膜分离修改 1

发布 2022-10-26 15:07:28 阅读 2005

1. 非溶剂致相技术、热致相分离技术、熔融拉伸技术制备卷式膜或者中空纤维膜的原理、步骤、每一步的作用,孔是如何形成的?水处理膜亲水化改性的必要性。(卷式膜自己总结)

nips:传质;tips:传热;mscs:形成硬弹性再形成片晶热处理链段运动使结晶增长变硬,在结晶表面上高分子链折叠而不融化成膜(写过程可不写原理)

tips制中空纤维膜:1、将聚合物热熔于稀释剂中形成溶液;2、纺丝,进入凝固浴(使纺出来的的丝凝固);3、芯液喷丝浸入一定的温度的热水中(成孔,减小孔隙率和孔径,提高膜的选择透过性);4、降温(分相);5、溶剂萃取稀释剂成膜(除去稀释剂)

nips制备中空纤维膜:1、将聚合物稀释剂溶解脱泡处理;2、通芯液和聚合物溶液经喷丝板挤出(成孔);3、过凝固浴水洗萃取(成膜);4、将刚形成的膜浸于一些有机溶剂中,置换掉湿膜中的水再干燥成膜(除水)

mscs制备中空纤维膜:1、将聚合物加入螺杆挤出机内,通n,将温度升高到其熔点附近(形成硬弹性材料);2、挤压高速牵伸卷绕(冷却让溶体在较高的应力场下制成高度定向的结晶膜);3、热处理(形成中空纤维);4、冷拉(破坏聚合物的结晶结构产生裂缝状的孔隙);5、热定型(形成中空纤维膜)

孔如何形成:膜表面与凝固浴间快速传质,传质速度大大高于聚合物分子的松弛时间,在表面上产生了很强的聚合物分子残留应力,在应力作用下,产生了孔。

水处理膜改性的必要性:聚合物越亲水,膜刚性越差,所以要进行亲水改性并提高膜的抗污染能力,亲水的膜表面与水能够形成氢键,这样水处于有序结构。当疏水溶质要接近膜表面,必须破坏有序水。

这需要能量而不易进行。所以膜面不易被污染。

改性方法:共混亲水剂;表面涂覆;表面荷电化。

2. 水处理用微滤、超滤、纳滤、反渗透膜的常用材质?为什么选择这样的材质?

微滤。聚偏氟乙烯(pvdf):力学性能好,化学稳定性好,耐紫外线,耐腐蚀,耐热性好,可以高压消毒, 耐一般的溶剂,耐游离氯性强于聚砜超滤膜。

聚乙烯(pe):化学稳定好,力学性能好,柔而韧,无毒。

聚丙烯(pp):化学稳定性好,耐酸、碱和各种有机溶剂,廉价。

聚四氟乙烯(ptfe):耐化学腐蚀性极强,耐热,疏水,耐高温,化学稳定性好。

al2o3:硬度高,熔点高,稳定。

超滤。聚砜(psf):电性能好,耐化学药品性优良,机械性能好,尺寸稳定,抗蠕变。

聚芳醚砜(pes):力学性能好,耐热耐燃,亲水性改善,抗氧化,抗氯性能,分离性好、抗溶胀、耐细菌侵蚀、可制备复合膜的多孔支撑膜。

pan:耐光耐气候,不溶于常用溶剂。

pvc:成本低,耐酸碱,耐微生物侵蚀,化学稳定性好,难燃。

al2o3:硬度高,熔点高,稳定。

纳滤。芳香聚酰胺:热稳定性、化学稳定性、机械稳定性及水解稳定性都很好,良好的选择透过性,化学稳定性好,应用ph值范围宽,不会被生物侵蚀,操作压力低。

聚哌嗪胺(pip):耐热性,亲水性,易成型。

磺化聚醚砜:力学性能好,耐热耐燃,荷电,抗氧化,抗氯性能,分离性好、抗溶胀、耐细菌侵蚀。

醋酸纤维素ca:**广,成膜型好,制作容易,耐氯,亲水性好,降低膜污染,成本低,无毒。

反渗透。芳香聚酰胺:热稳定性、化学稳定性、机械稳定性及水解稳定性都很好,良好的选择透过性,化学稳定性好,应用ph值范围宽,不会被生物侵蚀,操作压力低。

醋酸纤维素(ca):**广,成膜型好,制作容易,耐氯,亲水性好,降低膜污染,成本低,无毒。

聚苯并咪唑:耐高温,耐水解,耐酸碱,吸湿性似棉花,玻璃化转变温度特别高。

聚苯醚:耐高温,吸水率低,耐酸碱和盐水,水解稳定性优异,玻璃化转变温度高,成型收缩率和热膨胀系数小。

聚乙烯醇缩丁醛:亲水性强,易溶于水。

3. 微滤、超滤、纳滤、反渗透过程的膜孔径范围、应用领域,这四种膜的两个基本性能参数是什么?如何衡量?

