废水的物理化学处理法膜讲稿.ppt
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1、关于废水的物理化学处理法膜关于废水的物理化学处理法膜第一页,讲稿共二十九页哦反渗透法反渗透法基本原理基本原理 膜表面层有许多极细孔隙,具亲水性,因而选择吸附水分子而排斥某些膜表面层有许多极细孔隙,具亲水性,因而选择吸附水分子而排斥某些溶质分子溶质分子 当其和水溶液接触时,溶质分子或离子被排斥,仍留在溶液中,化合价越高当其和水溶液接触时,溶质分子或离子被排斥,仍留在溶液中,化合价越高的离子排斥越远。的离子排斥越远。当在溶液上施加压力时,水分子薄层通过薄膜的毛细管渗出,而溶质分子或离子当在溶液上施加压力时,水分子薄层通过薄膜的毛细管渗出,而溶质分子或离子不能通过而被截留。不能通过而被截留。膜的孔径
2、越大,渗透性也愈大,分离效果就差膜的孔径越大,渗透性也愈大,分离效果就差 有机物的脱除,则属筛分机理有机物的脱除,则属筛分机理 截留分子量、截留率和水通量截留分子量、截留率和水通量 截留率是指对一定分子量的物质来说,膜所能截留的程度,其定义为截留率是指对一定分子量的物质来说,膜所能截留的程度,其定义为式中Cf为料液的浓度,Cp为滤液的浓度。膜的纯水通量是指料液为纯水时,单位时间透过纯水的体积,一般是在0.130.3 MPa压力下测定的第二页,讲稿共二十九页哦2.12.1反渗透膜反渗透膜反渗透膜反渗透膜 一种半透膜,只能通过溶液中一种半透膜,只能通过溶液中某种组分的膜某种组分的膜 厚度一般为几个
3、微米厚度一般为几个微米0.10.1微米微米 有平板膜和中空纤维膜两种有平板膜和中空纤维膜两种 当前最广泛使用的是醋酸纤维当前最广泛使用的是醋酸纤维索膜索膜(CA(CA膜膜)CACA膜膜 一种不对称膜,厚一种不对称膜,厚100100微米左右微米左右 膜分两层,表面致密层和多孔支持层。膜分两层,表面致密层和多孔支持层。表面致密层厚表面致密层厚0.250.25mm,孔径小于孔径小于8A8A,多孔支持层是多孔支持层是种凝胶体的海绵状结构,孔隙率为种凝胶体的海绵状结构,孔隙率为60%60%,孔径大,孔径大(可达几百可达几百纳米),起支持致密层和使水流通作用。纳米),起支持致密层和使水流通作用。第三页,讲
4、稿共二十九页哦2.12.1反渗透膜反渗透膜CACA膜的特性膜的特性 方向性方向性 由于由于CACA膜是不对称的,使用时致密层须在高压侧膜是不对称的,使用时致密层须在高压侧 选择性选择性 CACA膜对无机电解质和有机物具有选择透过性。对电解质高价离子膜对无机电解质和有机物具有选择透过性。对电解质高价离子较易脱除,同价离子水合半径越大越易脱除;对有机物,水溶性好、非较易脱除,同价离子水合半径越大越易脱除;对有机物,水溶性好、非离解性、分子量小的脱除效果差。离解性、分子量小的脱除效果差。压密效应压密效应 CACA膜在压力作用下厚度减少,透水性降低,分离效果下降。膜在压力作用下厚度减少,透水性降低,分
5、离效果下降。水解作用和生物分解作用水解作用和生物分解作用第四页,讲稿共二十九页哦2.22.2反渗透工艺及工艺条件的选择反渗透工艺及工艺条件的选择pHpH值值范范围围:CACA膜膜使使用用的的范范围围为为pHpH3 37 7:操操作作压压力力:操操作作中中透透水水量量随随压压力力的的提提高高而而增增加加,但但压压力力过过高高又又会会使使膜膜压压实实而而使使进进水水量量下下降降,因因此此应应根根据据膜膜的的性性能能、原原液液浓浓度度、水水的的回回收收率率等几方面综合考虑;等几方面综合考虑;温温度度:膜膜透透水水量量随随温温度度上上升升而而增增加加,但但温温度度过过高高,会会加加快快膜膜的的水水解解
6、速速度度,且且膜膜会会变变软软,压压力力也也随随之增加,故一般控制在之增加,故一般控制在20203030 提提高高待待处处理理液液进进料料流流速速,使使其其保保持持湍湍流状态,以避免发生浓差极化现象流状态,以避免发生浓差极化现象一级反渗透水处理工艺流程 浓差极化浓差极化浓差极化浓差极化是指在反渗透过程中,由于水不断透过膜,引起膜表面溶液浓度的升高,从膜表面到进料液之间形成浓度梯度,即浓差极化。浓差极化引起膜表面溶液渗透压大大增加,使过程的有效推动力变小,导致水透过膜的阻力增大,使透水率和分离效率下降。第五页,讲稿共二十九页哦2.3 2.3 反渗透装置反渗透装置常常用用的的反反渗渗透透装装置置有
