DB-MFL多功能膜分離實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1. 了解不同膜分離工藝的原理、設(shè)備及流程。
2. 掌握 EM、UF、RO 和 NF 的適用范圍和對象。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1．微濾（EM）
微濾膜的微孔直徑為 0.22μm，當(dāng)膜的一面遇到具有一定壓力、含有一定懸浮顆粒物質(zhì)的液體時(shí)，粒徑>0.22μm 的懸浮顆粒物質(zhì)就被截流在膜的一面，粒徑<0.22μm 的懸浮顆粒物質(zhì)與水分子一起透過微濾膜排出。從而達(dá)到分離水體中部分懸浮顆粒物質(zhì)的目的。
實(shí)驗(yàn)采用含有少量懸浮顆粒物質(zhì)的水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過測定進(jìn)水和出水的濁度來表示微濾膜的處理效果。
2. 超濾（UF）
超濾膜的微孔直徑在 10nm—0.1μm，截流分子量在 2—5 萬，范圍根據(jù)需要進(jìn)行選擇。當(dāng)膜的一面遇到具有一定壓力、含有一定量顆粒物質(zhì)的溶液時(shí)，粒徑>膜孔徑的顆粒物質(zhì)就被截流在膜的一面。為了防止被截流下來的顆粒物質(zhì)越來越多而堵塞濾膜，往往采用動態(tài)過濾的方法進(jìn)行超濾，即在進(jìn)行超濾的同時(shí)，利用一股液體流連續(xù)沖刷膜表面的截留物，以保持超濾膜表面始終具有良好的通透性。因此，超濾膜設(shè)備的出水有二股，一股為透過液（凈水），一股為截留物液（濃水）。
超濾膜可以截留溶液中的細(xì)菌、病毒、熱源、蛋白質(zhì)、膠體、大分子有機(jī)物等等。實(shí)驗(yàn)采用含有少量染料物質(zhì)的水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過測定進(jìn)水、“凈水”和“濃水”的色度變化來表示超濾膜的處理效果。
3. 反滲透（RO）
反滲透膜的孔徑在 0.1—1nm 之間。反滲透技術(shù)是利用高壓液體的高壓作用，克服滲透膜的滲透壓，使溶液中水分子逆方向滲透過滲透膜到達(dá)離子濃度較低的一端，從而達(dá)到去除溶液中大部分離子的目的。
為了防止被截流下來的其他離子越積越多而堵塞 RO 膜，同樣采用動態(tài)的方法來進(jìn)行反滲透，即在進(jìn)行反滲透的同時(shí)，利用一股液體流連續(xù)沖刷膜表面的截留物，以保持反滲透膜表面始終具有良好的通透性。因此，反滲透設(shè)備的出水也有二股，一股為透過液（凈水），一股為截留物液（濃水）。
實(shí)驗(yàn)采用自來水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用在線電導(dǎo)儀測定進(jìn)水、“凈水”和“濃水”的電導(dǎo)率變化，表示反滲透膜的處理效果。
4. 納濾（NF）
納濾膜的孔徑范圍介于反滲透膜和超濾膜之間。納濾技術(shù)是從反滲透技術(shù)中派生出來的一種膜分離技術(shù)，是超低壓反滲透技術(shù)的延續(xù)和發(fā)展分支。一般認(rèn)為，納濾膜存在著納米級的細(xì)孔，可以截留 95％的最小分子約為 1nm 的物質(zhì)。
納濾膜的特點(diǎn)在于：較低的反滲透壓和較高的膜通透性，因此，可以節(jié)能；通過納濾膜的反滲透作用，可以去除多價(jià)的離子，保留部分低價(jià)的對人體有益的礦物離子。
為了防止被截留下來的其他離子越積越多而堵塞 NF 膜，同樣采用動態(tài)的方法來進(jìn)行反滲透，即在進(jìn)行反滲透的同時(shí)，利用一股液體流連續(xù)沖刷膜表面的截留物，以保持反滲透膜表面始終具有良好的通透性。因此，納濾設(shè)備的出水也有二股，一股為透過液（凈水），一股為截留物液（濃水）。
實(shí)驗(yàn)直接采用自來水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用在線電導(dǎo)儀來測定進(jìn)水、“凈水”和“濃水”的電導(dǎo)率變化，來表示納濾膜的處理效果�？梢圆捎迷游諆x或其他的化學(xué)方法來測定反滲透出水與納濾膜出水中的單價(jià)離子，二者加以比較，就可以知道納濾膜出水中保留了比反滲透出水中更多的有益礦物離子。