微滤:孔径,截留物为刚性体。

超滤:截留分子量,蛋白质有长链有球型的非刚性。

纳滤、反渗透:脱盐率,截留物只剩下盐。

mf应用范围: 水处理、分析、消毒(食品、药剂)、净化(饮料)、血浆的除去法(医药)

uf:乳品(牛奶、乳清、干酪)、食品(土豆、淀粉和蛋白)、冶金(油水乳液、电泳漆)、制药(酶、抗菌素)、水处理。

nf:水软化及废水处理、氨基酸、抗生素分离纯化、果汁高度浓缩。

ro:苦咸水、海水脱盐、电子行业超纯水制备 、食品行业果汁、糖类和牛奶浓缩

4. 唐南平衡?并解释纳滤独特的分离特性。

将荷电膜置于盐溶液中,溶液中的反离子(所带的电荷与膜上固定电荷相反的离子)在膜内浓度大于其在主体溶液中的浓度,而同名离子在膜内的浓度则低于其在主体溶液中的浓度。由此形成的donnan位差阻止了同名离子从主体溶液向膜内的扩散,为了保持电中性,反离子也被膜截留。

纳滤独特的分离特性:相对分子质量截留范围为200-1000;去除离子降低操作压力;截留的最小分子约为1 nm;通过静电相互作用,阻碍多价离子的渗透(荷电化目的-脱**盐);对小分子有机物有较高的截留率可分离同类氨基酸和蛋白质。

5. 渗析和电渗析的基本原理。

电渗析:在直流电场作用下,利用待分离分子的荷电性质和分子大小的差别,以外电场电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。

渗析:溶质(低分子)由膜的一侧通过扩散透过膜溶剂(水)由另一侧根据渗透原理透过膜-进行相互移动

6. 膜污染的控制方法以及膜的清洗方法

控制方法:1、选择合适的膜材料-膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间相互作用的大小及膜的污染程度

2、选择合适的膜孔径或截留分子量。

3、选择合适的膜结构和组件结构。

4、适当控制溶液中盐浓度、ph值、溶液浓度和温度、离子强度、压力与料液流速以及溶液与膜接触时间和膜表面粗程度等。

清洗方法:根据膜材料和污染物组成选择清洗剂。

物理清洗:等压清洗、反洗、气水双洗、海棉球擦洗。

化学清洗:碱、酸、酶、络合剂、表面活性剂。

7. 无机膜的材质、优缺点。

金属、金属氧化物、陶瓷(alo)、沸石、无机聚合物、碳。

成本高、低弾性、脆性、加工生产困难。

1) 较好的热学和化学性能。

2) 机械强度大。

3) 抗微生物能力强。

4) 操作便利。

5) 孔径分布窄。

6) 容易清洗,特别在高堵塞清况下用在uf,mf中。

7) 寿命长。

8. 膜反应器的优点。

不受化学平衡的限制。

可实现反应、分离、浓缩的一体化,消除副反应。

实现连串或平行多步反应的耦合。

缓解或消除催化剂中毒。

负责反应体系中的反应进程调控。

实现热交换与催化反应的组合。

不相容反应物之间的有效相间接触。

消除快速反应中扩散阻力。

有效控制输入反应物。

易于实现连续自动化控制。

9. 膜生物反应器的分类、原理、优缺点、应用。

按膜组件放置方式。

mbr技术基本原理。

生物降解作用。

污水首先进入生物反应器,污染物在反应器中被微生物同化和异化,异化产物多为无害的二氧化碳和水,同化物质成为微生物的组成部分。

物理截留作用。

膜组件及膜面凝胶层可截留微生物、大分子难降解有机物以及细菌和病毒,进而控制微生物在反应器中的停留时间及对出水进行有效的消毒。

优点:克服出水水质不稳定、污泥易膨胀的不足;出水水质优良稳定;增加了难生物降解有机物的水力停留时间,有利于难生物降解有机物的去除;占地面积小;由于srt很长,污泥浓度高,可取消污泥浓缩池和污泥消化池,也节省了污泥处理的基建投资和运行费用;不怕污泥膨胀,依靠膜的过滤截留作用的出水;化学药剂投加量少;传质效率高;mbr工艺结构紧凑,易于实现一体化自动控制;其定型化(模件化)的设计能够使工艺操作具有较大的灵活性和适应性。

