膜分离技术在水处理中的应用及发展现状与展望

膜分离技术在水处理的应用及发展现状与展望主讲人：胡淇凇曹禺生工1001班2020/3/62一膜的简介及原理三膜技术的发展现状及展望二膜在水处理中的应用分类2020/3/63一、膜的简介及原理1、什么是膜分离膜分离（MembraneSeparation）是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。2020/3/642、膜分离的推动力（1）借助外界能量，物质发生由低位到高位的流动；（2）借助本身的化学位差，物质发生由高位到低位的流动。2020/3/653、膜分离方法（1）压力推动反渗透、纳滤、超滤、微滤均为压力推动的膜过程，即在压力的作用下，溶剂及小分子通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。2020/3/662020/3/67——反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（包括离子）而使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa；——纳滤膜孔径为2～5nm，能截留部分离子及有机物，操作压力为0.7～3MPa；——超滤膜孔径为2～20nm，能截留小胶体粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1MPa；——微滤膜孔径为0.05～10μm，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，操作压力为0.05～0.5MPa。2020/3/682020/3/69二、膜材料及分类1、常用膜材料有机高聚物膜：纤维素类、聚砜类、聚酰胺类、聚酯类、含氟高聚物、聚烯烃等无几分离膜：陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分子筛炭膜等2020/3/6102、膜的种类（1）对称膜：又称为均质膜，是一种均匀的薄膜，膜两侧截面的结构及形态完全相同。包括致密的无孔膜和对称的多孔膜两种。——传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的厚度可以提高透过速率。2020/3/611（2）非对称膜：横断面具有不对称结构。包括一体化非对称膜和复合膜两类。——分离效能主要或完全由很薄的皮层决定，传质阻力小，其透过速率较对称膜高得多。2020/3/612三、膜分离的特点（1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离；（2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低；（3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料；（4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护都十分方便；（5）处理能力和规模选择性强；（6）体积小，占地少。2020/3/613膜分离装置一、膜分离系统组成1、膜分离系统的构成膜器件、泵、过滤器、阀、仪表、管路等2、常用膜器件的类型板框式、圆管式、螺旋卷式、中空纤维式、毛细管式2020/3/6142020/3/615膜的用途浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因此需要除去溶剂；（截留物为产物）纯化：除去杂质；分离：将混合物分成两种或多种目的产物；反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，能提高反应速率或提高产品质量。2020/3/616膜的应用膜海水淡化工业废水处理城市废水资源化天然气生物质利用能源水资源传统工业生态环境除尘CO2控制制药食品化工与石化电子冶金燃料电池洁净燃烧2020/3/617膜技术的工业应用工业领域应用举例金属工艺金属回收；污染控制；富氧燃烧纺织及制革工业余热回收；药剂回收；污染控制造纸工业代替蒸馏；污染控制；纤维及药剂回收食品及生化工业净化；浓缩；消毒；代替蒸馏；副产品回收化学工业有机物除去或回收；污染控制；气体分离；药剂回收和再利用医药及保健人造器官；控制释放；血液分离；消毒；水净化水处理海水、苦咸水淡化；超纯水制备；电厂锅炉用水净化；废水处理国防工业舰艇淡水供应；战地医院污水净化；低放射性水处理；野战供水2020/3/618城市污水工业废水饮用水海水淡化苦咸水脱盐膜技术在水处理中的应用分类2020/3/619城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（RO）对它进行最后的脱盐，脱COD、BOD以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。城市污水处理2020/3/620在工业废水中的应用在含油废水处理中的应用油田回注水、金属表面切削液、冷轧乳化液、清洗液废水等在化工及石化废水处理中的应用主要用于回收化工废水中的贵重金属及其氧化物等。在其它工业废水处理中的应用造纸工业的黑水和白水处理、纺织废水中PVA回收等。2020/3/621在饮用水中的应用水的净化与纯化是从水中去除悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等，在这方面，膜分离技术发挥了其独特的作用。膜分离中的微滤、超滤和纳滤所组成的水处理方法，对去除水中的微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，可有效去除水中的悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等杂质。2020/3/6222020/3/623海水淡化预处理系统海水氯气FeClSO4阳离子聚电介质搅拌槽絮凝槽重力过滤器活性炭过滤器氯气0.5m筒式过滤器阻垢剂加酸（H2SO4）去膜组件海水淡化预处理系统0.5m筒式过滤器去膜组件深进水加酸阻垢剂软化水处理中的预处理2020/3/624苦咸水脱盐脱盐装置的共同单元：供给水吸入系统预处理系统反渗透膜产品水后处理动力回收系统水源供水泵预处理系统高压泵反渗透膜单元后处理系统分配汽提、消毒能量回收系统浓液排放典型脱盐系统单元•可降低能耗25～40％•冲击式水轮泵•反转泵2020/3/625膜分离技术发展现状医疗、医药领域生物工程领域食品工业领域环境工程领域气体膜分离方面2020/3/626存在的问题：1、在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法;2、从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限;3、单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。2020/3/627膜分离技术的展望应致力于开拓将以上的膜分离技术用于更广阔的应用领域。我国膜技术种类甚少，当前膜多为化学制剂，易造成二次污染。若能利用天然物质或生物物质制备新型膜作为替代品，既经济又消除了二次污染的威胁。将膜处理技术与其他处理工艺相结合，互相填补缺陷。