃10-8cm按膜结构分类对称膜非对称膜平板膜管式膜中空纤维膜蜂窝状膜非对称膜复合膜按膜外形形状分类致密膜
2、多孔膜离子交换膜膜分离过程及其分离原理过程膜的功能透过组分截留组分透过组分在料液中的含量推动力分离原理膜类型进料和透过物物态简图微滤（MF）溶液或气体除菌，脱微粒溶液或气体0.0210m细菌或微粒大量溶剂，少量小分子溶质和大分子溶质压力差0.1MPa筛分多孔膜液体或气体超滤（UF）溶液脱大分子蛋白子、大分子溶液脱小分子、大分子分级小分子溶液120nm大分子溶剂，如蛋白质等大量溶剂、一定量的小分子溶剂压力差0.11MPa筛分非对称膜液体纳滤（NF）溶液脱高价盐离子，相对分子质量200以上分子浓缩溶剂，一价盐离子、相对分子质量200以下溶质1nm以上溶质，如糖类大量溶剂，一价盐离子，相对分子质量2
3、00以下分子压力差0.31.5MPa筛分或Donnan效应复合膜和荷电膜液体反渗透（RO）溶剂脱溶质，含小分子溶质溶液的浓缩溶剂0.11nm以上溶质，如盐类大量溶剂压力差110MPa优先吸附，毛细孔流，溶解-扩散非对称膜或复合膜液体2、高分子膜的制备2.1 对称膜的制备：对称膜的制备：1、致密膜的制备： 溶剂蒸发法；压延法；拉伸法2、微孔膜的制备： 烧结法；双向拉伸法；核径迹腐蚀法；溶出法3、荷电膜的制备 离子交换膜的制备： 荷电纳滤膜的制备：2.2 非对称膜的制备非对称膜的制备（整体非对称膜和复合膜）（整体非对称膜和复合膜）2.2.1 整体非对称膜一般常用相转化法转化法制备 将预先混合均匀的
4、聚合物溶液经过诱导（浸入非溶剂凝胶浴，暴露于非溶剂气体中，改变温度等）产生相分离，聚合物中的溶剂核环境中中非溶剂相互扩散引起聚合物凝胶固化，富含聚合物的相形成多孔基体，而含聚合物较少的相则导致孔的生成。 按照非溶剂的状态可以分为： 1）溶剂蒸发凝胶法：聚合物溶剂铸膜液刮涂在支撑体上成膜溶剂再惰性环境中蒸发压滤，脱泡2）吸入蒸发凝胶法聚合物铸膜液溶剂被溶剂饱和的非溶剂环境中进行非溶剂向膜中扩散压滤，脱泡成膜多孔膜3）控制蒸发凝胶法聚合物铸膜液混合溶剂控制溶剂蒸发压滤，脱泡成膜多孔膜4）浸渍沉淀法（L-S法）聚合物铸膜液溶剂非溶剂凝胶浴中溶剂与非溶剂交换压滤，脱泡成膜非对称多孔膜成孔剂5）热致相分
5、离法（TIPs法）半结晶，结晶聚合物铸膜液（均相溶液）高沸点小分子化合物溶剂萃取冷却聚合物结晶部分稀释剂被截留在球晶内部非对称多孔膜高温，TTm2.2.2 相转化法制膜工艺流程 相转化法式目前采用最多的制膜方法之一，其中大部分工业化的相转化法制膜工艺为浸渍凝胶法（L-S法）。 1)L-S法制平板膜工艺流程2)L-S法制中空纤维膜工艺流程3)L-S法制备管式膜工艺流程2.2.3 复合膜的制备 复合膜是以微孔膜或超滤膜作为基膜，在其表面复合一厚度仅为0.1-0.25m的致密均质膜作为分离皮层，使得膜选择性有较大的增加，而渗透通量不至于下降很多。复合膜的基膜可通过相转化基膜可通过相转化等方法制备。皮
6、层可通过皮层可通过层压法、动力成膜、浸涂、喷涂旋转涂覆、界面聚合原位聚合、等离子聚合、接枝、等离子体气相沉积法，水热成膜法等形成。界面聚合： 界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应,从而在多孔支撑体上形成一很薄的致密层。界面聚合法制备复合膜的示意图2.3 膜组件的选择常用的膜组件的性能比较比较项目管式板框式卷式中空纤维膜组件传质系数k*106/(m/s)1491611填充密度/m2/m33032830500200100050030000料液流速/m3/(m2s)150.250.50.250.50.005料液侧压降/Mpa0.20.30.30.60
