新型分离技术习题解答 - 第3章(2)

??cP∴?1.5?1???c?1?R????f???3003?1???0.51?J?25?0.51?12.75mh ????5000?1?0.97????5000?300?0.196MPa ∵???RT?c?8.314?293?58.5∴Jv?Lp??p?????30??1.5?0.196??39.12L/(m2h)

3∴1.5MPa时过程所需膜面积S?JJv?12.75?10?1R?10.97??39.12?326m2

（2）：设压强为3.0MPa时溶液的回收率为?3.0 根据第二章2-11题的解法求得R?0.99 ∴?3.0??cP?1???c?1?R????f??1R??300?1???5000?1?0.99??????10.99?0.84?J?25??0.84??21m3h

2∴Jv?Lp??p?????30??3.0?0.196??84.12L/(mh)

3∴3.0MPa时过程所需膜面积S?JJv?21?10??84.12?250m2

3-11在20℃下，用反渗透过程处理含硫酸钠7.6g/L的物料，可获得浓缩液及回用水。若处理流量为3 m3/h，过程的回收率为92.5％，盐截留率为R＝99.5％，操作压力为6.0MPa，水渗透系数为Lp=1.0 L/(m2·h·MPa)。计算反渗透过程的膜面积。 解：透过液浓度：

cP?cf?1?R??1????R?7.6?0.005??1?0.925??0.995?0.5g/L

∴???RT?c?8.314?293?7.6?0.5?1000?3?0.4717MPa 1102∴Jv?Lp??p?????1.0??6.0?0.4717??5.5283L/(mh)

32∴反渗透过程的膜面积S?JJv?3?10?0.9255.5283?502m

??

3-14采用醋酸纤维素中空纤维膜进行苦咸水脱盐实验，苦咸水中的含盐量以NaCl计为0.1%，所得通量为2000 L/(m2·d)，实际截留率为94％，传质系数为k=5.4×10-5m/s。试计算浓差极化比和表观截留率。 解：由式表观截留率Robs?1得：

1???1?R?R?exp?JVk???2000/1000??Robs?1?1???1?0.94?0.94??exp?5.4?10?5???0.91

?24?3600???6

?2000/1000???x?J?∴浓差极化比m?exp?v??exp?24?3600?1.5 ?5?xb?ck??1?5.4?10???

3-15在压力为1.0MPa时，利用直径为7.5cm的透析池，进行水透过膜的渗透实验，测得1小时后水的透过

量为4.6 mL。将浓度为10g /L蔗糖（MW=342g/mol）水溶液放入透析池的一个腔室内，已知该腔室体积为44 mL，另一腔室为纯水，进行渗透平衡实验，2小时后蔗糖室内的液体体积增加了0.57mL，而蔗糖的浓度下降了1.16 ％。试根据以上二个实验结果，计算膜的反射系数σ，水力渗透系数LP和溶质渗透系数ω。 解：水力渗透系数LP： Lp?V4.6??2.9?10?5cm3/(cm2sMPa) 2tSp1?3600??4?7.5?110?1000?0.07123MPa 342∵渗透压差???RTc?8.314?293?∵Jv?Lp??????0.57?1.793?10?6cm3/(cm2s) 22?3600??4?7.5JvLp1.793?10?62.9?10?5??0.86 ∴膜的反射系数????0.07123?310?44?10?1?1.16%?44.57?10342??????∵溶质通量JS?cS?1???Jv?????

2?3600??4?7.52∴溶质渗透系数??JS?cS?1???Jv?6.5?10?9mol/(cm2sMPa)

??

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3-17透系数LP等于2×108L／cm2·s·MPa，溶质的透过系数P为4×108L／cm2·s的反渗透膜，在操作压力为4.0MPa、水温为25℃条件下进行实验。试初步计算透过膜的水和溶质通量值。若进水浓度为6000m/L，试计算制成水的溶质脱除率。 解：溶液的渗透压：???iCRT?6000?0.082?298?2.51atm