1、第4章 纳滤超滤和微滤4.1 纳滤技术纳滤技术o NF界于反渗透和超滤之间。分离分子量在200g/mol以上、分子大小为1nm的溶解组分。压力驱动，通常0.51.0MPa，一般0.7MPa。故又称“低压反渗透”或“疏松反渗透”。特点：特点：1、无机盐能透过，渗透压远比RO膜低。相同通量下所需压力低；同等压力下通量比RO大得多。2、具有离子选择性，一价盐可透过膜，高价盐被截留。渗透性取决于价态。截留率上升顺序：NO3，C1，OH，SO42，CO32。H，Na，K，Ca2，Mg2，Cu2。原因：在膜上有负的带电基团，通过静电作用，阻碍多价阴离子的渗透。应用范围应用范围 给水：给水：去除除草剂、杀虫
2、剂、农药等微污染物或微溶质及染料、糖等低分子量组分。污水：污水：木材制浆废液脱色，带色物质和氯化木质素被截留，其中Na可透过膜而重新用于萃取，脱色率98以上。也可用于染料废水脱色。4.2 超滤超滤 介于微滤和纳滤间，膜孔径为0.05um至1nm.典型应用：从溶液中分离大分子物质和胶体，分离分子量下限为几千Dalton(1Da1.66054x1027kg)。分离过程：分离过程：在膜表面及微孔内吸附(一次吸附)；在孔中停留而被去除(阻塞)；在膜面的机械截留(筛分)。o 超滤(UF)和微滤(MF)的分离范围填充了RO、NF与普通过滤之间的空隙。o传质理论传质理论（1）膜的透过通量：单位时间单位膜面积
3、上透过的溶液量。（2）溶质截流率，表观截流率Robe=1（pp-pb）（3）浓差极化：膜表面溶质浓度比主体溶液浓度高的现象。影响：形成凝胶层，膜阻力增大，通量下降。解决办法：除管式和中空外，加湍流装置。o 影响因素：影响因素：1、料液流速：高速防浓差极化，但耗能多。2、适当的压力3、温度，高温可提高通量。4、操作时间，清洗。5、进料浓度，有限制。6、料液预处理。o 超滤工艺流程 间歇式：小规模，效率高，始终在最佳浓度范围内工作，保持高通量。连续式：大规模，部分循环，多极密闭循环串联o MF原理：原理：压差（0.77kPa）为动力，筛网状过滤介质“筛分”，属精密过滤。膜孔均匀，整齐。o 去除对象
4、去除对象：直径为0.0315um的微粒、亚微粒和细粒。o 适用范围：适用范围：超纯水终端处理 RO首端预处理 啤酒等酒类酿造中去除微生物和异味。o截留机理截留机理o MF膜的特点膜的特点（P35）孔径均匀、孔隙率高 膜质地薄 驱动压力低o 膜的形态结构膜的形态结构 通孔型：筒状孔垂直贯穿膜面，孔径均匀 网络型：与泡沫海绵类似，属对称型 非对称型：海绵型或指孔型，常用。o 操作与应用操作与应用 死端过滤和错流过滤第5章 膜处理系统与膜污染控制5.1 组成组成预处理、膜系统、后处理、自控oRO见下图 o 各部分作用各部分作用5.2 预处理系统预处理系统o 物理法物理法 沉淀/气浮、过滤、活性炭、冷
5、却/加热o 化学法化学法 氧化、还原、调pH值，光化学o 膜法膜法（1）电渗析预处理系统）电渗析预处理系统 进水水质要求：进水水质要求：o 水温 540度o 高锰酸盐指数 3mg/lo 游离氯 0.2mg/lo 铁、锰 0.3mg/l、0.1mg/lo 淤泥密度指数（SDI）(35)SDI的测定：测定在0.21MPa下，用0.45um微滤膜过滤一定量原水所需时间。o 步骤：o 计算公式：SDI=P30/Tt=100 x(1Ti/Tf)/Tto 常见的预处理系统常见的预处理系统 一级过滤 地 二级过滤 下 曝气活性炭滚筒过滤 电渗析 水 石灰/苏打混凝沉淀过滤 阳树脂o 河水混凝沉淀过滤活性炭滤
6、筒过滤电渗析(2)RO预处理系统预处理系统 SDI1,数年 5,不能用RO。中空纤维和螺旋式对进水要求高，管式膜和板式膜则要求低。o 常见的常见的RO和和NF预处理方法预处理方法 常规过滤 多介质过滤器、保安过滤、锰砂过滤、活性炭吸附等。膜滤 MF和UF。离子交换 软化、阳床、阴床、混床等。添加化学药剂 阻垢剂、分散剂、石灰软化、调pH、加氯/除氯等 其他 热交换、除气器、紫外线杀菌等。选择原则：（P43）5.3 后处理后处理o 要求高纯水时，复床或混床进一步脱盐o 纯水，可用精处理RO或EDo RO出水的后处理方法 膜法：MF,UF,精密RO,NF,ED,EDI 离子交换 化学药剂：调pH，