7、.30.60.010.03抗污染优好中差易清洗优好中差膜更换方式膜或组件膜组件组件组件结构简单非常复杂复杂复杂膜更换成本中低较高较高对水质要求低低较高高料液预处理/m不需要10251025510配套泵容量大中小小工程放大易难中中相对价格高高低低适用领域化工、环保、生化生物制药、食品、化工海水淡化、纯水制备生化制药，酶制剂浓缩 注： 代表很合适； 代表合适； 代表不合适不同膜过程适用的膜组件膜过程管式卷式中空纤维板框式毛细管皱褶式反渗透纳滤超滤微滤负压膜虑基本性质：孔隙率高，35%90%，一般高达1071011个/cm2，孔径大，一般为0.110m，被截留范围0.0315m及以上，孔径呈正态分布
8、，能够实现对特定粒径物质的正对性过滤，对有效成分吸附小，料液中的有效成分损失小，过滤差小。制备方法：相转化法；烧结法；双向拉伸法；溶出法。微滤过程的两种操作方式：3、微滤MF（microfiltration）高分子微滤膜材料： 主要有：纤维素类，聚砜类，聚酰胺类，聚烯烃，聚酯类，含氟类等。已用于微孔膜的高分子材料有纤维素、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等。几种主要膜材料的基本性能几种主要膜材料的基本性能膜材料膜材料pHpH范围范围耐温性能耐温性能/耐氯性能耐氯性能耐溶剂性能耐溶剂性能膜组件膜组件醋酸纤维素3.57.075良好差平板、管式聚砜1131
9、50良好中平板、管式、中空纤维芳香聚酰胺712100差中平板、管式、中空纤维聚丙烯晴21250中中平板、管式、中空纤维聚氯乙烯21240中中平板、管式、中空纤维聚四氟乙烯014260优异优异平板、中空纤维聚丙烯014200优异优异平板、中空纤维聚酯014130优异优异平板再生纤维3.57.035良好好平板、管式聚砜酰胺210125较差好平板按孔径分类微滤膜的用途孔径/m用途举例3.08.0溶剂，药剂，润滑油等的澄清过滤，1.0m一下微滤的预过滤0.81.0酒，啤酒，糖液，碳酸饮料中的酵母核霉菌的去除一般的澄清过滤，空气净化0.40.6澄清过滤，细菌截留，石棉纤维捕集，微粒子定量测定0.2细菌的
10、完全捕集，过滤，血浆分离0.080.1病毒的过滤，超纯水的最终过滤，人工肺、血浆净化0.030.05病毒过滤，高相对分子质量蛋白质的过滤，无热源水制造微滤过程的主要应用领域应用领域用途举例生活用水饮用水生产中颗粒和细菌的去除等化学工业水，溶剂，酸，碱等各种化学用品的过滤澄清，含油污水的分离，乳液过滤，高粘度聚合物纺丝溶液的过滤，涂料中的杂质过滤等石油机械各种油品，如燃料油，润滑油，切削油的过滤澄清，发酵产品和菌体，油水分离生物化工发酵过程中去除杂菌，菌体浓缩分离，类菌质体的去除等电子行业超纯水的制造，半导体制造中各种药剂和气体的精制，过滤，洁净室用的空气净化，光盘制造用药和药剂的精制等医疗、医
