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纳滤分离实验

发布时间:2025-02-20 22:22:12

❶ 什么是纳滤

纳滤是一种独特的压力驱动膜分离技术,它介于反渗透超滤之间,以其孔径在纳米级别(nf)而得名。这一技术起源于70年代末,由J.E. Cadotte的NS-300膜研究推动,随后发展迅速,80年代中期开始商品化。纳滤膜主要源自反渗透膜,如Ca、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜,但其操作压力相对较低,被称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。

纳滤分离技术的工作原理类似于机械筛分,其关键在于纳滤膜具有电荷特性,这使得它在低压力下仍能高效去除盐分和分离大分子量在数百的物质。它在电子、食品和医药等领域广泛应用,如超纯水制备、果汁浓缩、抗生素纯化、乳清蛋白浓缩,甚至与生化反应器结合等。

相较于超滤或反渗透,纳滤对单价离子和小分子的截留效果较差,但对于二价或多价离子及分子量200至500的有机物有较高的脱除效率。纳滤在水处理中常用于软化、净化,以及分离、分级和浓缩特定物质,如染料、抗生素、多肽和多糖等。在环保和资源回收方面,纳滤技术也被用于废水处理中的有价物质回收,如乳清废液中的低聚糖和亚硫酸钙废液中的糖分回收。

❷ 膜分离实验设备原理

膜分离的原理是什么
?

何为纳滤膜?

答:纳滤膜的透过物大小在
1

10nm
,科学家们推版测权纳滤膜表面分离层可能拥有纳米级

10nm
以下)的孔结构,故习惯上称之为
"
纳滤膜
"
又叫
"
纳米膜
"

"
纳米管
"


纳滤膜净化原理?

答:(
1
)溶解
--
扩散原理:渗透物溶解在膜中,并沿着它的推动力梯度扩散传递,在膜的
表面形成物相之间的化学平衡,传递的形式是:能量
=
浓度
o
淌度
o
推动力,使得一种物质
通过膜的时候必须克服渗透压力。


2
)电效应:纳滤膜与电解质离子间形成静电作用,电解质盐离子的电荷强度不同,造成
膜对离子的截留率有差异,在含有不同价态离子的多元体系中,由于道南(
DONNAN
)效
应,使得膜对不同离子的选择性不一样,不同的离子通过膜的比例也不相同。

道南平衡:
当把荷电膜置于盐溶液中会发生动力学平衡。
膜相中的反离子浓度比主体溶液中
的离子浓度高而同性离子的浓度低,
从而在主体溶液中产生道南能位势,
该能位势阻止了反
离子从膜相向主体溶液的扩散和同性离子从主体溶液向膜的扩散。
当压力梯度驱动水通过膜
进同样会产生一个能位势,
道南能位势排斥同性离子进入膜,
同时保持电中性,
反离子也被
排斥。

❸ 纳滤膜对离子分离技术的操作条件具体分析

纳滤膜对离子的截留率受到共离子的强烈影响,对同一种膜在分离同种离子并在该离子浓度恒定条件下,共离子价数相等,共离子半径越小,膜对该离子的截留率越小,共离子价数越高,膜对该离子的截留率越高。纳滤膜对二价离子的截留率较一价离子截留率高得多,主要是由于离子半径和静电斥力作用影响造成的。

一、陶氏膜组件操作条件

纳滤膜的分离性能有直接影响,操作压力的提高可提高水通量和脱盐率,回收率的提高可降低水通量和脱盐率,料液速率的提高可提高水通量和脱盐率。纳滤膜的耐压密性好,水通量和截留率随操作时间延长基本不变,对分子量数百的有机小分子和高价离子有较高的脱除率。

二、陶氏纳滤膜元件其它条件

由于道南离子效应的影响、物料的荷电性、离子价数、离子浓度、溶液pH值等对纳滤膜的分离效率有一定的影响。

三、纳滤膜分离技术具有的典型特征:

一是截留分子量为200 ~2000Da,其值介于反渗透和超滤之间。

二是纳滤膜表面分离层通常带有电荷,对不同价态的离子具有道南效应,其分离性能具有离子选择性。

陶氏DOW纳滤膜技术以其独特的分离性能在许多领域中占有不可替代的地位。目前,国内关于纳滤技术的研究多在膜材料、膜结构及分离机理领域,纳滤膜元件的运行特性包括测试特性与运行特性两个方面。测试特性系指特定运行条件下膜元件的运行参数,例如特定给水含盐量、给水温度、膜通量及回收率条件下的膜元件工作压力与透盐率两项指标。

❹ 在纳滤(膜分离)过程中,Rejection是什么意思说的详细一些谢!

