南昌大学本科生膜分离实验方案
膜分离技术在生物化工领域的应用

所谓的膜分离技术就是将分子水平上不同粒径分子的混合物经过半透膜时,实现选择性分离。
膜分离技术的发明和应用优化了工业生产技术,推动了工业生产,目前膜分离技术应该成为工业领域研究的重点话题。
通过对膜分离技术的研究,可以充分了解膜分离技术的内涵,并将其优化,让该技术能够更好的为生物化工领域服务。
一、优化膜分离技术应用的策略分析1.优化被分离的溶液性质一般情况下溶液的调整与附着层的吸附量密切相关,要想降低吸附量可以通过调整溶液的实际结构以及溶液状态带动附着层的实际结构发生改变,进而达到降低吸附量的目的。
但是在实际情况下,调整吸附量有很大的难度。
首先,参与变化的生物种类较多,特性不一,很难对其进行一一调整。
其次,调整生物结构以及生物状态的难度比较大,再加上外部环境的影响,很难通过简单的结构调整和状态调整影响吸附量。
同时外部环境具有不可控性,一直处于变化的状态,所以在调整的难度较大。
最后,在高低分子的作用下,溶液中的蛋白质还会产生大量的凝胶,因此在调整过程中还需要采取有效措施去除凝胶物质,为溶液调整奠定基础。
2.优化膜基质膜与溶质之前关系密切,主要是因为溶质在膜面吸附过程中形成的膜面的吸附层具有重要作用。
因此为了控制溶质对膜的吸附情况可以从两个方面着手。
第一,可以采取措施控制膜的吸附情况进而改变膜的材质。
第二,可以在吸附之前对膜进行处理,影响其特性。
在研究过程中发现,膜亲水性与吸附层的形成关系密切,因此可以通过增加膜亲水性来加速吸附层的形成。
同时,亲水性质的大小,还需要通过膜与溶液附着层面的实际情况进行判断,周边环境不同,膜与溶液附着层面的关系也会发生变化,进而亲水性质也会发生改变。
膜的界面电位的大小直接影响其菌体的附着量,所以可以通过改变界面电位的方式来影响其吸附量。
3.优化膜分离操作条件膜与附着层的关系密切,所以可以通过改变其中一个变量的方式优化膜分离的操作条件。
首先,在附着层的垂直作用影响下,膜的压力以及膜的水平作用也会发生变化。
水处理生物学实验8 细菌纯种分离、培养和接种技术

南昌大学实验报告学生姓名:学号:专业班级:实验类型:√验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:实验八细菌纯种分离、培养和接种技术一、实验目的:1、学习从环境(土壤、水体、活性污泥、垃圾、堆肥等)中分离、培养微生物,掌握一些常用的分离和纯化微生物的方法;2、学会几种接种技术。
二、实验基本原理:自然界中的微生物总是杂居在一起,即使一粒土或一滴水中也生存着多种微生物。
要研究其中的某一种微生物,首先必须将它分离出来。
受污染的土壤或水体中,微生物的数量和污染物的降解之间存在着显著的关系.为了提高污染物降解速率,常需接种一些能降解目标污染物的高效菌。
从经过富集、驯化培养的样品中筛选目标菌株,往往是获得高效降解菌的有效方法。
根据目标微生物特定的营养要求,设计相应的选择培养基。
是快速高效获得目标菌的关键步骤。
土壤是微生物生活的大本营,有“微生物的天然培养基”之称,同其他生物环境相比它所含微生物无论是数量还是种类都是极其丰富的。
因此土壤是微生物多样性的重要场所,是发掘微生物资源的重要基地,可以从中分离纯化的到许多有价值的菌株,事实上,生产、工程上很多有益菌株都是从土壤中分离得到的。
从复杂的微生物群体中获得只含有一种或某一株微生物的过程称为微生物的分离与纯化。
微生物纯种分类的方法有很多,常用的方法有两类一类是单细胞挑取法,采用这种方法能获得微生物的克隆纯种,但对仪器条件要求较高,一般实验室不能进行。
另一类是单菌落分离(平板分离法),该方法简便是微生物学实验中常采用的的方法。
通过形成单菌落获得纯种的方法有平板划线法、平板浇注(稀释混合平板法)、平板表面涂布法。
此次实验采取的是平板分离法,该方法操作简单,普遍用于微生物的分离与纯化。
