1、1什么是膜分離？膜材料為什么會(huì)有選擇滲透性？答：膜分離(Membrane Separation )是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)一定推動(dòng)力 的作用下，使原料中的某組分選擇性地透過(guò)膜，從而使混合物得以分離，以達(dá)到提純、濃縮等目的的分離過(guò)程。膜材料具有選擇透過(guò)性的原因：一是膜中分布有微細(xì)孔穴，不同的孔穴有選擇滲透性；二是膜中存在固定基團(tuán)電荷，電荷的吸附排斥產(chǎn)生選擇滲透性；三是被分離物在膜中的溶解擴(kuò)散作用產(chǎn)生選擇滲透性。2、膜分離設(shè)備的主要類型，其主要結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)？答：管式：管式膜組件由管式膜制成，管與管外分別走料液與透過(guò)液，管式膜的排列形式有列管、排管或盤(pán)管等。壓式：膜涂在管，料液由管走；外

2、壓式：膜涂在管外，料液由管外 間隙走。外壓管式:料液墊圈多通道組件優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，清洗方便，耐高壓，適宜于處理高黏度及固體含量較高 的料液。缺點(diǎn)：管式膜組件的缺點(diǎn)是單位體積膜組件的膜面積少，一般僅為33330，保留體積大，壓力降大，除特殊場(chǎng)合外，一般不被使用。 中空纖維式：有數(shù)百上萬(wàn)根中空纖維膜固定在圓形容器構(gòu)成，徑為40-80um膜稱中空纖維膜，0.25-2.5mm膜稱毛細(xì)管膜。前者耐壓，常用于反滲透。后者用于微、超濾。料液流向：采用壓式時(shí)為防止堵塞，需對(duì)料液預(yù)處理去固形微粒，采用外壓式時(shí)，凝膠層控制 較困難。因5一屹中空蚪維衣雄也好優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備緊湊，單位設(shè)備體積的膜面積大（高達(dá)16

3、00030000 ）缺點(diǎn)：中空纖維徑小，阻力大，易堵塞，膜污染難除去，因此對(duì)料液處理要求高。 平板式：這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框壓濾機(jī)類似，由膜、支承板、隔板交替重疊 組成。濾膜復(fù)合在剛性多孔支撐板上，料液從膜面流過(guò)時(shí)，透過(guò)液從支撐板的下部孔道中匯 集排出。為減小濃差極化，濾板的表面為凸凹形，以形成湍動(dòng)。濃縮液從另一孔道流出收集。優(yōu)點(diǎn)：組裝方便，膜的清洗更換容易，料液流通截面較大，不易堵塞，同一設(shè)備可視生產(chǎn)需要組裝不同數(shù)量的膜。缺點(diǎn)：需密封的邊界線長(zhǎng) 卷式（螺旋式）：將膜、支撐材料、膜間隔材料依次疊好，圍繞一中心管卷緊即成一 個(gè)膜組。料液在膜表面通過(guò)間隔材料沿軸向流動(dòng)，透過(guò)液沿螺旋形流向中心

4、管。優(yōu)點(diǎn)：目前卷式膜組件應(yīng)用比較廣泛、與板框式相比，卷式組件的設(shè)備比較緊湊、單 位體積的膜面積大，湍流狀況好，適用于反滲透；缺點(diǎn):清洗不方便，尤其是易堵塞，因而限制了其發(fā)展。oat過(guò)遮離通道燦忸牡堆道過(guò)潴旌導(dǎo)層通道展圖17-24肚式船血啊的構(gòu)磧 Amicon, ifiift島世01mm,廉大操作壓力0.86 MPa型式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)管式易清洗，無(wú)死角，適宜于處理含固體較多 的料液，單根管子可以調(diào)換保留體積大，單位體積中所含 過(guò)濾面積較小，壓力降大中空纖維式保留體積小，單位體積所含過(guò)濾面積大， 可以逆洗，操作壓力較低，動(dòng)力消耗較低料液需要預(yù)處理，單根纖維損 壞時(shí)需調(diào)換整個(gè)模件螺旋卷繞式單位體積中所含過(guò)