三、實(shí)驗(yàn)流程與設(shè)備
四、實(shí)驗(yàn)物料配比方法
1、微濾實(shí)驗(yàn)用水的準(zhǔn)備
對于微濾過程，可選用 1％濃度左右的碳酸鈣溶液作為實(shí)驗(yàn)采用的料液。透過液用燒杯接取，觀察它隨料液濃度或流量變化，透過液側(cè)清澈程度變化。
2、反滲透實(shí)驗(yàn)用水的準(zhǔn)備
反滲透可分離分子量為 100 級別的離子，學(xué)生實(shí)驗(yàn)自來水為料液，濃度分析采用電導(dǎo)率儀，即分別取各樣品測取電導(dǎo)率值，然后比較相對數(shù)值即可（也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)前做得的濃度－電導(dǎo)率值標(biāo)準(zhǔn)曲線獲取濃度值）。
3、超濾實(shí)驗(yàn)用水的準(zhǔn)備
本裝置中的超濾孔徑可分離分子量 5 萬級別的大分子，學(xué)生實(shí)驗(yàn)選用分子量為 6.7 萬－6.8 萬的牛血清白蛋白配成 0.02％的水溶液作為料液。
4、納濾實(shí)驗(yàn)用水的準(zhǔn)備
納濾實(shí)驗(yàn)用水的準(zhǔn)備與反滲透實(shí)驗(yàn)用水的準(zhǔn)備完全一樣。
五、實(shí)驗(yàn)步驟
根據(jù)上述的工藝流程圖結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，仔細(xì)了解設(shè)備的管路連接、流通方向、取樣位置，各個(gè)閥門的控制功能，各個(gè)壓力表所指示的位置，電氣控制箱中各控制開關(guān)所控制的對象，各顯示儀表所對應(yīng)的檢測點(diǎn)。
1. 微濾實(shí)驗(yàn)操作步驟
（1）向原水箱2中加入自來水，液位達(dá)到水箱液位的3/4。
（2）向水箱中加入適量碳酸鈣，配成濃度為0.01%-0.02%碳酸鈣溶液（原水濃度可跟據(jù)濁度計(jì)的量程做適當(dāng)調(diào)整），充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕訙y量原水濁度。
（3）關(guān)閉所有閥門。
（4）全開閥2、閥5、閥7，半開閥1。
（5）打開電源開關(guān),開啟不銹鋼水泵1，調(diào)節(jié)閥2，控制進(jìn)水流量。
（6）觀察濾液流量計(jì)，無氣泡且有濾液排出后，穩(wěn)定運(yùn)行1-2分鐘，從閥6對濾液進(jìn)行取樣，測量濾液的濁度。
（7）改變微濾進(jìn)水流量，對微濾出水進(jìn)行取樣。
（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉不銹鋼水泵1，關(guān)閉本次實(shí)驗(yàn)使用的所用閥門，關(guān)閉電源開關(guān)。打開水箱排空閥24，排走水箱中的液體，然后用把水箱清洗干凈。
2. 超濾實(shí)驗(yàn)操作步驟
（1）向原水箱2中加入自來水，液位達(dá)到水箱液位的3/4。
（2）向水箱中加入適量牛血清白蛋白，配成0.02％的水溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕印?br /> （3）關(guān)閉所有閥門。
（4）全開閥2、閥3、閥4、閥5、，半開閥1。
（5）打開電源開關(guān),開啟不銹鋼水泵1，調(diào)節(jié)閥2，控制進(jìn)水流量。調(diào)節(jié)閥4，使超濾膜的工作壓力控制在0.1Mpa。
（6）觀察濾液流量計(jì)，無氣泡且有濾液排出后，穩(wěn)定運(yùn)行1-2分鐘，從閥6對濾液進(jìn)行取樣，用分光光度計(jì)測量濾液的濃度。
（7）調(diào)節(jié)閥4，改變過濾壓力，對超濾出水進(jìn)行取樣測量。
（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉不銹鋼水泵1，關(guān)閉本次實(shí)驗(yàn)使用的所用閥門，關(guān)閉電源開關(guān)。打開水箱排空閥24，排走水箱中的液體，然后用把水箱清洗干凈。
3. 反滲透單元實(shí)驗(yàn)操作步驟
（1）向原水箱1中加入自來水，液位達(dá)到水箱液位的3/4。
（2）關(guān)閉所有閥門。
