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微生物学

反渗透和超过滤法

2024-04-20 微生物学 加入收藏
用孔径较大的半透膜,在压差(一般在0.7~10千克力/厘米2)和紊流流动的情况下,溶液中的溶剂和电解质等能透过半渗透膜,而胶体、微粒和分子量较大的物质则被截留。这种方法的分离能力比微滤法高,因而称为超过滤。溶液中的大分子物质分散系的渗透压很小,所以超过滤法所需的操作压力较低。超过滤法的透水速度开始时随着操作压力提高而增加,但当大分子物质在膜表面积累形成凝胶层后,透水速度就与操作压力的变化无关,而同凝胶层的阻力大小成反比。
过滤方法
用孔径较大的半透膜,在压差(一般在0.7~10千克力/厘米2)和紊流流动的情况下,溶液中的溶剂和电解质等能透过半渗透膜,而胶体、微粒和分子量较大的物质则被截留。这种方法的分离能力比微滤法高,因而称为超过滤。溶液中的大分子物质分散系的渗透压很小,所以超过滤法所需的操作压力较低。超过滤法的透水速度开始时随着操作压力提高而增加,但当大分子物质在膜表面积累形成凝胶层后,透水速度就与操作压力的变化无关,而同凝胶层的阻力大小成反比。
反渗透和超过滤法
反渗透法是以压力(一般操作压力为 20~100千克力/厘米2)为推动力,用半透膜使水溶液中的水和溶质分离的方法;超过滤法是以较低压力(一般操作压力低于10千克力/厘米2)为推动力,用孔径较大的半透膜(膜孔径为几十埃到几百埃)使水溶液中的大分子物质和水分离的方法,这两种方法都可用于处理工业废水。
反渗透法原理 用半透膜将溶液和溶剂隔开,由于溶剂侧的化学位高于溶液侧的化学位,溶剂会透过半透膜自动流向溶液侧,这种现象称为渗透。渗透进行到为溶液侧所产生的压头平衡为止,这一平衡压头叫做溶液的渗透压。如果在溶液侧施加大于渗透压的压力,溶液侧中的溶剂就会向溶剂侧作与自然渗透反向的流动,这种现象称为反渗透。理想的半透膜实际上是没有的,在反渗透过程中,透过膜的溶剂中多少会带一些溶质。反渗透法的溶剂透过率与超渗透压的压力增量成比例,所以在实际应用中适当提高操作压力,能提高膜的透水速度,但是压力过高,膜被压实,也会降低膜的透水速度 [1] 。
超过滤法原理 用孔径较大的半透膜,在压差(一般在0.7~10千克力/厘米2)和紊流流动的情况下,溶液中的溶剂和电解质等能透过半渗透膜,而胶体、微粒和分子量较大的物质则被截留。这种方法的分离能力比微滤法高,因而称为超过滤。溶液中的大分子物质分散系的渗透压很小,所以超过滤法所需的操作压力较低。超过滤法的透水速度开始时随着操作压力提高而增加,但当大分子物质在膜表面积累形成凝胶层后,透水速度就与操作压力的变化无关,而同凝胶层的阻力大小成反比。
目前应用较广的半透膜是醋酸纤维素膜,其次为芳香聚酰胺膜,中国普遍应用前者。醋酸纤维素膜是一种不对称膜,由表面致密层和支撑层组成。表面致密层起脱盐作用,厚约0.2~1.0微米,占膜总厚度的0.2~1.0%;支撑层是多孔结构,起支撑表层的作用并便于透水。芳香聚酰胺膜也是一种不对称膜。成膜材料主要为芳香聚酰胺、芳香聚酰胺- 酰肼以及其他一些含氮芳香聚合物。此外还有聚苯砜对苯二甲酰胺膜、聚苯并咪唑膜、磺化聚苯醚膜、磺化聚砜膜、聚四氟乙烯接枝膜、无机的多孔玻璃膜和氧化石墨膜等等。
应用 反渗透技术50年代开始用于海水和苦咸水的淡化,还用于硬水软化。反渗透技术同离子交换法结合可制取高纯水,在环境工程中可用于工业废水和生活污水的高级处理。
超过滤技术在60年代末大规模应用于处理和回收电泳漆。在环境工程中,可用于废水处理和从废水中回收原料,如从造纸废水中回收碱和木质素,从印染废水中回收染料等。
反渗透法和超过滤法具有设备简单、占地面积小、能耗少、无相变等特点。推广应用的关键是提高膜的性能和寿命,研制出适于各种不同用途的半透膜。对膜的透过机理和流体动力学方面的问题,也有待进一步研究。


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