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我國膜分離技術在水處理領域的應用情況怎樣?
作者:admin 發(fā)布日期:2016/8/3 關注次數(shù): 二維碼分享

一、我國膜分離技術是從1958年開始開發(fā)的,其研究和應用大致可分為三個階段。

第一個階段是20世紀60年代的開創(chuàng)時期。這個時期電滲析是我國最早得到推廣應用的膜分離過程,其應用領域涉及苦咸水淡化;電廠鍋爐補給水預除鹽;電子、醫(yī)藥行業(yè)超純水制造等。離子交換膜、隔板、電極及其他配套設備已能自己制造,并幾經(jīng)換代使電滲析裝置日趨完善。

第二個階段是20世紀70年代。這一時期,電滲析、反滲透、超濾和微濾等各種膜和相應組件、裝置都在研究中,或已開發(fā)出來,除電滲析外。其他膜組件仍未得到應用。

第三個階段是20世紀80年代又后。這一時期我國膜分離技術跨入應用階段,一些技術上較為成熟的膜過程開始得到應用。在自己研制成功的醋酸纖維素(CA)膜與復合膜生產(chǎn)裝置的基礎上,又相繼引進了外國有關公司的反滲透膜生產(chǎn)線。反滲透技術已在我國電廠鍋爐補給水預除鹽、超純水制造、海水和苦咸水淡化等方面大規(guī)模推廣應用,并取得很好的技術效益和經(jīng)濟效益。

、膜分離的基本原理是什么?機理如何?

由于分離膜具有選擇透過的特性,所以它可以使混合物質(zhì)有的通過、有的留下。分離膜之所以能使混在一起的物質(zhì)分開,基于兩個方面的原理:

(1)根據(jù)它們物理性質(zhì)的不同--主要是質(zhì)量、體積大小和幾何形態(tài)差異,用過篩的辦法將其分離。

(2)根據(jù)混合物的不同化學性質(zhì)。物質(zhì)通過分離膜的速度取決于以下兩個步驟的速度:首先是從膜表面接觸的混合物中進入膜內(nèi)的速度(稱溶解速度);其次是進入膜內(nèi)后從膜的表面擴散到膜的另一表面的速度。二者之和為總速度??偹俣扔?,透過膜所需的時間愈短;總速度愈小,透過時間愈長。溶解速度完全取決于被分離物與膜材料之間化學性質(zhì)的差異;擴散速度除化學性質(zhì)外還與物質(zhì)的相對分子質(zhì)量有關?;旌衔镏懈魑镔|(zhì)透過的總速度相差愈大,則分離效率愈高;若總速度相等,則無分離效率可言。

但是,由于膜分離的過程不同,它們的分離機理也不完全相同。

、膜分離技術有些什么特點?

膜分離技術與蒸餾、吸附、萃取等傳統(tǒng)的分離技術相比具有以下特點。

(1)膜分離是一個高效的分離過程。例如以重力為基礎的分離技術最小極限顆粒是微米(μm),而膜分離可以做到將顆粒大小為納米(nm)的物質(zhì)進行分離。

(2)膜分離過程的能耗比較低。大多數(shù)膜分離過程都不發(fā)生“相”的變化,而“相”變化的潛熱是很大的,所以能耗低。以海水淡化為例,膜技術反滲透比其他分離方法能耗低,見下表:

幾種方法淡化海水能耗比較

 

分離方法

需要消耗的動力

/(kw? h/m3

需要消耗的熱量

/(kJ/m3)

理論值

反滲透(水回收率40%)

冷凍

溶劑萃取

多級閃蒸

0.72

3.5

9.3

25.6

62.8

2577

16911

33472

92048

225936

 

(3)多數(shù)膜分離過程的工作溫度與室溫接近。因此,特別適用于對熱過敏物質(zhì)的處理。如用膜分離處理的水可以在室溫或更低溫下進行,確保不發(fā)生局部過熱現(xiàn)象,大大提高了藥品使用的安全性。

(4)膜分離設備本身沒有運動的部件,工作溫度又在室溫附近,所以維護工作量減少,操作簡便,開、停車方便。

(5)膜分離過程的規(guī)模和處理能力可以在很大范圍內(nèi)變化,而它的效率、設備單價、運行費用等都變化不大。

(6)膜分離由于分離效率高,通常設備的體積比較小,占地較少。

(7)膜分離不同于水的澄清和除鹽過程,不需要消耗大量的混凝劑和酸、堿等化學藥品,所以不致造成對環(huán)境的危害。

水處理

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