（3）全開閥11、閥12、閥13、閥14，閥19，半開閥9 。
（4）打開電源開關(guān),開啟不銹鋼水泵2，調(diào)節(jié)閥12，使反滲透膜的工作壓力控制在0.2Mpa。
（5）觀察凈水流量計(jì)，無氣泡且有濾液排出后，觀察凈水電導(dǎo)率的變化情況（實(shí)驗(yàn)過程中確保原水箱1中水位正常），當(dāng)凈水電導(dǎo)率穩(wěn)定后，記錄原水和凈水電導(dǎo)值。
（6）調(diào)節(jié)閥12，改變反滲透膜的工作壓力，重復(fù)步驟5。
（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉不銹鋼水泵2，關(guān)閉本次實(shí)驗(yàn)使用的所用閥門，關(guān)閉電源開關(guān)。打開水箱排空閥22，閥23，排走水箱中的液體。
4. 納濾單元實(shí)驗(yàn)操作步驟
（1）向原水箱1中加入自來水，液位達(dá)到水箱液位的3/4。
（2）關(guān)閉所有閥門。
（3）全開閥16、閥17、閥18、閥14，閥19，半開閥9 。
（4）打開電源開關(guān),開啟不銹鋼水泵2，調(diào)節(jié)閥18，使納濾膜的工作壓力控制在0.2Mpa。
（5）觀察凈水流量計(jì)，無氣泡且有濾液排出后，觀察凈水電導(dǎo)率的變化情況（實(shí)驗(yàn)過程中確保原水箱1中水位正常），當(dāng)凈水電導(dǎo)率穩(wěn)定后，記錄原水和凈水電導(dǎo)值。
（6）調(diào)節(jié)閥18，改變納濾膜的工作壓力，重復(fù)步驟5。
（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉不銹鋼水泵2，關(guān)閉本次實(shí)驗(yàn)使用的所用閥門，關(guān)閉電源開關(guān)。打開水箱排空閥22，閥23，排走水箱中的液體。
六、 注意事項(xiàng)
（1）每個(gè)單元分離過程前，應(yīng)用清水徹底清洗水箱和管道回路，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對于微濾組件可拆開膜外殼，直接清洗濾芯；對于超濾，納濾，反滲透膜組件則不可打開，否則膜組件和管路重新連接后可能造成漏水情況發(fā)生。
（2）每一學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后，先用清水清洗管路，然后在原水箱中配制 0.5-1％濃度的甲醛溶液，用水泵逐個(gè)將保護(hù)液打入各膜組件中，使膜組件浸泡在保護(hù)液中。
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1. 計(jì)算去除率，并對應(yīng)流量作圖；
2. 計(jì)算滲透通量，并對應(yīng)流量作圖。
3. 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理見表。
DB-MFL 多功能膜分離實(shí)驗(yàn)裝置
| 裝置特點(diǎn) |
1、加壓動力組件采用不銹鋼多級高壓離心泵，具有高壓力、高效率、耐腐蝕、自吸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，壓力、流量可自由調(diào)節(jié)。 2、整體結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，運(yùn)行體積小。 3、系統(tǒng)采用透明塑料管路及配件，承壓高、耐腐蝕、且密封性好。 |
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| 裝置功能 |
1、體現(xiàn)膜分離組件的基本結(jié)構(gòu)及流程。 2、可進(jìn)行超濾、微濾透、反滲納濾透、納濾4種膜分離工藝的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；掌握4種膜的適應(yīng)范圍和操作方法。 3、可根據(jù)進(jìn)水、濃水和凈水的流量及含鹽量，計(jì)算回收率、脫鹽率；研究影響反滲透膜分離性能的主要因素及其影響規(guī)律。 |