缺点:膜造价高、使用寿命短,使mbr的基建投资高于传统二级生物处理工艺。

容易出现膜污染,膜的清洗(尤其离线的化学清洗)给操作管理带来不便,同时也增加了运行成本。

运行能耗高(尤其是曝气能耗高)。

mbr的工程放大化问题还有待进一步解决,许多在试验中得出的结论和参数缺乏普遍性和工程指导意义。

许多研究过分强调膜在mbr中的作用,而忽略了生化反应部分及预处理部分的贡献。

缺乏对膜组件的优化设计和集成化设计的研究。

应用:在市政废水领域、应用于高浓度、有毒、难降解的特种废水处理、广泛应用于无排水管网系统地区的废水处理。

10. 膜接触器的优点以及膜所起的作用。

优点:1.可提供明确、稳定、较大的界面面积 2.

流体流速范围能够独立控制 3.对膜两侧流体没有密度要求 4.两相之间没有分散、无需下游相分离操作 5.

接触面积固定,容易**和控制传质效果 6.模块化设计,操作较为灵活,放大、控制和自动化容易 7.无液泛、夹带、泡沫8.

反应和分离可以同时实现

膜萃取中膜的作用:在膜孔的有机相侧形成水相-有机相固定界面,传质在此固定界面上进行。

膜吸收中膜的作用:膜孔提供气、液相间实现传质的场所。

膜蒸馏中膜的作用:疏水性微孔膜起到屏障的作用。

11. 卷式膜和中空纤维膜的优缺点。

卷式膜:优点:结构紧凑、设备费用低;

缺点:浓差极化不易控制,易堵塞, 不易清洗,换膜困难。

中空纤维膜:

优点:设备紧凑、单位体积的膜表面积大,不需要支撑材料。

缺点:中空纤维内径小,阻力大,易堵塞,对料液的预处理要求高

12. 界面聚合反应制备反渗透分离层的原理。

13. 智能膜的制备方法以及方法评述。

表面改性:表面改性是采用表面涂覆、表面处理、表面接枝等方法对膜改性,该技术的特点是不改变膜本体的结构和性质,只改善膜表面性质,赋予膜智能性。

基体聚合:首先通过一定方法使膜材料基体产生自由基,然后与具有智能性的单体共聚得到共聚物,再由该共聚物的溶液通过相转移制备智能膜。相对于未改性膜,共聚智能膜的本体和表面性质均发生了变化。

共混:改性与膜同步进行,工艺简单,不需要繁琐的后处理步骤,极易实现材料的工业化,改性剂能同时覆盖膜表面和膜孔内壁,不会引起膜结构的破坏。

14. 从高分子物理,高分子化学,化工原理,功能材料以及聚合物材料加工角度分析聚合物材料和溶剂的选择,制膜方法的选择和工艺参数的确定,膜组件形式以及膜过程应用所要考虑的问题。

从聚合物材料的选取(成膜性、力学性能、机械性能、成本等等)、溶剂的选取、聚合物的分子量(分子量越窄越好)、制备方法(均聚共聚)选择、表征方法等解释(借鉴ppt绪论)

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6 在工业萃取过程中如何防止乳化的产生?p74 7 结合公式 39和5 46,掌握单级萃取 多级错流和多级逆流萃取过程的计算。掌握并能延伸习题 4。8 结合图5 13试述双水相萃取的原理?p81 82 9 结合图5 14解释双水相体系的相图。p82 10 常见的双水相体系有哪些?p83 11 影响双...

作业 1 修改

1 如图,o1和 o2都经过a,b两点,经过点a的直线cd交 o1于c,交 o2于d,经过点b的直线ef交 o1于e,交 o2于f 求证 ce df 2 如图,四边形abcd内接于圆,延长ad bc相交于点e,点f是bd的延长线上的点,且de平分 cdf 1 求证 ab ac 2 若ac 3cm,a...

2019修改 1

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