7、有四四种种型型式式板式、管式、卷式和空心纤维式板式、管式、卷式和空心纤维式板板板板式式式式反反反反渗渗渗渗透透透透器器器器:板板式式反反渗渗透透器器类类似似板板框框压压滤滤机机。它它是是由由几几块块或或几几十十块块圆圆形形承承压压板板(用用下下铺铺钢钢或或环环氧氧玻玻璃璃钢钢制制成成)组组成成,承承压压板板外外环环有有密密封封圈圈支支撑撑,使使内内部部组组成成压压力力容容器器,两两板板之之间间是是多多孔孔性性材材料料用用以以支支撑撑膜膜并并引引出出分分离离出出的的水水,每每块块板板面面都都装装有有反反渗渗透透平平膜膜。高高压压废废水水以以湍湍流流状状态态通通过过反反渗渗透透膜膜表表面面,分分离
8、离出出的的水水由由承承压压板板中中流流出出。这这类类装装置置结结构构简简单单、体体积积小小但装卸复杂,单位体积膜表面积小。但装卸复杂,单位体积膜表面积小。1-膜;2-水引出孔;3-橡胶密封圈;4-多孔性板;5-处理水通道;6-膜间流水道;7-双头螺栓第六页,讲稿共二十九页哦平板式膜组件平板式膜组件平板式膜组件平板式膜组件第七页,讲稿共二十九页哦反渗透装置反渗透装置管式反渗透器管式反渗透器管式反渗透器管式反渗透器:管式反渗透器类似排管式热交换器。由若干直径:管式反渗透器类似排管式热交换器。由若干直径101020mm20mm,长长1 13 3米的反渗透管状膜装入多孔高压管内,膜与高压管之间衬以尼龙
9、布或米的反渗透管状膜装入多孔高压管内,膜与高压管之间衬以尼龙布或其它纤维网,组成管状膜单元,然后将多根管状膜单元装入高压容器内成为内其它纤维网,组成管状膜单元,然后将多根管状膜单元装入高压容器内成为内压管式。压管式。管式反渗透装置的特点是水力条件好,安装、清洗、换膜维修方便;但膜的有管式反渗透装置的特点是水力条件好,安装、清洗、换膜维修方便;但膜的有效面积小,装置的体积大,建造费用高。效面积小,装置的体积大,建造费用高。1-高压水泵;2-缓冲器;3-管式膜组件;4-压力表;5-阀门;6-玻璃钢管;7-膜第八页,讲稿共二十九页哦管式膜组件管式膜组件管式膜组件管式膜组件第九页,讲稿共二十九页哦反渗
10、透装置反渗透装置螺螺螺螺旋旋旋旋卷卷卷卷式式式式反反反反渗渗渗渗透透透透器器器器:由由多多层层半半透透膜膜配配合合其其他他材材料料制制成成卷卷简简,装装置置于于耐耐压压容容器器中中,卷卷筒筒的的两两层层膜膜之之间间有有多多孔孔性性透透水水垫垫层层,膜膜周周边边用用粘粘胶胶剂剂密密封封,膜膜外外面面有有细细网网间间隔隔层层,使使膜膜与与膜膜之之间间有间隙。将此三面封死的膜缠绕在多孔集水管上面成一个组件有间隙。将此三面封死的膜缠绕在多孔集水管上面成一个组件待待处处理理水水自自一一端端进进入入沿沿轴轴线线方方向向在在细细网网间间隔隔层层中中旋旋动动,分分离离水水则则通通过过膜膜面面经经多多孔孔支支承
11、承垫垫沿沿螺螺旋旋线方向流入中心渠水管后引出,浓缩液由简的另一端引出。线方向流入中心渠水管后引出,浓缩液由简的另一端引出。螺旋卷式装置的优点是单位体积有较大的膜面积,透水量大,湍流效果好、不易产生浓差极化现象、安装更换容易。缺点是清洗困难,不能处理含悬污物的液体、压力损失大 第十页,讲稿共二十九页哦反渗透装置反渗透装置中中中中空空空空纤纤纤纤维维维维式式式式反反反反渗渗渗渗透透透透器器器器:类类似似U U形形管管式式热热交交换换器器。它它是是将将许许多多根根头头发发粗粗细细的的中中空空细细管管状状空空心心纤纤维维丝丝捆捆在在一一起起弯弯成成U U形形,装装入入反反渗渗透透器器内内,把把纤纤维维
12、束束开开口口端端装装在在环环氧氧塑塑料料封封内内,进进入入纤纤维维内内径径的的净净化化水水由由纤纤维维束束开口端引出,浓缩液由另一端排出。开口端引出,浓缩液由另一端排出。该该装装置置单单位位体体积积膜膜面面积积大大,安安装装方方便便,可可在在低低压压下下运运行行。膜膜的的寿寿命命长长,但压力损失大,不能但压力损失大,不能处理含悬浮物的液体。处理含悬浮物的液体。第十一页,讲稿共二十九页哦反渗透法在水净化和废水处理中的应用反渗透法在水净化和废水处理中的应用海水、苦咸水脱盐海水、苦咸水脱盐电镀废水的处理电镀废水的处理第十二页,讲稿共二十九页哦3.3.电渗析电渗析原理原理在直流电场作用下,以电位差为推
