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子任务3知识点2:膜分离技术.
选择原盐的主要标准: ⑴ 氯化钠含量要高,一般要求大于 95%;⑵ 化学杂质要少,Ca2+、Mg2+ 总量要小于 1%,SO42+要小于 0.5%;⑶ 不溶水的杂质要少;⑷ 盐的颗粒要粗。
2.粗制盐水的制备与 Mg2+去除的工艺流程(重点与难点)
外来蒸汽
过滤后盐水 脱SO24ˉ的淡盐水
自来水 氢氧化钠
3.Ca2+去除的工艺流程
折流反应槽
碳酸钠溶液 来自浮上澄清桶
M
板框压滤机
折流槽
来自浮上澄清桶 盐酸
去配水罐
去电解工序
后反应罐
盐水中间罐
中间盐水泵
凯膜过滤器
洗泥池
泥浆泵
压滤盐水罐
压滤盐水泵
精盐水罐
精盐水泵
图 1-41 Ca2+去除的生产工艺流程图
Ca2+去除的方法:
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl
4.膜分离技术
⑴ 膜分离的基础(难点)
膜分离:借助于膜而实现各种分离的过程称之为膜分离。
图 1-42 多孔膜
图 1-43 无孔膜
膜的种类繁多,大致可以按以下几方面对膜进行分类。 ①根据膜的材质,从相态上可分为固体膜和液体膜。 ②从材料来源上,可分为天然膜和合成膜,合成膜又分为无机材料膜和有机高分子膜。 ③根据膜的结构,可分为多孔膜和致密膜如图 1-47、1-48 所示。
图 1-47 多孔膜
图 1-48 无孔膜
④按膜断面的物理形态,固体膜又可分为对称膜、不对称膜和复合膜。对称膜又称均质膜。不 对称膜具有极薄的表面活性层(或致密层)和其下部的多孔支撑层。
⑤根据膜的功能,可分为离子交换膜、渗透膜、微孔过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、渗透汽化 膜、闸膜、气体渗透膜等。
⑥根据固体膜的形状,可分为平板膜、管式膜、中空纤维膜以及具有垂直于膜表面的圆柱形孔 的核径蚀刻膜,简称核孔膜等。
三、任务计划
根据决策方案的完成的工作要求和完成任务需要的时间要求,在教师的指导下,由组长负责组 织成员共同完成膜分离过程的工作计划。本次完成膜分离技术的理论技能培训工作任务需要 2 课时。
四、任务实施
根据本次粗盐水工作任务的计划进度要求,开始实施工作任务,首先需要了解膜分离的工作原 理与工作过程。
了解凯膜过滤器装置的组成、功能、工作原理与操作方法等,在认识其结构与原理的基础上, 与小组内的学生一起完成理论与操作技能的培训学习。如下:
多媒体教室
课堂讲授、讨论提问法
教学过程设计
一、任务资讯
1.膜分离装置的技术资料与图片。 2.一次盐水生产工艺流程图。 3.一次盐水生产仿真操作实训软件。
二、任务决策
通过对完成任务的工作条件、基本生产资料、完成后将获得的结果与过程的要求进行了逐一分 析,确定对粗盐水制备过程中的新生成的碳酸钙颗粒,将通过采用薄膜过滤器的方法实施分离操作, 达到完成粗盐水中所含的杂质碳酸钙颗粒的目的,因此,需要学习液体混合物中的颗粒的分离中的 膜分离的相关技术与操作方法。
(一)一次盐水的生产过程 1.生产原料—原盐
原盐:工业生产中使用的原料食盐称之为原盐。
表 1-8 从薄膜过滤器溢流而出的盐水质量指标
控制项目
指标要求
NaCl(g/l)
≥315
Na2CO3(g/l)(过量)
0.3~0.6
NaOH(g/l)(过量)
0.07~0.3
盐水温度(℃)
50 左右
ss
<1mg/l(Ca、Mg 固体物除外)
过程
进料
微孔过滤 (0.02~ 10um)
表 1-9 几种主要的膜分离过程
简图
推动力
压力差~ 100kPa
滤液(水)
传递 透过 机理 物 颗 粒 水、溶 大小、 剂 溶 形状 解物
截留 物
悬浮 物颗 粒、纤 维
膜类 型
多孔 膜
超滤 (0.001~ 进料 0.02um)
反渗透 (0.0001~ 进料 0.001um)
渗析
进料 扩散液
浓缩液 滤液
压力差 100 ~ 1000kPa
分 子 水、溶 物性、 剂 大小、 形状
胶体 非对 大分 称性 子(不 膜 同分 子量)
溶质(盐) 溶剂(水)
压力差 1000 ~ 10000kPa
溶剂 的扩 散传 递
水、溶 剂
溶质、 非 对 盐(悬 称 性 浮物 膜或 大分 复合 子、离 膜 子)
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案
淄博职业学院《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案
教师:
授课 时间 授课 班级 学习 内容
上课地点 子任务 3:一次盐水制备过程----知识点 2:膜分离技术
序号:
多媒体教室
学时
教学 目标
目标 群体 教学 环境 教学 方法 时间 安排
专业能力
压缩空气 三氯化铁 去中间反应罐
去洗泥池
配水罐
化盐泵
化盐池
粗盐水池
粗盐水泵
溶气罐
文丘里混合器 三氯化铁高位槽
浮上澄清桶槽
图 1-41 粗制盐水制备与 Mg2+去除的生产工艺流程图
Mg2+去除的方法
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl
净化液 接受液
浓度差
溶质 的扩 散传 递
低分 子量 物离 子
溶剂 分子 量>10 00
非对 称性 膜离 子交 换膜
电渗析 气体分离
﹣ ﹢
浓电解质 极
产品(溶剂)
电化学势
电解 质离 子的 选择 传递
电解 质离 子
非电 解质 大分 子物 质
离子 交换 膜
极
阴离子 交换膜
进
阳离子
料 交换膜
进气
渗余气
压力差 气体 渗透 难渗 均匀 1000 ~ 和 蒸 性 的 透 性 膜、复
◇能分析粗盐水精制的过程; ◇能分析膜分离的工作过程
方法能力
学会膜分离装置的选用和使用维护保养方法,完成任务小组内、外部资源协调使用 的方法。
社会能力
在进行化工工艺仿真实训过程中,要团结协作,完成膜分离装置分离悬浮物的工作 任务,能做到理论联系实际。
之前已学习了液体输送工作任务,熟悉了完成盐水输送工作任务需要的工作条件。为完成工作任务, 需要先学习一下膜分离装置的组成、结构、工作过程及其操作方法,通过反渗透装置的操作训练, 提高了学生的解决膜过滤的实际问题的能力,让学生学会完成生产任务的工作方法。
10000kPa 汽 的 气 体 的 气 合 膜
浓度差 扩 散 或 蒸 体 或 非 对
( 分 压 渗透 汽
蒸汽 称 性
差)
膜
渗透气
过程
进料
渗透汽化
简图
液膜(促进 传递)
内相
膜相
点 外相
溶质或溶剂 溶剂或溶质
推动力 分压差
传递 机理 选择 传递 (物 性差 异)
透过 截留 膜类
物