5、濾面積大， 換新膜容易料液需預(yù)處理，壓力降大，易污 染，清洗困難平板式保留體積小，能量消耗界于管式和螺旋卷 繞式死體積大3、電滲析工作原理？答：電滲析是在直流電場(chǎng)的作用下，利用待分離分子的荷點(diǎn)性質(zhì)和分子大小的差別，以外電場(chǎng)電位差為推動(dòng)力， 利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性（即陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，陽(yáng)膜只允許陰離子通過(guò)），從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作；電滲析系統(tǒng)由一系列陰、陽(yáng)膜交替排列于兩電 極之間組成許多由膜隔開(kāi)的小水室，如圖9-1所示。當(dāng)原水進(jìn)入這些小室時(shí)，在直流電場(chǎng)的作用下，溶 液中的離子作定向遷移。陽(yáng)離子向陰極遷移，陰離 子向陽(yáng)極遷移。但由于離子交換膜具有選擇透

6、過(guò) 性，結(jié)果使一些小室離子濃度降低而成為淡水室， 與淡水室相鄰的小室則因富集了大量離子而成為 濃水室。從淡水室和濃水室分別得到淡水和濃水。 原水中的離子得到了分離和濃縮，水便得到了凈 化。4、膜污染的控制方法及膜的清理方法？答：膜污染控制方法：膜材料的選擇，膜孔徑或截留分子量的選擇，膜結(jié)構(gòu)的選擇；溶液中 鹽濃度的影響，離子強(qiáng)度，溶液濃度，溶液的pH值；溫度，亞青與料液流速，溶液與膜接觸時(shí)間；組件結(jié)構(gòu)選擇，膜表面粗糙程度。清洗方法：（1）物理清洗法：海綿球擦洗、等壓清洗、熱水法、反沖洗和循環(huán)清洗（2）化學(xué)清洗法：利用NaOH、酸、表面活性劑、酶、氧化劑、有機(jī)溶劑等作為清洗劑清洗；（3）其他方法：

7、電場(chǎng)過(guò)濾、脈沖電解清洗、電滲透清洗等5、制備無(wú)機(jī)膜常用的方法？答：無(wú)機(jī)膜的制備方法很多，應(yīng)根據(jù)制膜材料、膜及載體的結(jié)構(gòu)、膜孔徑大小、孔隙率和膜 厚度不同而選擇有工業(yè)應(yīng)用前景的制備方法主要有：固態(tài)離子燒結(jié)法、溶膠-凝膠法、薄膜沉積法、陽(yáng)極氧化法、相分離 -瀝濾法、熱分解法、水熱法等等。一、固態(tài)粒子燒結(jié)法固態(tài)粒子燒結(jié)法是將無(wú)機(jī)粉料微小顆粒或超細(xì)顆粒（粒度0.110 ym）與適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)混合分散形成穩(wěn)定的懸浮液，成型后制成生坯，再經(jīng)干燥，然后在高溫（10001600OC）下進(jìn)行燒結(jié)處理，這種方法不僅可以制備微孔瓷膜或瓷膜載體，也可用于制備微孔金屬膜。二、溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是合成無(wú)機(jī)膜的一種重要方

8、法，目前國(guó)外材料科學(xué)家之所以對(duì)此法產(chǎn)生濃厚 興趣，不僅是因?yàn)檫@種工藝可以制得孔徑小（1.05.0 nm）、孔徑分布狹窄的瓷膜，而且許多單組分和多組分金屬氧化物瓷膜都可用這種工藝制得。這種瓷膜作為控制層既可用于超濾和氣體分離，經(jīng)修飾后也可以作為催化膜用于膜反應(yīng)器，充分顯示出溶膠-凝膠法的廣泛應(yīng)用前景。三、薄膜沉積法薄膜沉積法是指用濺射、離子鍍及氣相沉積等方法，將膜料沉積在載體上制造薄膜的方法。 薄膜沉積過(guò)程大致分為兩個(gè)步驟：一是膜材料（膜料）的氣話，二是膜料的蒸汽依附于其他材料制成的載體上形成薄膜。例如，濺射鍍膜是在低氣壓下，讓離子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下轟擊膜料，使表面原子相繼逸出，沉積在載體上形成薄

9、膜。四、陽(yáng)極氧化法陽(yáng)極氧化法是目前制備多孔氧化鋁膜的重要方法之一。該法的特點(diǎn)是，制得的膜的孔徑是同向的，幾乎相互平行并垂直于膜表面，這是其他方法難以達(dá)到的。陽(yáng)極氧化過(guò)程的基本原理是： 以高純度的合金鋁箔為陽(yáng)極， 并使一側(cè)表面與酸性電解質(zhì)溶 液接觸，通過(guò)電解作用在此表面上形成微孔氧化鋁膜， 然后用適當(dāng)?shù)姆椒ǔノ幢谎趸匿X 載體和阻擋層，便得到孔徑均勻、孔道與膜平面垂直的微孔氧化鋁膜。五、相分離-瀝濾法相分離-瀝濾法可以制備微孔玻璃膜、復(fù)合微孔玻璃膜和微孔金屬膜。六、熱分解法熱分解法是在惰性氣體保護(hù)或真空條件下，高溫?zé)岱纸鉄峁绦跃酆衔铮缋w維素、酚醛樹(shù)脂、聚偏二氯乙烯等，可制成碳分子篩膜（MSC