13、动力,利用离子交换膜的选择透过性把电在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性把电解质从溶液中分离的过程。解质从溶液中分离的过程。在电渗析槽中交错放置两种类型的交换树脂膜在电渗析槽中交错放置两种类型的交换树脂膜阳离子膜和阴离子膜。阳离子膜和阴离子膜。阳离子膜带有固定的负电荷,它只允许阳离子通过而排斥阴离子;阳离子膜带有固定的负电荷,它只允许阳离子通过而排斥阴离子;阴离子膜带有固定的正电荷,允许阴离子通过而排斥阳离子。阴离子膜带有固定的正电荷,允许阴离子通过而排斥阳离子。第十三页,讲稿共二十九页哦3.3.电渗析电渗析原理原理在直流电场中,槽内各室中的阴阳离子在电场力的作用下发
14、生定向移动,在一、三两室中,阳在直流电场中,槽内各室中的阴阳离子在电场力的作用下发生定向移动,在一、三两室中,阳离子向左移动,穿过阳离子膜分别进入阴极室和二室,而阴离子向右移动穿过阴离子膜分别进离子向左移动,穿过阳离子膜分别进入阴极室和二室,而阴离子向右移动穿过阴离子膜分别进入二室和阳极室内。入二室和阳极室内。总的结果则使一、三两室离子浓度大大降低,使其中水得以淡化,在二室则相反,阳离子向左移动但受到总的结果则使一、三两室离子浓度大大降低,使其中水得以淡化,在二室则相反,阳离子向左移动但受到阴离子膜阻挡而留在室内,阴离子向右移动但受到阳离子膜阻挡也留在室内,同时第一、三两室的阴阳离阴离子膜阻挡
15、而留在室内,阴离子向右移动但受到阳离子膜阻挡也留在室内,同时第一、三两室的阴阳离子还要进入二室,总结果便造成二室的离子的积聚使水得以子还要进入二室,总结果便造成二室的离子的积聚使水得以 浓缩浓缩将待处理水不断送入二室将待处理水不断送入二室(浓室),从一、三两室(淡室)便可排出处理过的废水。浓室),从一、三两室(淡室)便可排出处理过的废水。第十四页,讲稿共二十九页哦电渗析器电渗析器电渗析器有板框型电渗析器有板框型(压滤型压滤型)和螺旋卷式两种。和螺旋卷式两种。板板框框型型由由交交换换膜膜、隔隔板板、电电极极、板板框框及及压压紧紧装装置置所所组组成成,两两端端为为电电极极,中中间间为为阴阴、阳阳膜
16、膜和和用用隔隔板板间间隔隔交交替替排排列列的的浓浓、淡淡室室,电极与膜之间设置极框。电极与膜之间设置极框。1.压紧板;2.垫板;3.电极4.垫圈;5.导水板;6.阳膜7.淡水隔板框;8.阴膜9.浓水隔板框第十五页,讲稿共二十九页哦电渗析器电渗析器 离子交换膜离子交换膜离子交换膜离子交换膜:一种由高分子材料制成的,具有离子交换基因的薄膜内有一定数目的孔隙,:一种由高分子材料制成的,具有离子交换基因的薄膜内有一定数目的孔隙,以供离子通过。可分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种,简称阳膜和阴膜。以供离子通过。可分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种,简称阳膜和阴膜。阳离子交换膜阳离子交换膜阳离子交换膜阳离
17、子交换膜:常有酸性活性基因:常有酸性活性基因(如如R-SOR-SO3 3H)H)在水中可离解成固定在高分子在水中可离解成固定在高分子膜上带负电的阴离子膜上带负电的阴离子R-SOR-SO3 3-和可移动阳离子和可移动阳离子H H+,膜中固定基团,膜中固定基团R-SOR-SO3 3-构成了足构成了足够强的负电场,因此能吸引阳离子让其通过而排斥阴离子,阻止其通过。够强的负电场,因此能吸引阳离子让其通过而排斥阴离子,阻止其通过。阴离子交换膜阴离子交换膜阴离子交换膜阴离子交换膜:带有碱性活性基团:如:带有碱性活性基团:如RCHRCH2 2N N+(CH(CH3 3)2 2OHOH,固定在高分子膜上,固定
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