11、药无热源纯净水的制造，输液，注射液，眼药水的除菌，血液过滤，血浆分离，血清，组织培养等其他生物制剂的过滤除菌，原料药，中间体，化工原料，中药提取液等澄清，除菌过滤，制药废水处理食品工业酒、啤酒、碳酸饮料中酵母核霉菌的去除，糖液的澄清、过滤，果汁、果酒澄清、除菌过滤，明胶的澄清，葡萄糖澄清，白啤酒除菌，牛奶脱脂等水处理水中悬浮物，微小粒子核细菌的去除，印染废水的脱色等。冶金冶金废水的处理4、超滤UF（ultrafiltration）基本性质： 超滤膜孔径范围150nm，筛分机理，能够截留的物质大小为10100nm，已经达到分子级别，操作压力低，0.10.5MPa，膜通量比微滤小很多，多为非对称膜
12、。在常温无相变的温和条件下进行密闭操作，能耗非常低，由于溶液中大分子物质的扩散系数小，超滤过程容易产生浓差极化现象。超滤膜材料：1、纤维素类：再生纤维素，二醋酸纤维素，三醋酸纤维素，混合纤维素等2、聚烯烃类：聚氯乙烯，聚丙烯晴3、聚砜类：聚砜，聚醚砜，磺化聚砜，聚苯砜和聚芳砜4、聚酰胺类：聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，芳香聚酰胺酰肼，聚酰亚胺，聚醚酰胺等5、含氟聚合物：聚偏二氟乙烯，聚四氟乙烯。超滤膜的制备： 1、相转化法：溶剂蒸发凝胶法，吸入蒸气凝胶法，控制蒸发凝胶法，浸渍沉淀法，热致相分离。 2、核径迹刻蚀法：制备孔径一般为0.0210m，大小均一的柱状空，孔隙率一般为10%。 3、溶出法：在制
13、膜基材中加入可溶出的高分子材料或其他可溶出的物质，成膜后将添加剂溶出则得到超孔膜。利用这种方法可以得到不同孔径的膜，最小孔径可以达到0.005m，但是得到的膜孔径分布较宽，孔隙率较小。常用超滤膜组件的特征组件类型装填密度/(m2/m3)原料流速/(m/s)容纳体积就地清洗情况投资费用板框式3000.31一般差高管式601025高好高中空纤维120012.5非常低中等低卷式6000.51低差最低超滤过程的主要应用领域应用领域用途举例生活用水应用水生产中浊度和微生物的去除等化工行业水溶性聚合物的浓缩，苯乙烯、丁二烯、PVC等乳胶、染料的回收等石油、机械各种油品，如燃料油、润滑油、切削油的过滤澄清生
14、物化工蛋白、酶制剂、抗生素的分离、精制，发酵产品的分离精制，牛血的分离等电子行业超纯水的制造，半导体制造中各种药剂和气体的精制、过滤，洁净室用的空气净化，光盘制造用药和药剂的精制医疗、医药输液用水生产，抗生素、干扰素的提纯精制，用于疫苗、病毒、蛋白质、激素、多糖等的浓缩、分离、精制，人工血液的制造，热源去除，腹水浓缩，中草药的精制分离食品工业乳清蛋白质的回收，干酪制造，脱脂牛奶的浓缩，酒的澄清、除菌和催熟，酱油、醋的除菌、澄清和脱色，果汁的澄清，明胶浓缩，糖汁和糖液的回收，土豆淀粉和蛋白的回收等水处理水中悬浮物、微小粒子和细菌的去除，印染废水的脱色，汽车、仪表工业的涂漆废水处理等冶金乳胶的回收
15、，微量油的去除，皮革废水中铬的回收，冶金废水的处理5、纳滤NF（nanofiltration）基本性质：1、是一种介于超滤核反渗透之间的膜过程，其孔径在1nm左右。2、纳滤过程通常在常温下进行，无相变和化学反应，不破坏生物活性，适合于热敏物质的分离、浓缩、纯化。3、纳滤分离精度介于反渗透核超滤之间，特别适宜截留分子大小在1nm以上的物质，一般认为纳滤的截留分子质量为2001000，能够截留相对分子质量大于200的有机小分子，实现高相对分子质量与低相对分子质量有机物分离，有机物与无机物分离和浓缩。4、驱动力为压力差，不可逆过程。推动力一般在0.52.0MPa，与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳
