1、膜分離中試實驗裝置一、前言本裝置分離部分由六部分組成，分別是多介質過濾器、活性炭吸附器、精密過濾器、超濾膜組件、納濾膜組件及反滲透膜組件。本裝置中，多介質過濾器、活性炭吸附器、精密過濾器、超濾膜組件作是整個系統(tǒng)的預處理單元。預處理單元由增壓泵為原水增壓，增壓泵由小型變頻器控制，可方便地調節(jié)流量。納濾及反滲透系統(tǒng)由高壓泵增壓，裝置設置了低壓保護開關，可對高壓泵進行保護。裝置的分析系統(tǒng)配備了在線檢測電導率儀及測溫儀表，可測定膜進水及納濾、反滲透膜出水的電導率及水溫，從而計算出膜的脫鹽率。系統(tǒng)的流量由轉子流量計計量，系統(tǒng)壓力由壓力表測定。裝置配備了清洗系統(tǒng)，多介質過濾器、活性炭吸附器可進行反沖，超濾

2、膜部分可進行反洗。在需要時，也可用藥液對超濾膜部分進行藥洗。本裝置管路、閥門為ABS材質，具有外形美觀、耐腐蝕的特點。適用于本科生和研究生教學實驗，也可以作為研究人員的科學研究手段。二、技術指標1、多介質過濾器：規(guī)格：90x1000mm,外殼為AB相質，過濾介質為不同粒度的石英砂；2、活性炭吸附器：規(guī)格：90X1000mm,過濾介質為活性炭；3、精密過濾器：規(guī)格：90X1000mm,外殼為AB相質，濾芯為聚碉，過濾精度為510m;4、中空纖維超濾膜：膜組件為內壓式膜組件，規(guī)格90X1000mm,膜材料為聚丙烯睛，中空纖維膜外徑1.0-1.2mm,膜孔徑在0.01-0.001wm,截留分子量60

3、00-10萬；5、美國海德能公司進口RO膜型號：ESPA2-4040,標準測試條件下，RO膜脫鹽率A99%膜殼為耐壓不銹鋼膜殼；6、美國海德能公司進口NF膜型號：ESNA1-4040,標準測試條件下，NF膜脫鹽率A70%,膜殼為耐壓不銹鋼膜殼；7、增壓泵：SZ037射流式自吸離心泵，流量最大3m3/h,最大揚程35米；采用小型變頻器對馬達進行無級調速實現(xiàn)流量調節(jié)；8、高壓泵：美國進口PROCON泵，型號104B330F;9、裝置設置了清洗系統(tǒng)，可對多介質過濾器、活性碳吸附器進行反沖，也可對超濾膜進行反洗，還可對超濾膜進行化學清洗；10、在線電導率儀型號：CM-230面板式電導率儀三、裝置面板布

4、置圖及流程示意圖膜前電導率膜后電導率測溫儀或電導率測溫增壓泵高壓泵圖1.面板布置圖符號說明：壓力表，m閥口，F(xiàn)_:轉子流量計，卜_一調節(jié)閥1-原水箱，2-增壓泵,3-多介質過濾器,4-活性碳吸附器，5-精密過濾器,6-超濾膜,7-中間水箱，8-進水產(chǎn)水電導率儀，9-高壓泵,10-納濾膜（kF），11-反滲透膜（E口），12-純水箱圖2、膜分離中試實驗裝置流程示意圖四、實驗指導（一）預處理部分本裝置中，多介質過濾器、活性炭吸附器、精密過濾器、超濾膜組件作是整個系統(tǒng)的預處理單元。多介質過濾器中裝填不同粒度的石英砂作為過濾介質，可截留水中的懸浮雜質，從而使水達到澄清的目的。過濾時，隨著過濾時間的增加

5、，濾層中雜質截留量也會不斷增加，嚴重時會導致水頭損失或濾后水質不符合要求，此時應對濾層進行反沖洗。反沖洗的目的是清除濾層中的污物，使過濾器恢復過濾能力。多介質過濾器沖洗通常采用自下而上的水流進行反沖洗，反沖洗時，濾料層膨脹起來，截留于濾層中的污物，從濾料表面脫落下來，然后被沖洗水流帶出過濾器。活性炭吸附器中裝填有高吸附性能的活性炭。由于活性炭對水中大部分污染物都有較好的吸附作用，可以獲得穩(wěn)定的出水水質，因此，活性炭吸附是目前國內外應用較多的一種水處理手段?；钚蕴课娇捎行コ械挠嗦?、色度和一些有機物。精密過濾器中的濾芯過濾精度為510m,可以將水中更微小的雜質、活性炭粉末截留。超濾膜分離是