其原理包括两方面:1、在适合于待分离微生物的生长条件下(如营养、酸碱度、温度与氧等)培养微生物,或加入某种抑制剂造成只利于待分离微生物的生长,而抑制其他微生物生长的环境,从而淘汰一些不需要的微生物。
膜分离装置实验讲义1

膜分离实验实验讲义湖南城市学院化工实验教学中心一、实验目的1、 熟悉和了解膜分离原理;2、熟悉和了解膜污染及其清洗方法;3、熟习多通道管式无机陶瓷膜、膜组件的结构及基本流程;4、掌握表征膜分离性能参数(膜通量、截留率、粒径分离效率等)的测定方法;5、测定并讨论膜面流速、操作压差、料液性质等操作条件对膜分离性能的影响。
二、实验原理膜分离技术是利用半透膜作为选择分离层,允许某些组分透过而保留混合物中其它组分,从而达到分离目的的一大类新兴的高效分离技术,其分离推动力是膜两侧的压差、浓度差或电位差,适于对双组分或多组分液体或气体进行分离、分级、提纯或富集。
膜是两相之间的选择性屏障,选择性是膜或膜过程的固有特性。
常见的膜分离过程如图1所示,原料混合物通过膜后被分离成截留物(浓缩物)和透过物。
通常原料混合物、截留物及透过物为液体或气体,有时可在膜的透过物一侧加入一个清扫流体以帮助移除透过物。
半透膜可以是薄的无孔聚合物膜,也可以是多孔聚合物、陶瓷或金属材料的薄膜。
图1-1 膜分离过程示意图一、各类分离膜的功能比较微孔膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜的划分是以膜孔径为标准。
四类膜孔径及功能如下表所示。
项目 反渗透RO 纳滤NF 超滤UF 微滤MF 膜类型非对称膜非对称膜非对称膜对称膜 非对称膜整体厚度 150μm 150μm 150~250μm10~150μm薄膜厚度1μm1μm1μm膜原料混截留清扫透过孔径 <0.002μm<0.02μm0.01~0.2μm 0.2~10μm 截流组分HMWC ,LMWC 氯化纳 葡萄糖 氨基酸HMWC 小分子组分单糖、低聚糖 多价负离子蛋白质 多糖多聚糖 病毒 颗粒 粘土 细菌膜材质 醋酸纤维素 薄膜(CA)醋酸纤维素 薄膜(CA)陶瓷 聚醚砜(PeS)聚偏二氟乙烯(PVDF) 醋酸纤维素薄膜(CA) 陶瓷 聚丙烯(PP)聚偏二氟乙烯(PVDF)膜组件类型 卷式 板框式 管式卷式 板框式 管式卷式 板式 管式 中空纤维板式 管式 中空纤维操作压力bar 15~150 5~35 1~10<2二、卷式膜组件的结构 1.超滤膜超滤膜一般为非对称膜,超滤膜的活性分离层上有无数不规则的小孔,且孔径大小不一,很难确定其孔径,也很难用孔径去判断其分离能力,其孔径大致为m 0.20.01μ--。
第5章 常规分离过程与膜分离

第一节 凝聚与絮凝
5.1.3 (憎水性)胶体的双电层结构及其稳定性
1.颗粒表面电荷的产生 水中胶体表面都带有电荷,在一般水质中,粘土、细菌、病毒 等都是带负电的胶体。而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带正 电的胶体,其表面电荷的产生有如下四个机理: ① 固相表面对水中某种离子的特异吸附;(例:AgI胶体颗粒表面 电势决定Ag+离子在溶液中的活度。) ② 极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关系, (这一平衡关系由溶度积来确定),这使得晶体表面有了一定符号 的电荷。铁、铝、氢、氧化物颗粒表面电荷可以是依此机理产生的。 由于金属氧化物或氢氧化物的溶解沉淀反应与溶液pH值有关,因此, 这类颗粒的表面电荷和电势受pH控制;
0s
m
(5- 10)
VL 0
A 12h 2
(5- 11)
第一节 凝聚与絮凝
范德华引力是颗粒凝聚或平板间粘附的主要作用力。静电双电层斥
力部分地甚至全部地抵消范德华引力的作用,而使颗粒保持稳定。静电
双电层作用势能VDL和范德华引力势能VL0的合成称为相互作用势能。
VT VDL VLO
第一节 凝聚与絮凝
4. 憎水胶体的稳定与脱稳 胶体颗粒表面存在双电层是其保持稳定的重要原因。当两个颗 粒足够靠近以致扩散双电层相重叠时它们之间产生静电排斥力。