16、滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透” 。5、纳滤膜大多为电荷膜，由于电荷效应，对离子具有选择性，即使在较低的操作压力下仍然对二价和多价离子有较高的截留率，对一价离子的截留率较低。6、纳滤大多是复合膜，除了CA、CTA纳滤膜外，分离层核支撑层化学组成不同。纳滤膜材料：1、纤维素类：主要有CA398及三醋酸纤维素（CTA）。三醋酸纤维素（CTA）具有较好的力学强度核优异的生物降解性，热稳定性高。将CA同CTA共混采用相转化法可得到性能优良的纳滤膜。2、聚砜类：包括聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、磺化聚砜（SPS）、磺化聚醚砜（SPES）、聚苯砜（PPS）和聚芳酯等。聚砜结构上的S原子与苯环结
17、构成共轭体系，热稳定性核化学稳定性优异，聚砜是超滤膜核微滤膜的主要膜材料，也可以用于纳滤膜，作为支撑膜材料用。3、聚酰胺类：主要包括芳香族聚酰胺（PA）、聚哌嗪酰胺（PIP）等复合纳滤膜的皮层结构通常是通过界面聚合的方法形成的聚酰胺类聚合物，荷电基团为带负电子的磺酸根及羧酸根，因此形成的是荷电型纳滤膜。此外，芳香聚酰胺酰肼、芳香聚酰肼、芳香聚酰胺（PI）、聚酰亚胺（PI，Kapton）、聚醚酰胺（PEI）等结构中都有酰胺基，都是很好的纳滤膜材料。4、聚乙烯醇缩合物：主要包括聚乙烯醇与多元酸或多醛的缩合物，是复合型纳滤膜皮层的材料纳滤膜的制备：1、转化法（1）超滤膜转化法：纳滤膜的表层较超滤膜致
18、密，调节制膜工艺，先制得较小孔径的超滤膜，然后进行热处理、荷电化后处理使膜表面致密化，而得到具有纳米级表层孔的纳滤膜。（2）反渗透膜转化法：纳滤膜的表层较反渗透膜疏松，在反渗透膜制膜工艺基础上，调整有利于膜表面疏松化的工艺条件，如铸膜液中添加剂的选择，各成分的比例及浓度等，使表层疏松化制得纳滤膜。2、共混法：将两种或两种以上的高聚物进行液相共混，在相转化成膜时，由于它们之间以及铸膜液中溶剂与添加剂的相容性差异，影响膜表面孔径大小及分布。通过合理调节铸膜液中各组分的相容性差异及工艺条件对相容性的影响，制备具有纳米级表层孔径的合金纳滤膜。3、 复合法 (品种最多，产量最大的方法)：在微孔基膜上复合
19、上一层具有纳米级孔径的超薄表层超薄表层制备及复合（1）涂敷法）涂敷法 ：将铸膜液直接刮到基膜上，或借助外力将铸膜液轻轻压入基膜的大孔中，再利用相转化法成膜（2）界面聚合法）界面聚合法 (目前主要制备方法)：用微孔基膜吸收溶有单体或预聚体的水溶液，沥干多余铸膜液后，再与溶有另一单体或预聚体的油相（如环己烷）接触一定时间，反应物就在两相界面处反应成膜。（3）化学蒸气沉淀法）化学蒸气沉淀法 先将一化合物（如硅烷）在高温下变成能与基膜（如微孔Al2O3基膜）反应的化学蒸气，再与基膜反应使孔径缩小成纳米级而形成纳滤膜。纳滤过程的主要应用领域应用领域用途举例水质净化、软化饮用水、工业用水中有机物和硬度的去