分类: 教育/科学 >> 科学技术 >> 工程技术科学
解析:

Rejection是指截留率

面向饮用水制备过程的纳滤膜分离技术

Application of nanofiltration membranes to drinking water proction

<<膜科学与技术 >>2003年04期

王大新 , 王晓琳

纳滤膜分离技术在饮用水制备方面具有独特的作用,是制备优质饮用水的有效方法.依据电荷效应,纳滤膜可以降低水质硬度,去除饮用水中对人体有害的硝酸盐、砷、氟化物和重金属等无机污染物;依据筛分效应,纳滤膜可以有效地去除农药残留物、三氯甲烷及其中间体、激素以及天然有机物等有机污染物.文章详细综述了国内外纳滤膜技术在饮用水制备中应用研究的最新进展,纳滤膜对地表水或地下水中存在的各种无机、有机污染物的分离特性及饮用水制备过程中的纳滤膜污染与防治对策.

膜分离技术处理电镀废水的实验研究

慧聪网 2005年9月20日10时17分 信息来源:夏俊方 网友评论 0 条 进入论坛

由图9可知,当压力(ΔP)小于3.0 MPa时,Cu离子截留率(R1)随着压力(ΔP)的增加而上升;当压力(ΔP)大于3.0 MPa时,Cu离子截留率(R1)随着压力(ΔP)增加而呈下降趋势。这一现象的原因和纳滤过程相似。当压力(ΔP)小于3.0 MPa时,Cu离子截留率(R1)的正向变化趋势可和纳滤过程作同样的解释。当压力(ΔP)大于3.0 MPa时,Cu离子截留率(R1)的反向变化趋势。这可能是由于压力已经达到反渗透膜最佳运行压力范围的上限。此时,膜拦截溶质的能力已大为减弱,溶质开始大量透过膜片,导致其截留率呈下降趋势。

由图10可知,COD截留率(R2)随着压力(ΔP)的增加而上升。和Cu离子的上升变化趋势的原因一样,非平衡热力学模型的Spiegler-Kedem方程能很好的解释这一现象。

有一个问宴郑烂题:Cu离子的截留率(R1)和COD的截留率(R2)变化曲线不同,COD曲线没有下降趋势。这可能是由于反渗透膜对COD分子和Cu离子的截留能力有所差异。当运行压力(ΔP)大于3.0 MPa时,膜对Cu离子的截留能力已经下降了很多,而对COD分子的截留能力下降不大。但晌漏可以发现,COD曲线随着压力的增加,已逐渐趋于平缓,这说明膜对COD的截留能力也在下降。

压力实验表明:SE抗污染反渗透膜的最佳运行压力为3.0 MPa。

3.2.2浓缩倍数(n)对反渗透膜分离性能的影响

反渗透实验采用3.0 MPa的压力运行。反渗透浓缩实验料液为纳滤过程浓缩10倍的浓缩液,体积50L。

反渗透浓缩试验采用浓水回流方式,即浓水回流入料液桶。浓缩倍数是按照料液桶内剩余料液的体积与原始料液的体积比来确定。例如,料液桶内还剩下1/10料液时,即为浓缩10倍,取样测试。

浓缩倍数对反渗透膜分离性能的影响曲线如图11、12、13所示。

由图11可知,膜通量(Jw)随着料液浓度(C)增加而降低。这一现象和纳滤过程一样,也可以根据优先吸附——毛细孔流模型来解释。

由图12可知,在浓缩两倍之前,Cu离子截留率(R1)随浓缩倍数(n)增大而上升,之后则开始呈下降趋势。这一现象可根据细孔理论来解释。细孔理论的依据有两点:其一是膜截留溶质分子主要考虑筛分作用的机理;其二是视溶质分子丛败为刚性球。反渗透过程截留溶质(中性分子和电解质)主要是依靠筛分机理,因此可以用细孔理论来解释。细孔理论表明:膜对溶质溶液的截留率在一定浓度范围内随溶液浓度的变化不大,可视为不变。在本实验中,浓缩两倍的浓度可能还未超出细孔理论所限定的范围,溶质浓度虽然增加,但还不能大量通过膜片,因此溶质的透过量变化不是很大。而同时,膜通量(Jw)在下降,但下降趋势不是很大。综合溶质透过量和膜通量两方面的因素,Cu离子的截留率呈略微上升的趋势。浓缩2倍以后,该浓度值可能已经超过细孔理论所限定的范围,溶质浓度的进一步增加导致其透过膜片的量开始逐步增加,因而Cu的截留率(R1)会呈下降趋势。

由图13可知,在浓缩6倍之前,COD离子截留率(R2)随浓缩倍数(n)增大而上升,之后则开始呈下降趋势。这一现象的原因和Cu离子截留率变化的原因一样。反渗透膜截留COD分子和Cu离子所依据的都是筛分原理,导致COD截留率在浓缩6倍时出现下降趋势,可能是6倍浓度是超过细孔理论所限定范围的临界点。