7、加氯 其他：亚微米保安过滤器，除气器，贮存等。5.4 集中控制问题集中控制问题o 记忆、数据运算、逻辑判断o 自适应、自诊断、自检测5.5 膜污染及防治膜污染及防治1、电渗析的浓差极化和结垢、电渗析的浓差极化和结垢o 控制进水水质o 控制工作电流o 定期倒换电极o 定期酸性o 其他：脉冲电流、掩蔽剂等2、RO和和NF的浓差极化和膜污染的浓差极化和膜污染浓差极化：提高料液流速、保持紊流、薄层流动。膜污染原因：无机物沉积 结垢 有机分子吸附 有机污染 颗粒物沉积 微生物粘附及生长 危害：脱盐率和产水量下降；进出口压力差升高，影响运行。更换膜组件费用高。预防与定期清洗时防止膜污染的关键。o 控制策略
8、控制策略 水垢：CaCO3，CaSO4，二氧化硅络合物等。Ca2+2HCO3 CaCO3+CO2+H2O 方法：除钙 除HCO3碱度 阻垢剂 o 微生物：成因：被截流，繁殖生长，其他污染物、絮凝剂等成为营养物。进水温度高，SDI高，污染物浓度高。危害：形成致密层，吸附高浓度离子，加剧浓差极化；酶分解膜；通量、脱盐率下降，压降增加。方法：氯化消毒，进入RO前，0.51mg/lo 有机物：腐殖酸等，不能透过膜，但对膜污染小，丹宁极易吸附在膜上，是强污染源。控制方法：低分子易挥发，吹脱 非极性，中分子量，活性炭 弱解离大分子，吸附树脂 UF，MF 3、膜清洗与再生、膜清洗与再生o 物理清洗：淡水、原
9、水或气水冲洗；超声波o 化学清洗：加酸（硝酸、磷酸、柠檬酸）加碱 水溶性乳液 酶洗剂 美国清力公司：RO专用高效阻垢剂和清洗剂。PTP0100，PTP2000，PTPSilica，Micro Treat B10,KL系列清洗剂等。第第6章章 集成膜技术及工程设计集成膜技术及工程设计6.1 集成膜技术集成膜技术1、定义、定义 综合若干膜过程或与其它技术结合，获得最佳的分离效果，取得最佳的经济效益的膜技术。如电子工业超纯水，MF、UF、RO、NF+离子交换+紫外线消毒2、发展、发展o 膜与化学法集成 一边反应，一边分离，产物停留时间短，减少了副反应，提高收率。o 膜与离子交换集成 预脱盐，延长树脂
10、的再生周期。EDR、EDI传统：原水 预处理 阳床阴床 混床 纯水改良：原水 预处理 RO/EDR 混床 纯水环保：原水 预处理 RO/EDR 纯水o 全膜法处理美国，海德能：全膜工艺，有效地提高了整个水处理系统的性能和可靠性，节约成本，提高了系统的稳定性。高悬浮物和有机物含盐量650mg/LUFRORO无悬浮物和有机物含盐量小于1mg/L1、原水水质分析2、用水水质要求3、水质预处理4、膜法应用可能性的评估程序 理想方法：试验o 国外：无人水厂o 膜的自动监控o 进出水水质监测，最佳运行状态6.4 膜法经济性评价膜法经济性评价o 无相变，能耗低，与规模有关 美国海水淡化：189m3/d$0.
11、79/t 8000 m3/d$0.3/t 3000m3/d时，RO比蒸馏法优越。o 与含盐量有关 盐2000mg/L，ED与RO接近；10000mg/L，ED的费用是RO的4倍。o 与水质有关 工业废水处理：$5.39.2/to 与常规工艺比较 膜法设备贵，但占地少，操作方便，运行管理费用低，处理效果好，投资回收快。膜成本逐渐下降。19791990价格下降50%。7.1 海水与苦咸水淡化海水与苦咸水淡化1、蒸发、膜法的比例2、RO 海水含盐量高，35000mg/l，渗透压2.5MPa，需高压反渗透（710MPa）。苦咸水：含盐量10005000mg/l湖水、河水、地下水。渗透压0.10.3MPa，低压反渗透（23MPa）。一级除盐：二级除盐o 目标：高脱盐率，低浓缩倍数，可不考虑回收率。o 沙特水厂(56800m3/d)红海，TDS43300mg/lo 新疆石西油田苦咸水淡化工程 TDS3342mg/l7.2 工业纯水工业纯水传统技术：离子交换o 新技术（RO/ED+离子交换）7.3 超纯水超纯水o 适用于大规模集成电路、医药卫生，谁的纯度99.99999%。电阻率18兆欧/cm。7.4 饮用水饮用水o 纳滤膜软化NF：0.50.7MPa。能去除8595%的硬度及70%的单价离子。o 二级RO康师傅、娃哈哈、维维、养生堂等采用。7.5 污水处理与回用污水处理与回用