20、除，同时去除悬浮物和浊度等化工行业除草剂、农药、色素、燃料等脱盐、浓缩等生物乳糖、葡萄糖、麦芽糖的脱盐、分离、精制电子工业高纯水的制备医疗、医药维生素B12、抗生素、多肽和氨基酸等的分离、纯化食品行业大豆乳清排放水中低聚糖的回收，蔬菜果汁的浓缩，奶酪乳清中乳酸的回收，水产加工过程中蛋白质和氨基酸的分离，乳清脱盐，食品脱色等水处理重金属废水处理冶金乳胶的回收，微量油的去除，皮革废水中铬的回收，冶金废水处理6、反渗透RO(reverse osmosis)基本性质： 渗透的逆过程，以压力差作为推动力，利用反渗透膜只能透过水分子（或溶剂）而截留离子或小分子物质的特点，进行液体混合分离。由于反渗透膜非常
21、致密，孔径在0.1nm左右（相当于大肠杆菌的1/6000，病毒的1/3000）因此能有有效的去除水中溶解的盐类、小分子有机物、胶体、微生物、细菌、病毒等。（1）分离过程不需加热，无相变和化学反应，不破坏生物活性，适用于热敏物质的分离、浓缩、纯化（2）低能耗，设备体积小，操作简单，适应性强，应用范围广等，已成为水处理的重要手段之一。（3）分离精度高，被截留组分大小为0.11nm，除此之外，可以全部截留悬浮物，溶解物和胶体等，广泛应用于海水及苦咸水淡化、家庭饮用水及工业纯水制造等。（4）以压力为驱动力的不可逆过程，推动力一般为1.510.5MPa。由于反渗透过程在高压下运转，因此必须配备高压泵和耐
22、高压的管路。 （5）为延长膜的使用寿命，反渗透膜装置要求进水要达到一定的指标才能正常运转，因此原水在进反渗透组件之前要采用一定的预处理措施，还要定期的对膜进行清洗，以清除污垢。（6）反渗透膜除了CA、CTA反渗透膜外大多数是复合膜。分离层和支撑层化学组成不同。反渗透膜的分类： 高压反渗透膜，中低压反渗透膜，超低压反渗透膜。 高压反渗透膜高压反渗透膜：操作压力2.84.2MPa，主要用于海水淡化，三醋酸纤维素中空纤维反渗透膜、直链全芳族聚酰胺中空纤维膜、交联全芳族聚酰胺卷式复合膜、芳基烷基聚醚脲卷式复合膜、交联聚醚复合膜都属于此类。 中低压反渗透膜中低压反渗透膜：操作压力1.42.0MPa。低压
23、反渗透膜多为复合膜，其皮层材质为芳香聚酰胺、聚乙烯醇等，主要用于低含盐量的苦咸水脱盐，电子、制药工业的高纯水生产，食品工业废水的处理，饮料用水的生产等，如NTR739HR、BW30、SU700等都属于此类。 超低压反渗透膜超低压反渗透膜：又称为疏松反渗透膜，是纳滤膜的一种，操作压力在1.5MPa一下。反渗透膜材料： 主要的反渗透膜材料有醋酸纤维素类、芳香聚酰胺类和聚哌嗪酰胺类。 醋酸纤维素醋酸纤维素反渗透膜为非对称膜，尽管在耐碱性、耐细菌性、产水量等方面不如聚酰胺膜，但因其具有优良的耐氯性、耐污染性至今仍在使用。 芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺可分为线性芳香族聚酰胺与交联芳香族聚酰胺，前者为非对称膜
24、，后者为复合膜。这类膜因具有高交联密度和高亲水性的特点，以及优良的脱盐率、产水量、耐氧化性、有机物去除率和二氧化硅去除率等优点，可用于对去除溶质性能要求高的超纯水制造、海水淡化等方面。 聚哌嗪酰胺类聚哌嗪酰胺类可分为线性聚哌嗪酰胺膜与交联聚哌嗪酰胺膜，后者已有产品上市。该膜具有产水量大、耐氯、耐过氧化氢的特点，可用于对脱盐性能要求高的净水处理和食品等方面。 反渗透膜的制备 转化法转化法：通过涂覆、化学改性、界面聚合等方法使微孔膜表面致密化可制得反渗透膜。涂覆和界面聚合转化法又称为复合法。 相转化法相转化法：通过调节铸膜液组成，然后浸入非溶剂凝胶浴中凝胶固化，值得的反渗透膜具有非对称的结构。一般