表2 反渗透浓缩分离实验数据表

项目浓度浓缩倍数 渗透液(mg/L) 浓缩液(mg/L) 截留率 膜通量(L/min)

Cu离子 COD Cu离子 COD Cu离子 COD

初 始 4.07 343 1478 2430 99.72% 85.88% 0.393

2 倍 6.06 552 2950 4375 99.79% 87.38% 0.346

4 倍 17.17 923 5889 8010 99.71% 88.48% 0.224

6 倍 47.78 1200 9183 11920 99.48% 90.16% 0.133

8 倍 121.49 4160 12216 15000 99.01% 72.27% 0.036

10 倍 220.45 5510 14325 17020 98.46% 67.63% 0.021

6.反渗透浓缩的实验结果

反渗透浓缩实验的目的是希望能够尽可能的浓缩料液,本次实验是在纳滤浓缩的基础上将料液再浓缩10倍,实验数据如表2所示。

由表2可以知道,在初始状态时,料液Cu离子浓度为1478mg/L,渗透液浓度为4.07mg/L;料液浓缩10倍后,其浓度达到14625mg/L,透过液浓度为220.45mg/L。

在初始状态时,料液COD值为2430mg/L,渗透液浓度为343mg/L;浓缩10倍后,浓缩液COD为17020mg/L,渗透液浓度为5510mg/L。

4. 结论

通过实验室规模的实验,研究了不同压力(ΔP)和浓缩倍数(n)条件下,纳滤膜和反渗透膜的分离性能,得到如下结论:

1.在ΔP=1.5 MPa条件下进行浓缩,纳滤膜可以使料液浓缩近10倍,料液体积浓缩为原来的1/10。纳滤膜对Cu离子的截留率在96%以上,对COD的截留率在57%以上。随着浓度的增加,纳滤膜的截留率会降低。

2.在ΔP=3.0 MPa条件下进行浓缩,反渗透膜可以使料液浓缩近10倍,料液体积浓缩为原来的1/10。反渗透膜对Cu离子的截留率在98%以上,对COD的截留率在67%以上。随着浓度的增加,反渗透膜的截留率会降低。

3.本实验在浓缩过程中,没有调整料液pH值。原因是pH值对膜分离性能确有影响,但在实际工程中调整pH值需要增加设备投资和运行费用。综合权衡效果和投资这两方面的影响,实际工程中一般不会调节对废水pH值后再进行膜分离处理。

4.和反渗透阶段相比,纳滤阶段的透过液浓度不是太高。因此,纳滤阶段的浓缩倍数应该还可以提高。

Research on The Treatment of Electroplating Rinsing Wastewater

with Separating Membrane

Xia junfang1,Gao qilin2

(1. Xia junfang, Shanghai Wantyeah Environment engineering CO.,Ltd )

(2.Cao haiyun )

Abstract In this article, the NF+RO system is used to condense the copper electroplating rinsing wastewater. The study show: In the NF phase, at the condition of that pressure(ΔP)=1.5 MPa , the wastewater can be condensed 10 times; The rejection for copper is above 96% and COD is above 57%. In the RO phase, at the condition of that pressure(ΔP)=3.0 MPa , the wastewater can be condensed 10 times; The rejection for copper is above 98% and COD is above 67%. When the the concentration of the wastewater increased, the rejection of NF and RO decreased.

Key words: Membrane separating, Nanofiltration, Reverse O *** osis, Condense,

Electroplating Wastewater

参考文献

[1] 许振良. 膜法水处理技术. 北京:化学工业出版社,2001 :1~2

[2] Wang X L et al. Electrolyte transport through nanofiltration membranes by the space-charge model and the parison with Teorell-Meyer-Siever model. Journal of Membrane Science. 1995,103:117~133

[3] Nakao. S.,Kimura S. Models Transport Phenomena and Their Applications for Ultrafiltration Data. Journal of Chemical Engineering of Japan. 1982(15):200~204。

❺ 卷式纳滤膜对离子分离的操作条件是什么

纳滤膜对离子的截留率受到共离子的强烈影响,
对同一种膜在分离同种离子并在该离子浓度恒定条件下,共离子价数相等,共离子半径越小,膜对该离子的截留率越小,共离子价数越高,膜对该离子的截留率越高。
纳滤膜对二价离子的截留率较一价离子截留率高得多,
主要是由于离子半径和静电斥力作用影响造成的由于道南离子效应的影响、物料的荷电性、离子价数、离子浓度、溶液pH值等对纳滤膜的分离效率有一定的影响。

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