φ (x) φ φ
m
0
0
φ
0
h/2
h
x
图5-3 两平板双电层叠加示意图
第一节 凝聚与絮凝
边界条件为:在z=0和x=h时ψ=ψ0。x=h/2时, d 0。由此得两平 dx 行平板中间位置处(x=h/2)的电位:
m
8 h exp( ) ze 2
膜分离与大孔树脂联用技术纯化茶皂素

膜分离与大孔树脂联用技术纯化茶皂素程文娟;谢海荣;秦永;刘蓉;邓泽元【摘要】采用膜分离与大孔树脂联用技术纯化荼皂素.粗茶皂素经陶瓷膜和360 Da纳滤膜初步分离浓缩,得率为62.1%,纯度为79%;根据静态和动态吸附筛选试验,选择大孔树脂AmberliteXAD7HP对茶皂素进一步纯化,通过单因素试验,确定最佳工艺参数为:上样流速0.5 mL/min、上样液浓度30 mg/mL;以10%,40%,70%的乙醇溶液进行梯度洗脱,洗脱剂流速1 mL/min,洗脱液体积为3 BV,该条件下纯化,茶皂素最终得率为55.3%,纯度可达95%.该试验表明膜分离与大孔树脂联用技术可得到高纯度的茶皂素,是一种可工业化推广的方法.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2015(031)004【总页数】6页(P172-177)【关键词】茶皂素;膜分离;大孔树脂;纯化【作者】程文娟;谢海荣;秦永;刘蓉;邓泽元【作者单位】南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌 330047;南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌 330047;南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌 330047;南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌 330047;南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,江西南昌 330047【正文语种】中文茶皂素是一类以齐墩果烷型五环三萜为母核、旁支带有不同糖苷和官能团的皂苷化合物的总称。
它不仅具有抑菌、抗炎、止痛、降低血脂胆固醇等生物活性[1,2],还有乳化、分散、润湿、发泡、稳泡等性能,是一种优良的天然表面活性剂[3],被广泛应用于建材、化工、生物医药及食品等行业,应用前景十分广阔。
由于茶皂素种类繁多,结构复杂且相似,同分异构体多,分离出单一结构的茶皂素纯品异常困难,导致目前中国市场上所销售的茶皂素产品的纯度普遍不高,使其在医药及化妆品等精细化工行业的应用受到一定的限制。
因此,高纯度茶皂素的高效分离纯化技术是油茶产业化过程中亟待解决的问题[4]。
超过滤膜分离实验报告

超过滤膜分离实验报告实验目的:通过超过滤膜实验,熟悉超过滤膜的使用及其在分离过程中的应用。
实验原理:超过滤膜是将物质按其分子大小分离的一种膜。
在实验中,我们采用的是聚乙烯醇膜,其分子量截止值为10万~100万,用于分离大分子物质。
超过滤膜在分离过程中,可有效地分离细胞、酵母、蛋白质等大分子物质,也可用于染料、水处理及医疗材料等领域中。
实验器材:超过滤膜、过滤漏斗、烧杯、吸滤器、离心管、超声波清洗机、称量器、紫外线灯、紫外线探头、显微镜等。
实验流程:1.准备超过滤膜,用超声波清洗机去除膜表面的杂质。
2.使用吸滤器将待分离物质加入烧杯中,待过滤以后将滤液收集到离心管中。
3.将离心管放入离心机中,2000rpm离心10min,去除残留物质。
4.将上步得到的滤液倒入过滤漏斗中,过滤漏斗内放入超过滤膜,超声波清洗漏斗及膜。
5.开启吸滤器,将滤液边过滤边收集到烧杯中。
6.收集所有滤液,称重。
7.倒掉过滤漏斗中的残渣和超过滤膜,将超过滤膜放入紫外线灯箱中,在紫外线灯下观察膜的变化。