25、铸膜液中聚合物浓度在25%左右，用于熔融纺丝制备中空纤维膜时，聚合物浓度则可以高达35%，制备超滤膜时，铸膜液中聚合物浓度却只有15%20%左右，相转化法所采用的聚合物可以是一种聚合物，也可以是集中聚合物的混合物。 复合法复合法：相转化法制备的反渗透膜皮层厚度为0.11m致密层，很难制备厚度为0.1m左右的超薄皮层，而且相转化法制备的反渗透膜皮层下的多孔支撑体容易高压下被压密，导致致密层厚度增加，致密皮层越厚，膜的通量越低。复合膜超薄脱盐层一般可通过层压法、涂覆、界面聚合、原位聚合、等离子聚合、化学交联、等离子气相沉积等方法制备。复合膜的基膜可通过相转化等方法制备，要求有一定大小的孔径及分布，
26、有良好的耐压密性能和物化稳定性，有时为了提高膜的强度，还在基膜之下用无纺布进行支撑，这类无纺布常为聚酯等材料。反渗透膜的用途：一、海水脱盐一、海水脱盐 反渗透装置已成功地应用于海水脱盐，并达到饮用级的质量。但海水脱盐成本较高，目前主要用于特别缺水的中东产油国。用RO进行海水淡化时，因海水含盐量较高，除特殊高脱盐膜以外，一般均需要采用二级RO系统脱盐。海水经Cl2杀菌、FeCl3凝聚处理及双层过滤器过滤后，调节pH值至6左右。对耐氯性能差的膜组件，在进RO装置之前还需用活性炭脱氯，或用NaHSO3进行还原处理。目前，在天津、山东长岛以及浙江等地已经建立了反渗透海水淡化示范工程，取得了良好的效果。
27、二、苦咸水淡化二、苦咸水淡化 苦咸水含盐量一般比海水低很多，通常是指含盐量在15005000mg/L的天然水、地表水和自流井水，在世界许多干燥贫瘠、水源匮乏的地区，苦咸水通常是可利用水的主要部分。反渗透膜法处理苦咸水发展迅速，已用于向居民区提供饮用水。在美国衣阿华州的Greenfield以及佛罗里达州的Rotonda West，反渗透膜法苦咸水淡化已经得到了应用，成本也较低。据调查，1990年海水淡化为总造水量的10%20%，而苦咸水、废水处理占80%以上。因此，研究、开发苦咸水淡化用膜及其组件，特别是低压、高通量膜的开发是反渗透的研究方向之一。三、超纯水生产三、超纯水生产 反渗透膜分离技术已
28、被普遍用于电子工业纯水及医药工业无菌纯水等超纯水制备系统。采用反渗透膜装置可有效地去除水中的小分子有机物、可溶性盐类，可有效地控制水的硬度。半导体电子工业所用的高纯水，以往主要是采用化学凝集、过滤、离子交换等制备方法，这些方法的最大缺点是流程复杂，再生离子交换树脂的酸碱用量大，成本高。随着电子工业的发展，对生产中所用纯水水质提出了更高的要求。由膜技术与离子交换法组合过程所生产的纯水中杂质的含量已接近理论纯水值。 目前，美国电子工业已有90%以上采用了反渗透和离子交换相结合的装置。据报道，在原水进入离子交换系统以前，先通过反渗透装置进行预处理，可节约成本20%50%。 四、工业污水的处理四、工业
29、污水的处理 工业污水是水、化学药品以及能量的混合物，污水的各个组分可视作污染物，同时，也可视作资源，其所含组分常常具有可利用价值，因此工业污水的处理要在考虑降低排放量的同时，要考虑资源的重复利用。在工业污水的处理过程中，不但可以回收有价值的物料，如镍、铬及氰化物，而且同时也解决了污水排放的问题。 1.电镀行业污水 在电镀行业中，一般都排放含有大量有害重金属离子的废水。由于反渗透膜对高价金属离子具有良好的去除效果，而且重金属的价数越高越容易分离。所以，它不仅可以回收废液中几乎全部的重金属，而且还可以将回收水再利用。因而，采用反渗透法处理电镀废水是比较经济的，具有广阔的应用前景。2.电厂污水 燃煤