10、M ）。碳分子篩膜由于其孔徑大小與氣體分子尺寸相近，氣體因分子大小不同而被分離，因此有極高的選擇性。七、水熱法分子篩膜作為復(fù)合膜的控制層來(lái)使用，由于其具有均勻的孔徑， 且孔徑大小與分子尺寸相近，氣體因分子大小不同而被分離，這種由分子篩分機(jī)制控制的選擇性是微孔膜中最高的。分子篩膜的研究目前還處于試驗(yàn)階段，其合成方法基本上分兩類：（1）將事先合成好的分子篩埋在相對(duì)非滲透性的基質(zhì)中成膜。（2）在多孔載體的孔口或次孔口原位水熱合成分子篩膜。它是將載體預(yù)處理后，浸在由水玻璃、氫氧化鈉和水配成的溶液中，經(jīng)水熱處理后在氧化鋁瓷板表面析出分子篩。6、膜集成技術(shù)對(duì)海水淡化的示意圖，每一操作單元所起的作用？7、分

11、置式和一體式膜生物反應(yīng)器的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)？膜生物反應(yīng)器原理：膜反應(yīng)器將生物反應(yīng)器和膜分離過(guò)程結(jié)合的一種新型工藝, 點(diǎn)就是采用膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)生物處理中的二沉池。生物降解，同時(shí)生物反應(yīng)器的混合液在膜的兩側(cè)壓力差的作用下， 溶質(zhì)透過(guò)膜，即為處理后出水。 微生物及大分子溶質(zhì)被膜截留， 理出水的分離過(guò)程。分置式膜生物反應(yīng)器： 優(yōu)點(diǎn)：1）2）3）4）缺點(diǎn)：1）其最大的特 污水中的污染物首先在生物反應(yīng)器中進(jìn)行 水和小于膜孔徑的小分子 從而替代沉淀池完成其與處膜組件與生物反應(yīng)器之間的相互影響小 單位面積膜的水通量大 運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作管理容易 易于膜的清洗、更換和增設(shè) 為減少污染物在膜表面的沉積，需要較高的

12、膜面流速，般為 68Kw ?h/m3要較高的流量，能耗很高，因而配置的超濾循環(huán)泵需2）循環(huán)泵的高剪切力會(huì)引起生物絮體的破壞，導(dǎo)致生物活性的降低。 一體式膜生物反應(yīng)器：優(yōu)點(diǎn)：1）體積小，整體性強(qiáng)。膜組件直接置于生物反應(yīng)器中，大大減少了占地面積。2）運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)用低，膜表面的錯(cuò)流是靠空氣攪動(dòng)產(chǎn)生的，混合液隨氣流向上流動(dòng), 在膜表面產(chǎn)生剪切應(yīng)力，在這種剪切應(yīng)力的作用下，沉積在膜表面的顆粒容易脫離膜表面, 因而不需要功率較大的循環(huán)泵。缺點(diǎn)：1）需要定期將膜組件取出生物反應(yīng)器進(jìn)行化學(xué)清洗，因而管理方面上不及分置式2）出水不連續(xù)3） 單位膜面積的產(chǎn)水量較低，一般僅為5-10L/m2 ?h9、計(jì)算題：通量、截留率的計(jì)算答：透過(guò)性能能夠使被分離的混合物有選擇的透過(guò)是分離膜的最基本條件。表征膜透過(guò)性能的數(shù)是透過(guò)速率，是指單位時(shí)間、單位膜面積透過(guò)組分的通過(guò)量，對(duì)于水溶液體系,又稱透水率或水通量，以J表示。式中：J透過(guò)速率,VA tm3/(m2 h)或 kg/(m2 h);V透過(guò)組分的體積或質(zhì)量，m3或kg;A 膜有效面積,m2；t操作時(shí)間,h。膜的透過(guò)速率與膜材料的化學(xué)特性和分離膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)，且隨操作推動(dòng)力的增加 而增大。此參數(shù)