实验结果:为了比较不同操作情况下的滤液收集情况,我们设置了以下3种实验组:实验组 I:使用未经清洗的超过滤膜进行过滤。
|实验组|操作情况|得到滤液质量/g|得到滤液体积/mL||I|未清洗的超过滤膜|1.12|100|从实验结果来看,使用清洗后的超过滤膜进行过滤能够得到更多的滤液。
同时使用多次过滤也能够增加滤液的得率。
另外,在观察膜变化的实验中,我们发现放入紫外线灯下的超过滤膜会产生蓝色光芒,说明膜中含有吸收紫外线的物质。
超过滤膜是一种有效的分离方法,使用超声波清洗后的超过滤膜可以提高滤液的得率。
另外,观察膜变化可以发现膜中存在吸收紫外线的物质,可能是超过滤膜材料自身的特性。
膜分离实验

实验三膜分离实验装置一、实验目的1.了解超滤膜分离的主要工艺设计参数。
2.了解液相膜分离技术的特点。
3.训练并掌握超滤膜分离的实验操作技术。
4.熟悉浓差极化、截流率、膜通量、膜污染等概念。
二、实验原理膜分离是近数十年发展起来的一种新型分离技术。
常规的膜分离是采用天然或人工合成的选择性透过膜作为分离介质,在浓度差、压力差或电位差等推动力的作用下,使原料中的溶质或溶剂选择性地透过膜而进行分离、分级、提纯或富集。
通常原料一侧称为膜上游,透过一侧称为膜下游。
膜分离法可以用于液- 固(液体中的超细微粒)分离、液-液分离、气-气分离以及膜反应分离耦合和集成分离技术等方面。
其中液- 液分离包括水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有微粒的液相体系的分离。
不同的膜分离过程所使用的膜不同,而相应的推动力也不同。
目前已经工业化的膜分离过程包括微滤(MF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)和渗透汽化(PV)等,而膜蒸馏(MD)、膜基萃取、膜基吸收、液膜、膜反应器和无机膜的应用等则是目前膜分离技术研究的热点。
膜分离技术具有操作方便、设备紧凑、工作环境安全、节约能量和化学试剂等优点,因此在20 世纪60 年代,膜分离方法自出现后不久就很快在海水淡化工程中得到大规模的商业应用。
目前除海水、苦咸水的大规模淡化以及纯水、超纯水的生产外,膜分离技术还在食品工业、医药工业、生物工程、石油、化学工业、环保工程等领域得到推广应用。
超虑膜分离基本原理是在压力差推动下, 利用膜孔的渗透和截留性质, 使得不同组分得 到分级或分离。
超虑膜分离的工作效率以膜通量和物料截流率为衡量指标,两者与膜结构、 体系性质以及操作条件等密切相关。
影响膜分离的主要因素有:R f 为膜污染阻力。
过滤时, 由于筛分作用, 料液中的部分大分子溶质会被膜截留, 溶剂及小分子溶质则能 自由的透过膜, 从而表现出超虑膜的选择性。
最新膜分离操作模式及优化

膜分离操作模式及优化压力驱动膜过程的操作模式及其优化姚红娟王晓琳*(清华大学化学工程系,北京 100084)摘要:压力驱动膜过程主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透四种,操作时可采用浓缩和渗滤两种模式。
典型操作过程由预浓缩、恒容渗滤和后浓缩三个阶段组成,对其进行优化,以使总过程时间最小和渗滤操作时渗滤溶剂的消耗量最小。
关键词:膜分离浓缩渗滤优化中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A膜分离过程以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、蒸气分压差、浓度差、电位差等)时,原料侧组分选择性透过膜,以达到分离提纯的目的。
以压力差为推动力的液体膜分离过程即为压力驱动膜过程,如微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)。
膜分离作为一门新型分离技术,具有设备简单,常温操作,无相变及化学变化,选择性高及能耗低等优点,已在电子工业、食品工业、医药工业、环保和生物工程等领域得到应用,并迅速向工业化应用迈进。