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| 主要配置 | 出水槽、原水槽、高壓泵、離心泵、預(yù)過濾器、反滲透膜組件、納濾膜組件、超濾組件、微濾膜組件、壓力表、液體流量計(jì)、壓力控制器、電導(dǎo)率儀、管路、閥門、高品質(zhì)鋁合金型材框架。 | |||
| 公用設(shè)施 |
水：裝置自帶水箱，連接自來水。實(shí)驗(yàn)時(shí)由水箱循環(huán)泵送入系統(tǒng)，循環(huán)使用。 電：電壓AC380V，功率2.0KW，標(biāo)準(zhǔn)三相四線制。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室需配置1～2個(gè)接地點(diǎn)（安全地及信號地）。 實(shí)驗(yàn)物料：自來水或聚乙二醇，外配設(shè)備：分光光度計(jì) |
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| 技術(shù)參數(shù) |
1、預(yù)過濾器：20英寸5μm粗濾器，數(shù)量2個(gè)。 2、反滲透膜組件采用采用4040型膜，膜直徑：φ100mm；長度：1014mm；脫鹽率：95%；最大壓力：3.16MPa。采用不銹鋼壓力容器。 3、超濾膜組件：聚丙烯中孔纖維，孔徑：0.01—0.3μm,孔隙率：50%-55%，截留分子量：5萬,使用溫度：44℃-73℃；最大工作壓力：4Kg/cm2，出水量為60-600L/h。 4、納濾膜組件采用4040型膜，不銹鋼外殼，進(jìn)水pH 值3.0—10，最高進(jìn)水溫度45-80℃。采用不銹鋼壓力容器。 5、 微濾膜組件：塊狀炭 + 工程塑料外殼，出水量250-2500L/H，孔徑0.2μm。 6、電導(dǎo)率儀測量：反滲透膜進(jìn)水、出口淡水、出口濃水，納濾膜進(jìn)水、出口淡水、出口濃水的濃度變化。共計(jì)6臺在線電導(dǎo)率儀，量程0-1999μS/cm。 7、微濾膜出水流量：管式流量計(jì)，測量范圍60-600L/h。 8、超濾膜淡水和濃水流量：管式流量計(jì)，測量范圍25-250L/h。 9、反滲透膜淡水和濃水流量：管式流量計(jì)，測量范圍16-160L/h。 10、納濾膜淡水和濃水流量：管式流量計(jì)，測量范圍16-160L/h。 11、壓力：不銹鋼指針防震壓力表，測量范圍0-0.6MPa和0-1.6MPa。 12、不銹鋼多級高壓離心泵：流量范圍1.0-2.5 m3/h ，揚(yáng)程40-102m，功率0.75KW。 13、不銹鋼離心泵：流量范圍0.5-3.5 m3/h，揚(yáng)程16-28m，功率0.55KW。 14、原水槽：容積80L，優(yōu)質(zhì)PP材質(zhì)，厚度8mm。 15、出水槽：容積80L，優(yōu)質(zhì)PP材質(zhì)，厚度8mm。 16、管路：透明，壁厚≥2.0mm，透明可視材質(zhì)。 17、壓力開關(guān)：0～0.6MPa，低壓保護(hù)，延時(shí)保護(hù)。 18、電壓：380V，總功率：2.0kW。 19、正泰電器：接觸器、帶燈開關(guān)、漏電保護(hù)空氣開關(guān)。 20、外形尺寸：2000×550×2000mm（長×寬×高），外形為可移動式設(shè)計(jì)，帶剎車輪，高品質(zhì)鋁合金型材框架，無焊接點(diǎn)，安裝拆卸方便，水平調(diào)節(jié)支撐型腳輪。 21、工程化標(biāo)識：包含設(shè)備位號、管路流向箭頭及標(biāo)識、閥門位號等工程化設(shè)備理念配套，使學(xué)生處于安全的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境中，學(xué)會工程化管路標(biāo)識認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生工程化理念。 |
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| 測控組成 | 變量 | 檢測機(jī)構(gòu) | 顯示機(jī)構(gòu) | 執(zhí)行機(jī)構(gòu) |
| 電導(dǎo)率 | 電導(dǎo)傳感器 | 電導(dǎo)率顯示儀 | 無 | |
| 流量 | 轉(zhuǎn)子流量計(jì) | 轉(zhuǎn)子流量計(jì) | 手動閥控 | |
| 膜分離壓力 | 指針式壓力表 | 壓力表就地顯示 | 無 | |