6、以分子或粒子大小為基礎，以壓力作為推動力的動態(tài)錯流過濾技術。超濾膜膜孔徑在0.01-0.001m,截留分子量范圍在6000-10萬Dolton比細菌的分子量小百倍，可將細菌、菌尸、病毒、微小懸浮物、微生物、膠體、熱源等近100%地截留。超濾膜作為預處理手段，可為納濾、反滲透進水提供水質保障，更好地保護納濾膜和反滲透膜，超濾膜產(chǎn)水直接進入中間水箱。1、膜組件結構:下圖為內壓式超濾膜結構圖。中空纖維束濃縮液出口料液入口中空纖維超濾膜組件2、操作方法按工藝流程圖連結好管路，設備有良好接地保護。在原水箱1內通入自來水。系統(tǒng)檢漏，打開相關的閥門，啟動增壓泵2,由變頻器調節(jié)系統(tǒng)流量，使超濾系統(tǒng)壓力表指示w

7、0.15MPa壓力下，使水循環(huán)10分鐘左右，檢查系統(tǒng)各處是否有漏水現(xiàn)象，若有漏，解決到不漏為止。同時檢查各液流是否暢通。運轉幾分鐘后超濾液、濃縮液通暢，液量隨出口壓力變化而變化，即系統(tǒng)正常。反沖：多介質過濾器運行一段時間后或開始工作時，應進行反沖，將截留的雜質去除。反沖時，應打開反沖閥門，緩慢調節(jié)變頻器控制一定流量，防止流量太大將濾料沖出。反沖水直接排入下水道?；钚蕴课狡鬟\行一段時間后或開始工作時，也應進行反沖。因活性炭較輕，反沖時更應控制好流量，防止活性炭被沖出。超濾膜反洗：當超濾膜經(jīng)過較長時間運行，通量下降時，可對超濾膜進行反洗。反洗時，在清洗水箱中加入純水，將水通過反洗管路進入膜組件，

8、控制系統(tǒng)壓力0.1Mpa。運行一段時間，可較好地恢復膜通量。超濾膜的化學清洗：超濾膜經(jīng)過反洗，通量仍然不能恢復時，就應進行化學清洗。進行化學清洗時，可在原水箱中加入安替福民水溶液（安替福民有效成分為次氯酸鈉，有效氯A10%）（注：500毫升安替福民可加75升水），直接通過化學清洗管路進入用泵將藥液打入超濾膜，浸泡一段時間后，再用清水洗凈后，即可重新恢復通量。超濾膜加保護液。放凈系統(tǒng)的清洗水，在原水箱中加入保護液（保護液為1%的甲醛水溶液），用泵將保護液直接通過化學清洗管路打入系統(tǒng)中。夏季，停用兩天，可以不力口；冬季停用五天可以不加。超過上述期限，必須有效地加入保護液，下次操作前放出保護液并保存

9、可再用。3、故障處理：泵運轉聲音異常。停泵檢查電源電壓是否正確，或檢查泵內是否充滿液體。泵不運轉。檢查電源符合要求否，有無線路故障。流量不足?？赡鼙糜小皻馕g”存在，排出氣體即可正常。沒有流量。檢查泵是否反轉，進水閥門是否開啟；系統(tǒng)壓力升高，檢查管路是否通常，閥門開啟是否正確。4、實驗步驟1）按上述各步驟準備好之后，即可以進行實驗操作；2）實驗工藝參數(shù)：溫度：室溫；壓力：實驗過程中，控制超濾進口壓力w0.15Mpa;水箱連續(xù)進水，超濾液直接進入中間水箱。超濾濃水直接排放入下水道。3）運行操作：原水箱1內通入自來水，打開進水閥門Vi、V3、V6、V7、V9,閥門V2、V4、V5、V8、Vi0、V1

10、1土勻關閉。啟動增壓泵2,調節(jié)變頻器，控制一定流量，壓力w0.15Mpa,調節(jié)濃水排出閥門V12,控制濃水只要有濃水排出即可。連續(xù)產(chǎn)出的超濾水進入中間水箱，作為納濾、反滲透的水源。（二）納濾、反滲透膜分離部分反滲透膜分離技術就是利用反滲透原理進行分離的方法，所謂反滲透過程即加在溶液上的壓力超過了滲透壓，則使溶液中的溶劑向純溶劑方向流動。反滲透膜分離技術廣泛應用于海水淡化和苦咸水處理等工程中。在解決水源和環(huán)境保護方面將有廣闊的前景。反滲透膜原理:半透膜初始狀態(tài)半透膜半透膜反滲透狀態(tài)反滲透膜在特定的溶液系統(tǒng)和操作條件下，主要通過溶質分離率、溶劑透過流速以及流量衰減系數(shù)三個參數(shù)來標明使用性能。(1)

11、、溶質分離率又稱截留率，對鹽溶液又稱脫鹽率，其定義式如下：,C3、K=(1)X100%(1)C2通常實際測定的是溶質的表觀分離率，定義為：,C3、Re=(1)X100%(2)C1式中：C被分離的主體溶液濃度；C2-高壓側膜與溶液的界面濃度；G膜的透過液濃度。(2)、溶劑透過速度，對水溶液體系又稱透水率或水通量，并以下式定義：(3)St式中：V透過液的容積或重量；S膜有效面積；t-運轉時間。單位:在實驗室范圍J通常以ml/cm2h為單位，工業(yè)生產(chǎn)上常以L/m2d為單位。(3)、膜流量衰減系數(shù)，是指膜固壓密和濃差極化而引起的膜透過速度隨時間衰減程度，衰減系數(shù)的定義式為：Jt=J1tm(4)式中：J