采用膜分离技术分离纯化产品时,通常关心的是产品的纯度和回收率及处理时间与所需的膜面积等。
对于一个具体的分离体系,为实现产品的高纯度和高收率,经济合理地设计膜分离过程是非常重要的。
本文介绍了膜分离的浓缩和渗滤两种操作模式及其组合操作的优化,以使总过程时间最小和渗滤操作时渗滤溶剂消耗量最小。
1压力驱动膜过程的操作模式基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.29876018)作者简介:姚红娟(1978~),女,山西运城人,硕士研究生. *通讯联系人.根据具体分离任务和要求,进行膜分离工艺设计时,对于压力驱动膜过程有浓缩和渗滤两种操作模式可以选择。
浓缩和渗滤操作的共同特点是在一定压力下,水及小分子物质等透过膜留在透过液中,大分子物质被膜截留得到截留液,而主要区别在于是否往料液或浓缩液中添加渗滤溶剂,其中渗滤操作需要添加渗滤溶剂,如图1所示。
1.1浓缩(concentration)浓缩是指在一定压力差下,料液流过膜表面时,溶剂和小于膜孔的低分子溶质透过膜,大于膜孔的大分子溶质被膜截留,从而被浓缩回收。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
膜分离实验一、实验目的1.了解不同膜分离工艺的原理、设备及流程。
2.掌握RO、NF的适用范围和对象。
二、实验原理1.反渗透(RO)反渗透膜的孔径在0.1-1nm之间。
反渗透技术是利用高压液体的高压作用,克服渗透膜的渗透压,使溶液中水分子逆方向渗透过渗透膜到达离子浓度较低的一端,从而达到去除溶液中大部分离子的目的。
为了防止被截留下来的其他离子越积越多而堵塞RO膜,往往采用动态的方法来进行反渗透,即在进行反渗透的同时,利用一股液体流连续冲刷膜表面的截留物,以保持反渗透膜表面始终具有良好的通透性。
因此,反渗透设备的出水有两股,一股为透过液(淡水),一股为截留液(浓水)。
实验采用NaCl、MgSO4溶液进行实验,用在线电导仪测定进水、“淡水”和“浓水”的电导率变化,表示反渗透膜的处理效果。
图1 反渗透(RO)示意图2.纳滤(NF)纳滤膜的孔径范围介于反渗透膜和超滤膜之间。
纳滤技术是从反渗透中派生出来的一种膜分离技术,是超低压反渗透技术的延续和发展分支。
一般认为,纳滤膜存在纳米级的细孔,可以截留95%的最小分子约为1nm的物质。
纳滤膜的特点在于:较低的渗透压和较高的膜通透性,因此,可以节能;通过纳滤膜的渗透作用,可以去除多价的离子,保留部分低价的对人体有益的矿物离子。
为了防止被截留下来的其他离子越积越多而堵塞NF膜,同样采用动态的方法来进行纳滤,即在进行纳滤的同时,利用一股液体流连续冲刷膜表面的截留物,以保持纳滤膜表面始终具有良好的通透性。
因此,纳滤设备的出水也有两股,一股为透过液(淡水),一股为截留液(浓水)。
实验采用NaCl、MgSO4溶液进行实验,用在线电导仪测定进水、“淡水”和“浓水”的电导率变化,表示纳滤膜的处理效果。
同时将纳滤和反渗透对一价和二价离子的截留效果进行比较,可以知道纳滤膜出水中保留了比反渗透出水中更多的有益矿物离子。
名称 型号 规格产地 反渗透膜(RO )LP-40408.1m 2/10.2T/天 浓水流量:占总流量的20-50% 美国陶氏公司纳滤膜(NF ) ESNA1-4040 7.9m 2/7.9T/天 浓水流量:占总流量的20-50%美国海德能公司三、实验流程与设备整套膜分离装置的四个单元共同安装在一个支架上,由微滤单元和反渗透单元组成设备的1/2,超滤单元和纳滤单元组成设备另外的1/2。
