一、實驗原理

1.掌握簡易的實驗室超濾膜組件封裝的操作技術(shù)；

2.掌握中空纖維膜滲透通量和分離效率的方法。

二、實驗原理

膜的性能包括物理化學(xué)性能和分離透過性能。膜的物理化學(xué)性能是指承壓性、耐溫性、耐酸堿性、抗氧化性、耐生物與化學(xué)侵蝕性、機械強度、膜的厚度、含水量、毒性、生物相容性、親水性和疏水性、孔隙率、電性能、膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)以及膜的平均孔徑等。膜的分離透過特性主要是指滲透通量和分離效率。

超濾膜分離基本原理是用壓力差作為推動力，利用膜孔的滲透和截留性質(zhì)，使不同的組分實現(xiàn)分離，因此要達到良好的分離目的，要求被分離的組分間相對分子質(zhì)量至少要相差一個數(shù)量級以上。超濾膜分離的工作效率以滲透通量和分離效率作為衡量指標(biāo)。膜通量計算如下式：

式中，J為膜的滲透通量（通常純水通量）（L/m2h，0.1 MPa）；

S為中空纖維膜的有效面積（外壓法為膜外表面積，內(nèi)壓法為膜內(nèi)表面積）（m2）；

V為透過液體的體積（L）；t為時間（h）。

組分截留率的定義如下：

式中—R為截留率；

C0為原溶液濃度；

C1為透過液濃度。

將中空纖維膜封成膜組件后，進行中空纖維膜的通量與截留率的。進料液可以從膜的內(nèi)表面透過膜，也可以通過膜的外表面透過膜，因此水通量和截留率的方式分為內(nèi)壓法和外壓法，如圖3所示。另一方面，根據(jù)料液在膜組件中流動方式的不同，水通量和截留率的方式又可以分為：錯流法和死端法。綜上所述，中空纖維膜的水通量和截留率的方式可以分為：內(nèi)壓錯流法、外壓錯流法、內(nèi)壓死端法和外壓死端法，如圖4所示。本實驗中中空纖維膜的通量和截留率用的都是內(nèi)壓錯流過濾，如下圖所示。

三、實驗原料和設(shè)備

1. 原料：

（1）組裝膜組件所需材料 中空超濾纖維膜；塑料管；尼龍（1010）管；一次性紙杯；哥倆好膠；705膠；膜組件封裝專用樹脂。

（2）水通量和截留率所需材料 碳素墨水；量筒；塑料量杯；菌種瓶。

2. 設(shè)備：防震壓力表；不銹鋼球形閥門；輸液泵；三通；變徑；PU管。

中空纖維超濾膜的制備與性能的實驗中，我了解了中空纖維膜的制備方法，熟悉了實驗設(shè)備，也了解到利用中空纖維膜超濾的原理，水通量和截留率測定的原理。在做實驗的時候，查了一些資料，更加明白中空纖維膜和我們的生活密密相關(guān)，例如咱們喝的水通常要就行過濾處理，就會用到該膜，而膜技術(shù)在國內(nèi)已開始廣泛應(yīng)用，膜技術(shù)推廣也已進入成熟期，采用膜技術(shù)進行污染物與水分子進行分離，可將寶貴的水資源進行二次利用，同時污染物中的貴重金屬離子也可以過濾濃縮回收使用，經(jīng)濟效益十分可觀，知名石化、羊絨制造、飲料、醫(yī)藥、城市污水處理等單位已大規(guī)模應(yīng)用，不占地，不耗費能源，投資收益明顯，前景極為廣闊。例如在發(fā)酵液除菌過濾發(fā)酵，液菌體濃縮回，用果酒、藥酒、低度白酒的澄清過濾除濁，茶飲料、果飲料澄清過濾濃縮，中藥提取液的分離和精制，高濃度高黏度溶液過濾，城市污水回收，住宅小區(qū)或大樓中水回用，自來水、地下水除菌除濁凈化，反滲透系統(tǒng)的前級預(yù)處理，海水淡化前級預(yù)處理，餐飲行業(yè)自來水凈化。