11.2.12  常用膜分离法原理、特点及适用范围是什么?

11.2.12 常用膜分离法原理、特点及适用范围是什么?

常用膜分离法原理、特点及适用范围见表11-15所示。

表11-15 常用膜分离法原理、特点及适用范围

图示

而在实际中采用何种方法,随具体条件而定。下面对超滤、反渗透、电渗析三种方法分别叙述。

(1)超滤法 该方法是用有细小孔的高分子膜,加压过滤溶液,达到分离物质,也可理解为利用孔径差来分筛。膜是高分子电解质的复合体,常用膜材料醋酸纤维素和聚砜酰胺等,经配向处理为多方向性构造的膜,其膜是含有超微细小孔和透过性的膜。超滤膜的结构如图11-5所示。

图示

图11-5 超滤膜的结构

(2)反渗透 在盛有稀溶液和浓溶液的槽中放置半透膜,水通过半透膜从稀溶液侧向浓溶液移动(渗透),如图11-6所示。与此相反当在浓溶液侧施加压力达到渗透压以上时,水从浓溶液侧向稀溶液侧移动,仅仅水从浓溶液中分离,脱盐这种现象称为反渗透。反渗透膜是由表面极薄而致密表层和多孔质海槽结构组成。其原材料大部分是醋酸纤维素和芳香族的聚酰胺。膜的剖面图如图11-7所示,通常使用反渗透膜的形式有耐压板型、螺旋管型、管状型和中空纤维型等。

图示

图11-6 反渗透原理

a)渗透原理 b)反渗透原理(https://www.daowen.com)

图示

图11-7 醋酸纤维膜的剖面图

1—表层(厚0.25μm) 2—里层(厚100μm)

工业上对反渗透膜的要求是:①单位面积的透水量大,对溶质脱除率高;②机械强度高;③化学稳定性和热稳定性好,耐腐蚀;④结构均匀寿命长;⑤制造容易成本低。

反渗透应用在脱脂、磷化及冲洗水等系统。表11-16所示为反渗透处理含铬废水的处理实例。

表11-16 反渗透处理含铬废水的处理实例

图示

(3)电渗析 电渗析是在直流电场的作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择性透过,而使溶液中的溶质与水分离的物理化学过程。电渗析器由一系列阴阳膜置放于两电极之间和隔板多组交替排列所组成,其工作原理如图11-8所示。离子减少的隔室称为淡室,其出水为淡水;而离子增多的隔室称为浓室,其出水为浓水;与电极板接触的隔室称为极室,其出水为极水。

当电渗析器在直流电场的作用下,溶液中阴、阳离子定向移动,当离子达到膜表面时,由于阳膜的固定交换基团带负电荷只允许阳离子通过,阴膜的固定交换基团带正电荷,只允许阴离子通过,所以淡室中阴阳离子迁移到相邻的浓室中去,达到淡化或浓缩的目的。