5121118634789101213141516172122231920242527261.出水箱2.进水箱 3、4、6、9、13、15、21.调节阀 5.增压泵 7、10、16、22.压力表 8.粗滤柱 11.微滤膜柱 12、19、23.流量计 14.反渗透高压泵 17、20、24.在线电导仪 18.反渗透膜柱 25.微滤出水 26.反渗透淡水 27.反渗透浓水图2 微滤和反渗透单元工艺流程图512112163478910121314151617181920242526222327282930311.出水箱2.进水箱 3、4、6、9、12、16、18、24.调节阀 5.增压泵 7、10、13、19、25.压力表 8.粗滤柱 11.超滤膜柱 14、15、22、26.流量计 17.纳滤高压泵 20、23、27.在线电导仪 21.纳滤膜柱 28.超滤浓水 29.超滤淡水 30.纳滤浓水 31.纳滤淡水图3 超滤和纳滤单元工艺流程图四、实验方法1.熟悉设备根据上述的工艺流程图结合实际的实验设备,仔细了解设备的管路连接、流通方向、取水样的位置、各个阀门的控制功能、各个压力表所指示的位置、电气控制箱中各控制开关所控制的对象、各显示仪表所对应的检测点。
2.实验用水的准备 (1)去离子水的准备实验盐液采用去离子水配制,去离子水由反渗透膜自制。
进行反渗透产水之前,必须将水箱中(进水箱、出水箱)的水放光,洗干净。
打开进水箱、出水箱之间的连通阀门,向水箱中放满自来水,调节膜进口压力0.7MPa 左右,收集反渗透产品水。
(2)反渗透实验用水的准备500mg/L 的 NaCl 溶液和1000mg/L 的MgSO 4溶液各40L ,用去离子水配制。
(3)纳滤实验用水的准备与反渗透一样,500mg/L 的 NaCl 溶液和1000mg/L 的MgSO 4溶液各40L ,用去离子水配制。
3.实验操作步骤 (1)反渗透实验反渗透实验的目的是检验反渗透膜对离子的截留效果,可从在线电导仪上得到数据来了解离子的截留情况。
反渗透膜的淡水电导率远低于浓水的电导率,浓水的电导率略大于进水的电导率。
由于电导率近似正比于离子浓度,因此反渗透膜对离子的截留率计算可近似于:-=100% 进水电导率淡水电导率离子的截留率进水电导率由于进行反渗透实验时进水箱、出水箱之间是连通的,加之本实验设备的单位时间处理量较大,因此,实验时的进水量可以开得大一些。
具体步骤如下:a.打开增压泵的进水阀4、出水阀6(不要全开),高压泵的进水阀13、出水阀15(不要全开)以及反渗透浓水阀21(不要全开)。
注意:这时的阀门9一定要关闭。
b.在电器箱上,首先打开反渗透增压泵的电源,等反渗透浓水有水流出并完全排完空气(从浓水流量计观察,水中无气泡)后,开启反渗透高压泵的电源。
这时,缓慢调节高压泵的出水阀15和反渗透浓水阀21,使反渗透进水压力在0.8MPa (最高不得超过1.0MPa ),浓水流量在600L/h 左右,最后通过调节增压泵出水阀6,使增压泵的出水压力在0.08MPa 左右。
因为阀门15和21的调节不易掌握、随意调动会引起总进膜流量和压力的变动,所以在上述两阀门调节好的情况下,一般不再调节,这样才能稳定反渗透膜的进水条件便于实验。
正常运行10min 后,可直接读出反渗透产水和浓水的流量、反渗透进水、产水和浓水的电导值,它们的一组数据即可评价反渗透膜的除盐性能。
注意!因为这一系列可做微滤和反渗透两种实验,首先要明确你要做哪种实验,然后开启相对应支路上的阀门,关闭另一支路上的阀门,两只阀门只能有一只处于开启状态。
(2)纳滤实验纳滤实验的目的是检测纳滤膜对离子的截留作用,因此,可从在线电导仪上得到的数据来了解离子的截留情况。
纳滤膜的淡水电导率应远低于进水的电导率,浓水的电导率略大小进水的电导率。
纳滤膜对离子的截留率计算与上述反渗透实验的截留率计算一样。
通过NaCl 和MgSO 4两种不同价态离子溶液的过滤实验,可以测定反渗透和纳滤两种膜对一价和二价离子的不同截留特性。
由于进行纳滤实验时进水箱、出水箱之间是连通的,加之本实验设备的单位时间处理量较大,因此,实验时的进水量可以开得大一些。
具体步骤如下:a.打开增压泵的进水阀4、出水阀6(不要全开),高压泵的进水阀16、出水阀18(不要全开)以及纳滤浓水阀24(不要全开)。
注意:这时的阀门9一定要关闭。