12、t、Ji分別為膜運轉t小時和1小時的透過速度；t運轉時間對(4)兩邊取對數(shù)得以下線性方程：lnJt=lnJi+mInt(5)式(5)通過雙對數(shù)坐標系作直線，可求得直線的斜率m。1、 技術特點：納濾、反滲透膜分離裝置主要技術特點如下：(1)、在常溫下不發(fā)生相變化的條件下，可以將溶質和水進行分離，適用于熱敏物質的分離、濃縮。(2)、雜質去除范圍廣，不僅可去除溶解的無機鹽類，而且還可以去除各類有機物雜質。(3)、具有較高的脫鹽率和水的回收率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質(4)、壓力為膜分離的推動力，分離裝置簡單，易操作和維修。(5)、需配備高壓泵和耐壓管路。采用一定的預處理措施及定期清洗，可以延長膜

13、的使用壽命。(6)、膜組件由膜元件及壓力容器組成，膜元件示意圖及工藝尺寸如下：ESPA反滲透膜系列、ESNA納濾膜系列4040元件A=40,00"(1016.mm)B=3.94"(100.1mm)C=0.75"(19.1mm)D=1.05"(26.7mm)凈重8磅(3.6KG)本裝置選用的反滲透膜型號為ESPA2-4040,納濾膜型號為ESNA1-4040,其適合的進水PH范圍為3.010.0。本裝置納濾、反滲透膜為并聯(lián)結構，兩只膜應分別操作。2、 操作方法(1)、將中間水箱7制滿超濾水。打開出水閥V14,使高壓泵9充滿料液；再打開納濾(或反滲透)部分進

14、水閥門V15(或Vr),打開出水閥門V16(或V18),調節(jié)閥K1(或K2)全開，啟動高壓泵。調節(jié)濃水調節(jié)閥K1(或K2),使系統(tǒng)壓力慢慢升高進行檢漏，直至不漏為止，控制壓力W0.6Mpa。然后進行正常運行。用濃水調節(jié)閥。調節(jié)納濾純水產(chǎn)量，記錄膜進口壓力、濃水壓力、濃水流量、純水流量；同時在線檢測原水溫度、進水濃水的電導率。納濾膜、反滲透膜應單獨操作。(2)、一個實驗結束時，緩慢調節(jié)濃水調節(jié)閥Ki至全開，運行1-2分鐘后關閉高壓泵、最后關閉進水閥門。(3)、實驗全部結束時，切斷電源。3、故障處理及注意事項(1)、系統(tǒng)壓力不足，原因是系統(tǒng)漏或氣體無排凈，仔細查找漏點并解決或繼續(xù)排氣，直至符合要求

15、為止。(2)、脫鹽率低可能是膜元件性能低下或老化，需更換新的膜元件。(3)、如果系統(tǒng)阻力大或流量偏小，檢查系統(tǒng)閥門、變頻器狀態(tài)。(4)、當系統(tǒng)處理不同的料液時，需先將系統(tǒng)清洗干凈。(5)、注意事項：任何情況下，膜元件均不允許出現(xiàn)反壓，即透過水的壓力大于給水/濃水側的壓力。(6)出廠時，壓力保護開關已設置完畢，不能隨意變動壓力保護開關。壓力保護開關可控制高壓泵在系統(tǒng)壓力低時，不能啟動，以便保護高壓泵。(7)電導率儀超量程：檢查電導率儀量程，此電導率儀有3個量程，即20、200、2000s/cm,應根據(jù)處理介質的不同選擇合適的量程。(詳細的可查閱電導率儀說明書)(8)納濾、反滲透膜工作時，預處理部

16、分應連續(xù)給水，嚴禁中間水箱液位太低，空氣進入高壓泵中。附：實驗數(shù)據(jù)處理：根據(jù)大量實測數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計分析整理得出不同水型總含鹽量(C)(mg/L)與電導率(0)(ws/cm)和水溫(t)(C)之間存在F列關系式:I-I價型水：n-II價型水：重碳酸鹽型水：不均齊價型天然水:C=0.5736eC=0.5140eC=0.8382eC=0.4381e(0.0002281t2-0.03322t)(0.0002071t2-0.03385t)(0.0001828t2-0.03200t)(0.0001800t2-0.03206t)1.0713(X1.1342(X1.0809(X1.1351(X對于不清楚水的離子組成，暫不能確定其水型時，可作如下考慮，當常溫下電導率小于1200區(qū)s/cm時，可按重碳酸鹽型水處理，電導率大于1500區(qū)s/cm時，可按I-I價型水處理，其余則按不均齊價型水處理。實驗舉例:RO系統(tǒng)進水壓力為0.6MPa時，濃水壓力0.5MPa,濃水流量13.5L/min,純水3.2L/min,水