超过滤膜分离实验报告3500字.docx

    超过滤膜分离实验报告3500字    实验二 超过滤膜分离一、实验目的1.了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程； 2.了解膜分离技术的特点；二、分离机理根据溶解-扩散模型，膜的选择透过性是由于不同组分在膜中的溶解度和扩散系数不同而造成的若假设组分在膜中的扩散服从Fick定律，则可推出透水速率FW及溶质通过速率FS方程1、 透水速率Fw?DwcwVM(?p???)RT?2?A(?p???)'式中Fw?透水速率，g/cm?s;Dw?水在膜中的扩散系数，cm?s;cw?水在膜中的浓度，g/cm；VM?水的偏摩尔体积，cm/mol;?p?膜两侧的压力差，atm;???膜两侧的渗透压差，atm;R?气体常数；T?温度，K；332??膜的有效厚度，cm；A?膜的水渗透系数（=’DwcwVMRT?），g/cm?s?at22、溶质透过速率Fs?DsKs?c??DsKs(c2?c3)??B?c?B(c2?c3)式中Ds?溶质在膜中的扩散系数，cm/s;Ks?溶质在溶液和膜两相中的分配系数；2B?溶质渗透系数；?c?膜两侧的浓度差有了上述方程，下面建立中空纤维在定态时的宏观方程料液在管中流动情况如图十三所示。

取假设条件：（1）径向混合均匀；（2）?A?BXA，渗透压正比于摩尔分数；（3）NA?NB，XA3?1，B组分优先通过；（4）DAM/K??，同XA1或K无关；U0LE （5）PeB???，忽略轴向混合扩散图十三 料液在管中流动示意图由假设看出，其实质是一维问题，只是侧壁有液体流出的情况，因为关心的是管中组分的浓度分布和平均速度分布，只需做出两个质量衡算方程即可求解由连续性方程：和总流率方程：可推出dudx?Vw[l?r(c1?c3)]h（1）式中，h为装填系数对于圆管h=R/2，R为管半径Vw?A?Pcr??AlP由溶质A的连续性方程?cA?t?divcA??PA'可推出?1dx?c3Vwh（2）实际工作中更关心的是回收率，??1?u0，因此需要将式（1）和式（2）转化为?，c1的方程d?dx??dx??hVdx?[1?r(c1?c3)] （3）?dc1dx??c1dx?c3Vwhdx??dc1dx?c1dx?c3Vwh?dc1dx???(c1?c3)?dc1dxc1?c3d?? （4） 1??dx由流率方程可推出c1与c3的关系，为c1?c3{1?1rc3??exp[1]}??????(5)?(rc3??)??D/LDAM/K?式中??DAM/K?V0M式（3），（4）为非线性方程，一般只能在特定条件下求得数值解。

但当r=0时，则化为线性微分方程，可求得解析解三、实验设备、流程和仪器1. 主要设备：中空纤维超滤组件如图所示中空纤维超滤器示意图组件技术指标：截留分子量：6000；膜材料：聚砜；流量范围：10~50L/h；操作压力：<0.2Mpa; 适用温度：5~30℃；膜面积：0.50.5m2；组件外型尺寸：ф50×640mm; pH:1~14; 材质：全不锈钢（1Cr18Ni9Ti）;装置外型尺寸：长×宽×高=960×500X1800mm; 泵：磁力泵（严禁空转）电压：380V,50Hz；精滤器滤芯：材质为聚砜，精度5~10?，阻力增大，可以反吹2. 工艺流程C1-储槽 C2-产品储槽 C3-储液灌 F1、F2、-C2和C1的排液阀F3、F4-C1 和C2的出口阀 F7、F8-组件1和2的入口阀 F9-排液阀 F10-保护液阀 F11、F14-组件1和2出口调节阀 F11-组件串联阀 F15-浓缩液取样阀 F16-浓缩液循环阀F17-排放阀 P-压力表 L-玻璃转子流量计 P0-液体输送泵工艺流程图3. 主要仪器：722型分光光度计，用于分析聚乙二醇浓度四、实验方法与步骤1.实验方法将预先配制的聚乙二醇料液在0.04MPa压力和室温下，进行不同流量的超过滤实验（实验点由指导老师指定）；30分钟时，取分析样品。