b.在电器箱上,首先打开纳滤增压泵的电源,等纳滤浓水有水流出并完全排完空气(从浓水流量计观察,水中无气泡)后,开启纳滤高压泵的电源。
这时,缓慢调节高压泵的出水阀18和纳滤浓水阀24,使纳滤进水压力在0.8MPa (最高不得超过1.0MPa ),浓水流量在600L/h 左右(纳滤总流量尽量与反渗透实验总流量一致),最后通过调节增压泵出水阀6,使增压泵的出水压力在0.08MPa 左右。
因为阀门18和24的调节不易掌握、随意调动会引起总进膜流量和压力的变动,所以在上述两阀门调节好的情况下,一般不再调节,这样才能稳定纳滤膜的进水条件便于实验。
正常运行10min 后,可直接读出纳滤产水和浓水的流量、纳滤进水、产水和浓水的电导值,它们的一组数据即可评价纳滤膜的除盐性能。
注意!因为这一系列可做超滤和纳滤两种实验,首先要明确你要做哪种实验,然后开启相对应支路上的阀门,关闭另一支路上的阀门,两只阀门只能有一只处于开启状态。
(3)膜清洗实验结束后,应对反渗透膜和纳滤膜进行清洗。
反渗透膜的清洗方法为:先排空盐液,向水箱中不断加入自来水,同时将浓水移出水箱,产水另外收集,循环清洗一段时间至原水电导下降至200μs.cm -1以下时,停止加入自来水,并加入已收集的去离子水,同样操作循环清洗至原水电导至10μs.cm -1左右,清洗过程遵循低压大流量的原则。
若一段时间不使用反渗透膜,应做好水封以防止其发霉长菌。
纳滤膜的清洗方法为:先排空盐液,向水箱中不断加入去离子水,同时将浓水移出水箱,循环清洗至原水电导至10μs.cm -1左右,清洗过程遵循低压大流量的原则。
若一段时间不使用纳滤膜,应做好水封以防止其发霉长菌。
五、数据记录与处理记录每组实验下的水温、膜进出口压力、产水和浓水的流量,进水、产水、浓水的电导值,并计算淡水产率以及膜对盐的截留率。
+=2进口压力出口压力跨膜压差=100% 淡水流量淡水产率进水流量=+进水流量淡水流量浓水流量项目温度/℃跨膜压差/MPa 原水电导/μs.cm -1 淡水电导/μs.cm -1 原水流量/L.h -1 淡水流量/L.h -1 截留率/%淡水产率/% 反渗透实验NaCl 溶液(500mg/L ) 20.3 0.765 759 5.34 530 320 99.3 37.6 MgSO 4溶液(1000mg/L )20 0.765 1047 2.20 590 295 99.8 33.3 纳滤实验NaCl 溶液(500mg/L )20 0.8 756 34.0 590 280 95.5 32.2 MgSO 4溶液200.79100831.359029096.932.9(1000mg/L)六、实验结果与讨论由实验数据和计算结果分析反渗透和纳滤两种膜对一价和二价离子有什么不同的截留特性?发渗透膜对一二价离子的截留率比纳滤膜高。
反渗透膜和纳滤膜对二价离子截留率都大于一价离子七、思考题1.试述2种膜分离方法的异同及优缺点。
反渗透膜的孔径在0.1-1nm之间,纳滤膜存在纳米级的细孔,范围介于反渗透膜和超滤膜之间。
反渗透、纳滤一样均属于压力驱动型膜分离技术反渗透是最精细的过程,因此又称“高滤它是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂而截留离子物质的性质,以膜两侧静压差为推动力,克服溶剂的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程, 反渗透过程的操作压差一般为 1.0-10.0Mpa,截留组分为(1-10)×10-10m 小分子溶质,水处理是反渗透用的最多的场合”。
纳滤是反渗透的特殊形式,又称疏松反渗透,过滤精度低于反渗透优点:(1)、过程在常温下进行,因而特别适于对热敏性物料,如对果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩。
(2)装置简单,操作容易,易控制、维修,且分离效率高。
作为一种新型的水处理方法,与常规水处理方法相比,具有占地面积小、适用范围广、处理效率高等特点。