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膜分离实验报告 - 实验报告 - 书业网 篇一:膜分离实验报告 膜分离实验 一.实验目的 1(了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。 2(了解膜分离的主要 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 参数，掌握膜组件性能的表征 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 3. 了解和熟悉超滤膜分离的工艺过程。 二.基本原理 膜分离技术是最近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。膜分离是以对组分具有选择性透过功能的人工合成的或天然的高分子薄膜(或无机膜)为分离介质，通过在膜两侧施加(或存在)一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差(也称跨膜压差)、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力 1 不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)与反渗透(RO)都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。 四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为0.05,10μm，所施加的压力差为0.015,0.2MPa;超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm的微粒，其压差范围约为0.1,0.5MPa;反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有高达10MPa的;介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。 2.1微滤与超滤 微滤过程中，被膜所截留的通常是颗粒性杂质，可将沉积在膜表明上的颗粒层视为滤饼层，则其实质与常规过滤过程近似。本实验中，以含颗粒的混浊液或悬浮液，经压差推动通过微滤膜组件，改变不同的料液流量，观察透过液测清液情况。 对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论 2 认为，膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒，从而 达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数;但对另一些情况，膜 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学性质将分别起着不同的截留作用。 2.2膜性能的表征 一般而言，膜组件的性能可用截留率(R)、透过液通量(J)和溶质浓缩倍数(N)来表示。 R?式中， R,截流率; c0?cP ?100%(1—1) c0 c0,原料液的浓度，kmol/m3; cP,透过液的浓度，kmol/m3。 对于不同溶质成分，在膜的正常工作压力和工作温度下，截留率不尽相同，因此这也是工业上选择膜组件的基本参数之一。 J?式中， J,透过液通量，L/(m2?h) 3 VP (1—2) S?t VP,透过液的体积，L; S ,膜面积，m2; t ,分离时间，h。 其中，Q? Vpt ，即透过液的体积流量，在把透过液作为产品侧的某些膜分离过程中(如 污水净化、海水淡化等)，该值用来表征膜组件的工作能力。一般膜组件出厂，均有纯水通量这个参数，即用日常自来水(显然钙离子、镁离子等成为溶质成分)通过膜组件而得出的透过液通量。 N?式中， N—溶质浓缩倍数; cR (1—3) cP cR,浓缩液的浓度，kmol/m3; cP ,透过液的浓度，kmol/m3。 该值比较了浓缩液和透过液的分离程度，在某些以获取浓缩液为产品的膜分离过程中(如大分子提纯、生物酶浓缩等)，是重要的表征参数。 三.实验装置与流程 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况， 4 表1-1膜分离装置主要工艺参数 本装置中的超滤孔径可分离分子量5万级别的大分子，医药科研上常用于截留大分子蛋白质或生物酶。作为演示实验，可选用90ml聚乙二醇加适量水配成的水溶液作为料液进行实验。 图1-1膜分离流程示意图 四(实验步骤及方法 超滤膜分离 以自来水为原料，考察料液通过超滤膜后，膜的渗透通量随时间的衰减情况，并考察操作压力和膜表面流速对渗透通量的影响。操作步骤如下: (1) 放出超滤组件中的保护液。 (2) 用去离子水清洗加热60度后清洗超滤组件2~3次，时间30分钟。 (3) 在原料液储槽中加入一定量的自来水后，打开低压料液泵回流阀和低压料液泵出口 阀，打开超滤料液进口阀、超滤清液出口阀和浓液出口阀，则整个超滤单元回路已畅通。 (4) 启动泵至稳定运转后，通过泵出口阀门和超滤馏液出口阀门调节所需要的流量和压 力，待稳定后每隔10分钟测量一定实验时间内的渗透液体积，做好记录(共6次)。 5 (5) 调节膜后的压力为0.03MPa，稳定后，测量渗透液的体积,，做好记录。 (6) 依次增加膜后的压力分别为0.04 MPa，0.06 MPa，0.08 MPa，分别测量渗透液的体 积，做好记录。 (7) 利用用去离子水清洗超滤组件2~3次，时间30分钟。 (8) 加入保护液甲醛溶液于超滤膜组件中，然后密闭系统，避免保护液的损失。 注意事项 1( 每个单元分离过程前，均应用清水彻底清洗该段回路，方可进行料液实验。 2( 整个单元操作结束后，先用清水洗完管路，之后在保护液储槽中配置0.5-1,浓度 的甲醛溶液，经保护液泵逐个将保护液打入各膜组件中，使膜组件浸泡在保护液中。 3. 对于长期使用的膜组件，其吸附杂质较多，或者浓差极化明显，则膜分离性能显著 下降。对于预滤和微滤组件 ，采取更换新内芯的手段;对于超滤、纳滤和反渗透组件，一般先采取反清洗手段。若反清洗后膜组件仍无法回复分离性能(如基本的截留率显著下降)，则表面膜组件使用寿命已到尽头，需更换新内芯。 五(数据处理与讨论 膜前压力P1=0.12MPa,膜后压力P2=0.04MPa,压力差?P=0.08Mpa膜面积0.1/m2 6 膜前压力P1=0.14MPa,膜后压力P2=0.06MPa，压力差?P=0.08MPa 膜面积0.1/m2 篇二:五膜分离实验报告 北 京 化 工 大 学 同 组 人: 实验报告 课程名称:化工专业实验实验日期: 2012/11/22 班 级:化工0905 姓 名: 实验五 微滤膜分离实验 一、实验目的 1(了解分析微滤膜分离的主要工艺过程。 2(了解膜分离技术的特点。 3(通过微滤膜分离的实验的操作，学会微滤膜过滤设备的使用方法和操作过程，提高实验技能。 二、实验原理 膜分离是近数十年发展起来的一种新型分离技术。常规的膜分离是采用天然或人工合成的选择性透过膜作为分离介质，在浓度差、压力差或电位差等推动力的作用下，使原料中的溶质或溶剂选择性地透过膜而进行分离、分级、提纯或富集。通常原料一侧称为膜上游，透过一侧称为膜下游。膜分离法可以用于液-固(液体中的超细微粒)分离、液-液分离、气-气分离以及膜反应分离耦合和集成分离技术等方面。 7 其中液-液分离包括水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有微粒的液相体系的分离。不同的膜分离过程所使用的膜不同，而相应的推动力也不同。目前已经工业化的膜分离过程包括微滤(MF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)和渗透汽化(PV)等，而膜蒸馏(MD)、膜基萃取、膜基吸收、液膜、膜反应器和无机膜的应用等则是目前膜分离技术研究的热点。膜分离技术具有操作方便、设备紧凑、工作环境安全、节约能量和化学试剂等优点，因此在20世纪60年代，膜分离方法自出现后不久就很快在海水淡化工程中得到大规模的商业应用。目前除海水、苦咸水的大规模淡化以及纯水、超纯水的生产外，膜分离技术还在食品工业、医药工业、生物工程、石油、化学工业、环保工程等领域得到推广应用。 表 1 各种膜分离方法的分离范围 膜分离技术的原理是依靠膜的这种多孔过滤材料的拦截性能。用压力做推动力。微滤膜分离的的分离范围为0.1——10，主要用于颗粒物的去处、除菌、澄清、除浊、有用物质的 回收等。下图为微滤膜分离的分离过程原理: 微滤膜 三、实验装置与流程 微滤膜分离流程过程比较简单，料液通过微滤泵，进入膜 8 分离单元，料液在膜的表面被分成两部分，一部分是透过液，一部分是截留物，通常来讲，透过液为所需要的产品。 图2 微滤膜分离实验装置流程图 1-料液储罐 2-给料泵 3-保护液储槽 1 4-转子流量计 5-微滤膜组件 6-转子流量计 7-透过液储槽 四、实验步骤 1.先配置三氯化铁料液，方法如下: 取三氯化铁物料约两克，溶解于1000mL的水中，待完全溶解后用预先配置好的氢氧化钠溶液滴定至出现棕红色为止，将溶液转移至料液储槽中，并补充水分至储槽的三分之二容积处，备用。 2.将滤液设备的电源线与220V的交流电源线接上。 3.检查所有的阀门，保证阀门1，阀门2，阀门3，阀门4为打开状态(必须注意到这一点，否则容易损坏泵)，其他阀门均为关闭状态。 4.在原料罐中放入待处理的料液，按下泵开按钮，启动微滤泵。 5.通过调节阀门3，改变系统压力与流量，浓缩液的流量通过流量计计量。 6.过滤后的产品，通过流量计计量后进入产品罐。 7.当过滤完成时，将调节阀3打开到最大，按下泵停止按钮，关闭微滤泵。 