取样方法：从料液贮罐1中用移液管取5ml浓缩液入50ml容量瓶中，与此同时在透过液出口端用100ml烧杯接取透过液~50ml，然后用移液管从烧杯中取10ml放入另一容量瓶中两容量瓶的样品进行比色测定聚乙二醇的浓度烧杯中剩余透过液和贮罐10中透过液全部倾入贮槽1中，混匀然后进行下一个流量实验2.操作步骤（1）722型分光光度计通电预热20分钟以上2）放出超滤组件中的保护液为防止中空纤维膜被微生物侵蚀而损伤，不工作期间，在超滤组件内加入保护液在实验前，须将保护液放净3）清洗超滤组件为洗去残余的保护液，用自来水清洗2~3次，然后放净清洗液4）检查实验系统阀门开关状态使系统各部门的阀门处于正常运转的“开”或“关”状态5）将配制的聚乙二醇料液加入料液槽1中计量，记录聚乙二醇的体积用移液管取料液5ml放入容量瓶（50ml）中，以测定原料液的初始浓度6）泵内注液在启动泵之前，须向泵内注满原料液7）启动泵2稳定运转20分钟后，按“实验方法”进行条件实验，做好记录数据取足即可停泵8）清洗超滤组件待超滤组件中的聚乙二醇溶液放净以后，用自来水代替原料液，在较大流量下运转20分钟左右，清洗组件中残余聚乙二醇溶液。

9）加保护液如果10小时以上不使用超滤组件，须加入保护液至组件的1/2高度然后密闭系统，避免保护液损失10）将仪器清洗干净，放在指定位置；切断分光光度计的电源五、数据处理1、按下表记录实验条件和数据压力（表压）： MPa，温度： ℃，日期： 年 月 日2、数据处理聚乙二醇PVA的脱除率；f?原料液初始浓度?透过液浓度原料液初始浓度×100%附：聚乙二醇分析方法(1)分析试剂及物品聚乙二醇：MW20000,500g；冰乙酸：化学纯，500ml；次硝酸铋：化学纯，500g；碘化钾：化学纯，500g；醋酸钠：化学纯，500g；蒸馏水；棕色容量瓶：100ml，二个；容量瓶500ml,一个，1000ml,一个，100ml，十个；移液管：50ml,一支5ml,二支；量液管：5ml，一支；量筒：250ml一个，10ml，二个；工业滤纸若干2)发色剂配制A液：准确称取1.600g次硝酸铋置于100ml容量瓶中，加冰乙酸20ml，蒸馏水稀释至刻度B液：准确称取40g碘化钾置于100ml棕色容量瓶中，蒸馏水稀释至刻度Dragendoff试剂：量取A液、B液各5ml置于100ml棕色容量瓶中加冰乙酸40ml,蒸馏水稀释至刻度。

有效期为十年醋酸缓冲液的配制：称取0.2.mol/L醋酸钠溶液590ml及0.2mol\L冰乙酸溶液410ml置于1000ml容量瓶中，配制成PH4.8醋酸缓冲液3)分析操作用比色法测量原料液，超滤液和浓缩液的浓度仪器—722型分光光度计，是用前认真阅读说明书开启分光光度计电源，将测定波长置于510mm处，预热20分钟绘制标准曲线：准确称取在60℃下干燥4小时的聚乙二酸1.000g溶于1000ml溶量瓶中，分别吸取聚乙二醇溶液0.5，1.5，2.5，3.5，4.5ml稀释于100ml溶量瓶内配制成浓度为5，15，25，35，45mg/L的聚乙二醇标准溶液在各去50ml加入100ml溶量瓶中，分别加入Dragendoff试剂及醋酸缓冲液各10ml，蒸馏水稀释至刻度，放置15分钟，与波长510nm下，用1cm比色池，在722型分光光度计上测定光密度，蒸馏水为空白以聚乙二醇浓度为横坐标，光密度为纵坐标作图，绘制出标准曲线取试样50ml置于100ml溶量瓶内，用标准曲线操作相同的方法测试样光密度值，绘制出标准曲线第二篇：膜分离技术 4400字膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。

膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平膜分离技术以选择性透过膜为分离介质在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20nm，滤除5～100nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。

3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料(相对分子质量200～1000)4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(

8.电渗析(ED)Electrodialysis，其特点：阴阳离子交换膜，用于水溶液中酸、碱、盐的脱除，以电位差为分离驱动力，透过物质：离子，被截留物质：无机、有机粒子9.渗透汽化(PV)Pervaporation，其特点：聚乙烯等由皮层和多孔支撑层构成的复合膜，用于水与有机物的分离，以压力查和浓度差为分离驱动力，透过物质：蒸汽，被截留物质：液体、无机盐等在国家基础研究项目(No．2003CB6 15700以及No．2009CB623400)的资助下，我国科学家针对国家在水资源、能源、环境和传统产业改造等领域的重大需求，重点开展了面向水处理、节能减排以及过程工业的膜材料及。