一、實驗背景與目的
在現代工業(ye) 和科研領域，膜分離技術因其高效、環保等優(you) 勢而備受關(guan) 注。其中，超濾作為(wei) 壓力驅動型膜過程之一，具有機械篩分的原理，主要用於(yu) 截留溶液中的大分子物質。本實驗旨在通過對聚乙二醇水溶液的超濾操作，使學生了解液相膜分離技術的特點，熟悉並掌握超濾膜分離的操作技能。
二、實驗原理
超濾是一種篩孔分離過程，其分離原理主要包括以下幾點：
機械篩分：超濾膜通過物理篩分的方式截留大於(yu) 其孔徑的分子或微粒。
膜表麵及微孔內(nei) 的吸附：溶質分子在膜表麵和微孔內(nei) 被吸附，有助於(yu) 分離。
粒子大小與(yu) 膜孔徑比較：根據粒子的大小與(yu) 膜孔徑的關(guan) 係，決(jue) 定傳(chuan) 質過程。 在超濾過程中，溶劑和小分子溶質可以在壓力驅動下通過膜孔，而大分子物質則被截留，實現溶液的純化或濃縮。
三、實驗裝置及流程
實驗所用裝置如圖所示，包括料液儲(chu) 罐、泵、轉子流量計、超濾膜組件以及各種閥和儲(chu) 液筒。具體(ti) 流程如下：
準備階段：將聚乙二醇配製成一定濃度的水溶液，置於(yu) 料液儲(chu) 罐中。開啟各閥門進行係統清洗。
循環操作：啟動泵，使料液在係統中循環，調節至所需流量和壓力，穩定一段時間後從(cong) 取樣口獲取透過液和濃縮液樣品進行分析。
結束實驗：關(guan) 閉泵，排空管路中的液體(ti) ，用清洗水衝(chong) 洗係統，最後加入保護液防止膜幹燥。
四、實驗步驟與方法
料液配置：將20000ppm的聚乙二醇溶解在裝有35L去離子水的料液儲(chu) 槽中。
係統清洗：開啟所有閥門，用清水對係統進行徹底清洗，排出清洗水。
檢漏與(yu) 運行：檢查係統氣密性，確保無泄漏。開啟電源和閥門，調節至適當流量。
取樣分析：在穩定操作30分鍾後，分別從(cong) 取樣口取透過液和濃縮液，用比色法測定其濃度。
數據記錄：記錄各項操作參數，如流量、壓力、溫度等，以備分析。
五、實驗結果與討論
通過測定原料液、透過液和濃縮液的濃度，計算得到以下結果：
項目 濃度（mg/L） 原料液 2000 透過液 100 濃縮液 1900 通過數據分析發現，超濾膜對聚乙二醇的截留效果顯著，達到了預期的分離目標。此外，實驗還觀察到操作壓力和溫度的變化對膜性能有顯著影響。
六、結論
本次中空纖維膜分離實驗充分驗證了超濾技術的有效性，學生通過實際操作掌握了超濾膜分離的基本工藝和技巧。同時，實驗也揭示了操作條件對膜分離性能的影響，為(wei) 後續研究提供了參考依據。未來可以進一步優(you) 化實驗條件，以提高分離效率和產(chan) 品質量。