9 五、实验数据记录与处理 实验原始 数据记录与处理如下: 表2实验数据记录与处理表 实验序号 1 2 3 4 5 计算如下(以第一组数据为例): VH? Vst? 14.8?100015?3600 ?3.552(L/h) 压力取样体积Vs (kg/cm2) (mL) 1.5 2 2.5 3 3.4 14.8 20.5 26.3 31.4 33.8 取样时间t(s) 15 15 15 15 15 取样流量VH (L/h) 3.552 4.92 6.312 7.536 8.112 以压力为纵坐标，流量为横坐标，作图如下: 结果分析:由EXCEL表格作图可以看出，随着压力逐渐升高，流量也逐渐升高。在一定范围内，压力与流量成多项 10 式关系。 六、实验误差分析 1、设备仪器误差，导致溶液过滤程度不够高，导致实验结果误差; 2、人为误差，例如人计时，人工取溶液的反应时间差，读数误差等都导致实验误差。 3、计算误差，在作图与计算压力-流量准确关系时，会产生一定误差。 七、思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1(膜分离技术的优点有哪些, 答:在常温下进行，有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩 。无相态变化，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8 。无化学变化，典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染 。选择性好，可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能 。适应性强，处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化 2温度变化对微滤膜分离效果有什么影响, 答:温度影响主要有两方面:1膜通量，温度越高，膜通量越高2液体粘度，在一定温度范围内，温度升高，液体粘度下降，所以在一定温度范围内，温度越高，分离效果越好。 3压力表1和压力表2有差别的原因, 11 答:因为通过膜的过程中有阻力产生压降。 4压力突然升高的原因, 答:有可能是膜的结构发生了改变或破坏，失去了过滤的功能。 篇三:膜分离实验指导书 膜分离实验 一.实验目的 1(了解膜的结构和影响膜分离效果的因素，包括膜材质、压力和流量等。 2(了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。 3. 了解和熟悉超滤膜分离的工艺过程。 二.基本原理 膜分离技术是最近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。膜分离是以对组分具有选择性透过功能的人工合成的或天然的高分子薄膜(或无机膜)为分离介质，通过在膜两侧施加(或存在)一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差(也称跨膜压差)、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同，通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。 微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)与反渗透(RO) 12 都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。 四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为0.05,10μm，所施加的压力差为0.015,0.2MPa;超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm的微粒，其压差范围约为0.1,0.5MPa;反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2MPa左右，也有高达10MPa的;介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。 2.1微滤与超滤 微滤过程中，被膜所截留的通常是颗粒性杂质，可将沉积在膜表明上的颗粒层视为滤饼层，则其实质与常规过滤过程近似。本实验中，以含颗粒的混浊液或悬浮液，经压差推动通过微滤膜组件，改变不同的料液流量，观察透过液测清液情况。 对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为，膜表面具有无数个微孔， 这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子 13 直径大于孔径的溶质和颗粒，从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数;但对另一些情况，膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能，但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学性质将分别起着不同的截留作用。 