30、电厂从锅炉到涡轮机环路所需的水质要求各不相同，用量最大的是用于冷却循环的中等水质的水；冷却塔的排放污水是电厂最大量的污水，采用反渗透膜法处理冷却塔污水，在将处理过的不同水质的水用于循环系统，可大大降低能耗、节约资源。3.在纸浆及造纸工业 反渗透装置可以在造纸工业中用于处理大量废水，降低造纸厂排放水的色度、生化耗氧量以及其它有害杂质，并使部分水得以循环利用。在处理污水的同时，还可以提取了有用的物质。4.放射性废水的浓缩 原子能发电站的废水特点是水量大、放射性密度低。反渗透膜分离技术很适合处理这种废水，而且金属盐类是否具有放射性对分离率没有影响。另外，核电站加压水反应堆操作中的蒸汽发生器的排污经反
31、渗透装置处理后，其排污量可以减少10倍以上。 五、食品工业用水五、食品工业用水1.奶制品加工 采用反渗透与超滤相结合的办法可对分出奶酪后的乳浆进行加工，将其中所含的溶质进行分离，得到主要含有蛋白质、乳糖以及乳酸的浓缩组分，同时对含盐乳清进行脱盐处理，减少了环境污染。Stauffer Chemical公司采用这种超滤与反渗透相结合技术，回收乳清蛋白的年处理量已达27万吨的规模。2.果汁和蔬菜汁加工 采用蒸发法浓缩果汁会造成各种挥发性醇、醛和酯的损失，造成浓缩汁的质量降低，采用反渗透膜装置可在常温下对果汁及蔬菜汁进行浓缩加工，可保持原有营养成分和口味特性，六、油水乳液的分离六、油水乳液的分离 在金
32、属加工中，要用油水乳液润滑及冷却工具及工作台。采用超滤与反渗透结合的方法处理废油水乳液时，将超滤的透过水再经反渗透作深度处理，这样不仅使排放水达标，还可以得到浓缩的油相。油相既可以焚烧掉也可以经进一步精练制得可以回用的油，既减小了环境污染，又提高了材料的利用率。 膜性能指标 膜性能指标主要包括分离特性和物化特性。分离特性一般用分离效率、渗透通量等描述。膜物化特性包括膜的形态、膜的平均孔径、孔隙率、膜厚、承压性、耐酸碱性能、耐温性能、抗氧化性能、耐生物和化学腐蚀性、力学性能、毒性、亲水性和疏水性等。表征膜性能的参数表征膜性能的参数 截断分子量、截断分子量、 水通量、水通量、 孔的特征、孔的特征、
33、 pHpH适用范围、适用范围、 抗压能力、抗压能力、 对热和溶剂的稳定性等。对热和溶剂的稳定性等。制造商通常提供这些数据，制造商通常提供这些数据， 1. 1. 截留率和截断分子量截留率和截断分子量 膜对溶质的截留能力以截留率膜对溶质的截留能力以截留率R R（rejectionrejection）来表示，其定义为来表示，其定义为 R R1 1 CpCpCbCb 式中式中CpCp和和CbCb分别表示在某一瞬间，透过液分别表示在某一瞬间，透过液（PermeatePermeate）和截留液的浓度。）和截留液的浓度。 如如R R1 1，则，则CpCp0 0，表示溶质全部被截留；，表示溶质全部被截留； 如
34、如R R0 0，则，则CpCp CbCb，表示溶质能自由透过膜。，表示溶质能自由透过膜。截断曲线截断曲线得到的截留率与分子量之间的关系称为截断曲线。得到的截留率与分子量之间的关系称为截断曲线。质量好的膜应有陡直的截断曲线质量好的膜应有陡直的截断曲线,可使不同分子量的溶质分离完全；可使不同分子量的溶质分离完全；反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。分子形状：分子形状：线状分子易透过，线状分子易透过， 线线 球；球；吸附作用：吸附作用：溶质吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直径溶质吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直径 浓差极化作用浓差极化作用：高分子溶质在膜面沉积，使膜
