固-膜分離實驗（CW100B）——實驗指導書第5頁共6頁浙江中控科教儀器設備有限公司固-膜分離實驗設備實驗指導書固-膜分離實驗一、實驗目的1．了解膜的結構和影響膜分離效果的因素，包括膜材質、壓力和流量等。2．了解膜分離的主要工藝參數，掌握膜組件性能的表征方法。二、基本原理膜分離是以對組分具有選擇性透過功能的膜為分離介質，通過在膜兩側施加（或存在）一種或多種推動力，使原料中的某組分選擇性地優先透過膜，從而達到混合物的分離，并實現產物的提取、濃縮、純化等目的的一種新型分離過程。其推動力可以為壓力差（也稱跨膜壓差）、濃度差、電位差、溫度差等。膜分離過程有多種，不同的過程所采用的膜及施加的推動力不同，通常稱進料液流側為膜上游、透過液流側為膜下游。微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）與反滲透（RO）都是以壓力差為推動力的膜分離過程，當膜兩側施加一定的壓差時，可使一部分溶劑及小于膜孔徑的組分透過膜，而微粒、大分子、鹽等被膜截留下來，從而達到分離的目的。四個過程的主要區別在于被分離物粒子或分子的大小和所采用膜的結構與性能。微濾膜的孔徑范圍為0.05～10μm，所施加的壓力差為0.015～0.2MPa；超濾分離的組分是大分子或直徑不大于0.1μm的微粒，其壓差范圍約為0.1～0.5MPa；反滲透常被用于截留溶液中的鹽或其他小分子物質，所施加的壓差與溶液中溶質的相對分子質量及濃度有關，通常的壓差在2MPa左右，也有高達10MPa的；介于反滲透與超濾之間的為納濾過程，膜的脫鹽率及操作壓力通常比反滲透低，一般用于分離溶液中相對分子質量為幾百至幾千的物質。2.1微濾與超濾微濾過程中，被膜所截留的通常是顆粒性雜質，可將沉積在膜表明上的顆粒層視為濾餅層，則其實質與常規過濾過程近似。本實驗中，以含顆粒的混濁液或懸浮液，經壓差推動通過微濾膜組件，改變不同的料液流量，觀察透過液測清液情況。對于超濾，篩分理論被廣泛用來分析其分離機理。該理論認為，膜表面具有無數個微孔，這些實際存在的不同孔徑的孔眼像篩子一樣，截留住分子直徑大于孔徑的溶質和顆粒，從而達到分離的目的。應當指出的是，在有些情況下，孔徑大小是物料分離的決定因數；但對另一些情況，膜材料表面的化學特性卻起到了決定性的截留作用。如有些膜的孔徑既比溶劑分子大，又比溶質分子大，本不應具有取反清洗手段，即將低濃度的料液溶液逆向進入膜組件，同時關閉濃液出口閥，使料液反向通過膜內芯而從物料進口側出液，在這個過程中，料液可溶解部分溶質而減少膜的吸附。若反清洗后膜組件仍無法回復分離性能（如基本的截留率顯著下降），則表面膜組件使用壽命已到盡頭，需更換新內芯。附：膜組件工作性能與維護要求本裝置中的所有膜組件均為科研用膜（工業上膜組件的使用壽命因分離物系不同而受影響），為使其能較長時間的保持正常分離性能，請注意其正常工作壓力、工作溫度，并選取合適濃度的物料，并作好保養工作。（1）系統要求最高工作溫度：50℃正常工作溫度：5－45℃（2）膜組件性能預濾組件：濾芯材料為聚丙稀混纖，孔徑5μm（3）維修與保養a.實驗前請仔細閱讀“實驗指導書”和系統流程，特別要注意各種膜組件的正常工作壓力與溫度。b.新裝置首次使用前，先用清水進料10－20分鐘，洗去膜組件內的保護劑（為一些表面活性劑或高分子物質，對膜組件孔徑定型用）。c.實驗原料液必須經過5μm微孔膜預過濾（即本實驗裝置中的預過濾器）,防止硬顆粒混入而劃破膜組件。d．使用不同料液實驗時，必須對膜組件及相關管路進行徹底清洗。e.暫時不使用時，須保持膜組件濕潤狀態（因為膜組件干燥后，又失去了定型的保護劑，孔徑可能發生變化，從而影響分離性能），可通過膜組