2.2膜性能的表征 一般而言，膜组件的性能可用截留率(R)、透过液通量(J)和溶质浓缩倍数(N)来表示。 R? 式中， R,截流率; c0,cP ?100,c0 (1—1) c0,原料液的浓度，kmol/m3; cP,透过液的浓度，kmol/m3。 对于不同溶质成分，在膜的正常工作压力和工作温度下，截留率不尽相同，因此这也是工业上选择膜组件的基本参数之一。 J? 式中， J ,透过液通量，L/(m?h) 14 2 VP S?t ?Lm?h? 2 (1—2) VP ,透过液的体积，L; S ,膜面积，m2; t ,分离时间，h。 其中，Q? Vpt ，即透过液的体积流量，在把透过液作为产品侧的某些膜分离过程中(如 污水净化、海水淡化等)，该值用来表征膜组件的工作能力。一般膜组件出厂，均有纯水通量这个参数，即用日常自来水(显然钙离子、镁离子等成为溶质成分)通过膜组件而得出的透过液通量。 N?式中， N—溶质浓缩倍数; cR (1—3) cP cRcP ,浓缩液的浓度，kmol/m3; ,透过液的浓度，kmol/m3。 该值比较了浓缩液和透过液的分离程度，在某些以获取浓 15 缩液为产品的膜分离过程中 (如大分子提纯、生物酶浓缩等)，是重要的表征参数。 三.实验装置与流程 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况， 表1-1膜分离装置主要工艺参数 对于微滤过程，可选用1,浓度左右的碳酸钙溶液，或100目左右的双飞粉配成2,左右的悬浮液，作为实验采用的料液。透过液用烧杯接取，观察它随料液浓度或流量变化，透过液侧清澈程度变化。 本装置中的超滤孔径可分离分子量5万级别的大分子，医药科研上常用于截留大分子蛋白质或生物酶。作为演示实验，可选用分子量为6.7万,6.8万的牛血清白蛋白配成0.02,的水溶液作为料液，浓度分析采用紫外分光光度计，即分别取各样品在紫外分光光度计下280nm处吸光度值，然后比较相对数值即可(也可事先作出浓度,吸光度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 曲线供查值)。该物料泡沫较多，分析时取底下液体即可。 图1-1膜分离流程示意图 四(实验步骤及方法 超滤膜分离 以自来水为原料，考察料液通过超滤膜后，膜的渗透通量随时间的衰减情况，并考察操作压力和膜表面流速对渗透通 16 量的影响。操作步骤如下: (1) 放出超滤组件中的保护液。 (2) 用去离子水清洗加热50度后清洗超滤组件2~3次，时间30分钟。 (3) 在原料液储槽中加入一定量的自来水后，打开低压料液泵回流阀和低压料液泵出口 阀，打开超滤料液进口阀、超滤清液出口阀和浓液出口阀，则整个超滤单元回路已畅通。 (4) 启动泵至稳定运转后，通过泵出口阀门和超滤馏液出口阀门调节所需要的流量和压 力，待稳定后每隔5分钟测量一定实验时间内的渗透液体积，做好记录(共12次)。 (5) 调节膜后的压力为0.02MPa，稳定后，测量渗透液的体积,，做好记录。 (6) 依次增加膜后的压力分别为0.04 MPa，0.06 MPa，0.08 MPa，1.0 MPa，分别测量渗 透液的体积，做好记录。 (7) 利用用去离子水清洗超滤组件2~3次，时间30分钟。 (8) 加入保护液甲醛溶液于超滤膜组件中，然后密闭系统，避免保护液的损失。 注意事项 1( 每个单元分离过程前，均应用清水彻底清洗该段回路， 17 方可进行料液实验。清水清 洗管路可仍旧按实验单元回路，对于微滤组件则可拆开膜外壳，直接清洗滤芯，对于另三个膜组件则不可打开，否则膜组件和管路重新连接后可能造成漏水情况发生。 2( 整个单元操作结束后，先用清水洗完管路，之后在保护液储槽中配置0.5-1,浓度 的甲醛溶液，经保护液泵逐个将保护液打入各膜组件中，使膜组件浸泡在保护液中。 以反渗透加保护液为例，说明该步操作如下: 打开保护液泵出口阀和保护液泵回流阀，控制保护液进入膜组件压力也在膜正常工作下;打开反渗透料液进口阀，则料液测浸泡在保护液中;打开截止阀2和清液回流阀、反渗透清液出口阀，并打开清液排空阀，若清液测也浸泡在保护液中，可观察到保护液通过清液排空软管溢流回保护液储槽中;打开截止阀2和浓液回流阀、反渗透浓液出口阀，并打开浓液液排空阀，若浓液液测也浸泡在保护液中，则可观察到保护液通过浓液排空软管溢流回保护液储槽中。 3. 对于长期使用的膜组件，其吸附杂质较多，或者浓差极化明显，则膜分离性能显著 下降。对于预滤和微滤组件 ，采取更换新内芯的手段;对于超滤、纳滤和反渗透 组件，一般先采取反清洗手段，即将低浓度的料液溶液从 18 透过液侧进入膜组件，同时关闭浓缩液侧出口阀，使料液反向通过膜内芯而从物料进口侧出液，在这个过程中，料液可溶解部分溶质而减少膜的吸附。若反清洗后膜组件仍无法回复分离性能(如基本的截留率显著下降)，则表面膜组件使用寿命已到尽头，需更换新内芯。 五(实验数据处理与讨论 1数据处理: 2 图1膜后压力为0.04MPa时，透过液通量J与时间t关系图 2 19