35、阻力：高分子溶质在膜面沉积，使膜阻力 ，较小分子溶质的截留率较小分子溶质的截留率 ，分离性能，分离性能 。温度温度/浓度，浓度，T C ，使，使，因为膜吸附作用，因为膜吸附作用 ；错流速度错流速度 ，因为浓差极化作用，因为浓差极化作用 ；pH、离子强度、离子强度影响蛋白质分子构型，影响影响蛋白质分子构型，影响 。影响截留率的因素影响截留率的因素MWCO与孔径MWCO（球状蛋白质）近似孔径（nm)1000210 0005100 000121000 00029截断分子量:（molecular weight cut-off，MWCO）相当于一定截留率(通常为90或95)的分子量，随厂商而异。由截断分
36、子量按可估计孔道大小。 水通量：水通量：纯水在一定压力，温度纯水在一定压力，温度(0.35MPa(0.35MPa，25)25)下试下试 验，透过水的速度验，透过水的速度L / hL / h m m2 2。 JW = W / A tp 同类膜，孔径同类膜，孔径 ，水通量，水通量JwJw 。p 水通量水通量J Jw w不能代表处理大分子料液的透过速度，因为大分子不能代表处理大分子料液的透过速度，因为大分子p 溶质会沉积在膜表面，使滤速下降（约为纯水通量的溶质会沉积在膜表面，使滤速下降（约为纯水通量的10%10%）p 由由JwJw的数值可了解膜是否污染和清洗是否彻底。的数值可了解膜是否污染和清洗是否
37、彻底。 2. 2. 水通量水通量3 孔道特征-孔径孔径常用泡点法（孔径常用泡点法（bubble-point methodbubble-point method）测定，对微孔膜尤）测定，对微孔膜尤为适用。为适用。将膜表面复盖一层溶剂（通常为水），从下面通入空气，逐渐将膜表面复盖一层溶剂（通常为水），从下面通入空气，逐渐增大空气压力，当有稳定气泡冒出时的压力，称为泡点压力增大空气压力，当有稳定气泡冒出时的压力，称为泡点压力 根据下式，即可计算出孔径：根据下式，即可计算出孔径： d d4 COS4 COSP P （17-317-3） 式中式中d d为孔径，为孔径，为液体的表面张力，为液体的表面张力，
38、为液体与膜间的接为液体与膜间的接触角，触角，P P为泡点压力。为泡点压力。 孔径和孔径分布也可直接用电子显微镜观察得到，特别是微孔径和孔径分布也可直接用电子显微镜观察得到，特别是微孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。 4完整性试验完整性试验 本法用于试验膜和组件是本法用于试验膜和组件是否完整或渗漏。否完整或渗漏。 将超滤器保留液出口封闭，将超滤器保留液出口封闭，透过液出口接上一倒置的透过液出口接上一倒置的滴定管。自料液进口处通滴定管。自料液进口处通入一定压力的压缩空气，入一定压力的压缩空气，当达到稳态时，测定气泡当达到稳态时，测定气泡逸出速度，逸出速度，如大于规定值，如大于规定值，表示膜不合格。表示膜不合格。
