新型分离技术习题解答——第3章(共8页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第三章 反渗透、纳滤、超滤和微滤(习题解答)3-1试分别求出含NaCl 3.5的海水和含NaCl 0.1的苦咸水25时的理想渗透压。若用反渗透法处理这两种水,并要求水的回收率为50,渗透压各为多少? 哪种水需要的操作压力高?解:(1):理想溶液渗透压可用vant Hoff定律计算。海水中的NaCl可认为完全解离为Na+和Cl-,即形成渗透压的离子浓度为NaCl浓度的两倍,故含3.5%NaCl的海水在298K时的理想渗透压为:含0.1%NaCl的苦咸水在298K时的理想渗透压为:(2):水回收率为50%时,被(理想)反渗透浓缩后的海水中,NaCl浓度增为(3):水回收率
2、为50%时,被(理想)反渗透浓缩后的苦咸水中,NaCl浓度增为由此可知,因海水中NaCl的浓度远比苦咸水中高,其所需的操作压力也远比苦咸水来得高。其次,苦咸水的回收率达到50%,则反渗透压力将增高一倍。3-2 含盐量为10000 mg (NaCl)/L的苦咸水, 采用有效面积为10cm2的醋酸纤维素膜,在压力6.0MPa下进行反渗透试验。在水温25时,水流量Qp为0.01cm2s时,透过液溶质浓度为400mg/L,试计算水力渗透系数Lp,溶质透过系数以及脱盐率。(溶质渗透压系数i与溶质的种类及浓度有关,本题取i=2。)解:苦咸水的渗透压:水力渗透系数:溶质渗透系数:脱盐率: 3-3 透系数LP
3、等于2108Lcm2sMPa,溶质的透过系数P为4108Lcm2s的反渗透膜,在操作压力为4.0MPa、水温为25条件下进行实验。试初步计算透过膜的水和溶质通量值。若进水浓度为6000m/L,试计算制成水的溶质脱除率。解:溶液的渗透压:总通量:溶质脱除率:产品水溶质浓度:溶质渗透通量:3-4 将直径为0.86cm的管式超滤膜浸入盛有水的烧杯中,浸入水中的膜管长2.59cm,膜管内注入0.03mol/L的葡萄糖溶液,恒温在25,在实验中首先将管内外的溶液和水调整到相等高度,并在大气压下保持1.62h,这时管内溶质浓度降低了0.4%,溶液总体积增加了0.35%。在再次实验中,仍将管内的溶液和水调整
4、到相等高度,使溶液保持在大气压下,水保持在0.096MPa的负压下,放置0.49h,溶质浓度降低了0.125%,溶液总体积亦降低了0.05%,求通过超滤膜的传递系数Lp、及。解:渗透压实验一:溶液通量-(1)溶质通量-(2)实验二:溶液通量-(3)溶质通量-(4)联立方程(1)、(2)、(3)、(4)即可求得Lp、及。3-5浓度为5g/L的葡聚糖(Mw70000)溶液2m3,用内径1.25cm、长3m的超滤膜浓缩10倍。膜对这种葡聚糖的截留率为l00,纯水的渗透系数为510-3cm3cm2 MPa s。在流量6 Lmin,压力02MPa,液温25条件下浓缩6小时时,试求需要多少根膜。葡聚糖溶液
5、的密度及粘度可用下式计算。 0.997+0.5910-4 (gcm3) 0.821+0.0343C一2.61710-5C2+1.09310-6C3+6.68910-9C4(CP)式中,C的单位为gL,温度为25。 解:对于5g/L的葡聚糖(Mw70000)溶液来说,根据密度计黏度的计算公式计算得: 由于浓度较低,渗透压可忽略不计:管式膜的线速度: 雷诺数: 施密特准数: 根据判断公式: (应在湍流范围内)计算:当传质系数和初始渗透速率已给定时,可用下式计算一定时间内将料液浓缩到一定浓度所需膜的面积:其中在本题中,最后用软件编程计算得:(也可解常微分方程,得到方程后代入计算)需要的膜管数:3-6
6、 由膜评价实验测得相对分子量为2000的溶质,其过滤系数LP为210-11 m3m2 Pa s,反射系数为0.85。总渗透率PM为10-6m/s,在室温及0.2MPa压力下,使用1.15cm内经的管式膜,在流量2.5L/min下进行超滤时,求该条件下超滤的表观截留率R0。由于浓度较低,渗透压可忽略不计;假定溶液的透过通量近似等于溶剂透过通量,即JVJW。若流量增加到5L/min,求超滤表观截留率。(假定常温下液体粘度为910-7m2/s,扩散系数为2.310-10m2/s)解:由于渗透压可以忽略不计,真实截留率为流体线速度:时为,则时为。时的雷诺数为,为完全湍流区,所以由式得: 因此由式得:同
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