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膜分离实验吧.doc

上传人:小果冻 2024/4/22 文件大小:130 KB

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膜分离实验吧.doc

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文档介绍:该【膜分离实验吧 】是由【小果冻】上传分享,文档一共【6】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【膜分离实验吧 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。题目:膜别离实验0前言〔一〕,包括膜材质、压力和流量等。,掌握膜组件性能的表征方法。,比较各膜别离过程的异同。、紫外分光光度计等检测方法。〔二〕.根本原理膜别离是以对组分具有选择性透过功能的膜为别离介质,通过在膜两侧施加〔或存在〕一种或多种推动力,使原料中的某组分选择性地优先透过膜,从而到达混合物的别离,并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型别离过程。其推动力可以为压力差〔也称跨膜压差〕、浓度差、电位差、温度差等。膜别离过程有多种,不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同,通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。微滤〔MF〕、超滤〔UF〕、纳滤〔NF〕与反渗透〔RO〕都是以压力差为推动力的膜别离过程,当膜两侧施加一定的压差时,可使一局部溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒、大分子、盐等被膜截留下来,从而到达别离的目的。四个过程的主要区别在于被别离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。~10μm,~;,~;反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质,所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关,通常的压差在2MPa左右,也有高达10MPa的;介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程,膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低,一般用于别离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。1微滤与超滤微滤过程中,被膜所截留的通常是颗粒性杂质,可将沉积在膜说明上的颗粒层视为滤饼层,那么其实质与常规过滤过程近似。本实验中,以含颗粒的混浊液或悬浮液,经压差推动通过微滤膜组件,改变不同的料液流量,观察透过液测清液情况。对于超滤,筛分理论被广泛用来分析其别离机理。该理论认为,膜外表具有无数个微孔,这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样,截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒,从而到达别离的目的。应当指出的是,在有些情况下,孔径大小是物料别离的决定因数;但对另一些情况,膜材料外表的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大,又比溶质分子大,本不应具有截留功能,但令人意外的是,它却仍具有明显的别离效果。由此可见,膜的孔径大小和膜外表的化学性质将分别起着不同的截留作用。2膜性能的表征一般而言,膜组件的性能可用截留率〔R〕、透过液通量〔J〕和溶质浓缩倍数〔N〕来表示。〔1—1〕式中,R-截流率;Co-原料液的浓度,kmol/m3;Cp-透过液的浓度,kmol/m3。对于不同溶质成分,在膜的正常工作压力和工作温度下,截留率不尽相同,因此这也是工业上选择膜组件的根本参数之一。(1—2)式中,J-透过液通量,L/(m2h)Vp-透过液的体积,L;S-膜面积,m2;t-别离时间,h。其中,,即透过液的体积流量,在把透过液作为产品侧的某些膜别离过程中〔如污水净化、海水淡化等〕,该值用来表征膜组件的工作能力。一般膜组件出厂,均有纯水通量这个参数,即用日常自来水〔显然钙离子、镁离子等成为溶质成分〕通过膜组件而得出的透过液通量。(1—3)式中,N---溶质浓缩倍数;CR---浓缩液的浓度,kmol/m3;CP---透过液的浓度,kmol/m3。该值比较了浓缩液和透过液的别离程度,在某些以获取浓缩液为产品的膜别离过程中〔如大分子提纯、生物酶浓缩等〕,是重要的表征参数。-,考察料液通过超滤膜后,膜的渗透通量随时间的衰减情况,并考察操作压力和膜外表流速对渗透通量的影响。操作步骤如下:〔1〕放出超滤组件中的保护液。〔2〕用去离子水清洗加热50度后清洗超滤组件2~3次,时间30分钟。〔3〕在原料液储槽中参加一定量的自来水后,翻开低压料液泵回流阀和低压料液泵出口阀,翻开超滤料液进口阀、超滤清液出口阀和浓液出口阀,那么整个超滤单元回路已畅通。〔4〕启动泵至稳定运转后,通过泵出口阀门和超滤馏液出口阀门调节所需要的流量和压力,待稳定后每隔5分钟测定一定试验时间内的渗透液体积,做好记录〔共12次〕。〔5〕,稳定后,测量渗透液的体积,做好记录。〔6〕、、、,做好记录。〔7〕利用去离子水清洗超滤组件2~3次,时间间隔30分钟。〔8〕参加保护液甲醛溶液于超滤组件中,然后密闭系统,防止保护液的流失。(ml/10s)清液(ml/10s)/℃浓液(ml/10s)清液(ml/10s)〔L/m2*h〕·、图2可知:随着时间的增加,在相同的时间间隔内,浓液和清液的取出量逐渐偏低。这主要是超滤过程中,随着大分子物质的增加,浓度极差增加,导致形成第二层内膜,从而影响了膜的通量,导致了膜的通量越来越低。由图3可知:随着膜后操作压力的增加,,浓液的流出量增加速度较快,膜的通量也较大。但是随着压力的增加,导致了浓度极差的增大,使得膜的通量降低,在压力继续增加的情况下,管中的料液形成湍流,使得浓度极差降低,因此在更高的压力下,膜的通量又再次加大。误差分析:由于实验中人为操作的误差,包括间隔时间的计算不是很精确,取液时造成一定量的溶液丧失等,从而导致了如上表格中第二组数据的一些偏差。4对本实验的建议通过本实验,可以进一步加大操作压力,改变操作流量等方式,从而考察压力,流量等对浓度极差产生的影响。5、?答:为了防止灰尘或者微生物进入膜组件,造成堵塞或者破坏,从而起到膜的保护作用。,答复什么是浓度极差?有什么危害?有哪些消除方法?答:在超滤过程中,待浓缩循环液加压于膜面,由于小分一子物质的透过,以及每根膜管内壁边界层的存在,膜内外表形成高浓区,其高浓度区呈圆筒状,以膜管中心为对称轴,均梯度地分布于膜内外表。在高浓度区内附着于膜内壁形成一个新的“皮〞,使小分子物质透过膜的阻力大大增加,因此产生了浓度极差。危害:小分子物质透过后,高浓度区内产生的浓度极差化是影响小分子物质透过速率的最主要因素。消除方法:选择更大流量,使流体流动状态处于或者接近于湍流,扩大分子对流,以破坏浓度极差的形成。,膜的通量越来越低?答:随着小分子物质的透过,在膜内外表上形成一个高浓度区,浓度达一定程度时,形成膜内外表的二次薄膜,这层膜极大增加了小分子物质的透过阻力,也使膜的有效管径变小,使之更易堵塞,因此膜的通量也越来越低。?答:压力虽然是超滤的推动力,但压力也增加了浓度极差化的程度,所以超滤时,不能无限制增加压力。流量越小,流体在膜管内的流动状态就越接近于层流,边界层就越厚。这显然增加了浓度极差化。