一、实验背景与目的
在现代工业和科研领域，膜分离技术因其高效、环保等优势而备受关注。其中，超滤作为压力驱动型膜过程之一，具有机械筛分的原理，主要用于截留溶液中的大分子物质。本实验旨在通过对聚乙二醇水溶液的超滤操作，使学生了解液相膜分离技术的特点，熟悉并掌握超滤膜分离的操作技能。
二、实验原理
超滤是一种筛孔分离过程，其分离原理主要包括以下几点：
机械筛分：超滤膜通过物理筛分的方式截留大于其孔径的分子或微粒。
膜表面及微孔内的吸附：溶质分子在膜表面和微孔内被吸附，有助于分离。
粒子大小与膜孔径比较：根据粒子的大小与膜孔径的关系，决定传质过程。 在超滤过程中，溶剂和小分子溶质可以在压力驱动下通过膜孔，而大分子物质则被截留，实现溶液的纯化或浓缩。
三、实验装置及流程
实验所用装置如图所示，包括料液储罐、泵、转子流量计、超滤膜组件以及各种阀和储液筒。具体流程如下：
准备阶段：将聚乙二醇配制成一定浓度的水溶液，置于料液储罐中。开启各阀门进行系统清洗。
循环操作：启动泵，使料液在系统中循环，调节至所需流量和压力，稳定一段时间后从取样口获取透过液和浓缩液样品进行分析。
结束实验：关闭泵，排空管路中的液体，用清洗水冲洗系统，最后加入保护液防止膜干燥。
四、实验步骤与方法
料液配置：将20000ppm的聚乙二醇溶解在装有35L去离子水的料液储槽中。
系统清洗：开启所有阀门，用清水对系统进行彻底清洗，排出清洗水。
检漏与运行：检查系统气密性，确保无泄漏。开启电源和阀门，调节至适当流量。
取样分析：在稳定操作30分钟后，分别从取样口取透过液和浓缩液，用比色法测定其浓度。
数据记录：记录各项操作参数，如流量、压力、温度等，以备分析。
五、实验结果与讨论
通过测定原料液、透过液和浓缩液的浓度，计算得到以下结果：
项目 浓度（mg/L） 原料液 2000 透过液 100 浓缩液 1900 通过数据分析发现，超滤膜对聚乙二醇的截留效果显著，达到了预期的分离目标。此外，实验还观察到操作压力和温度的变化对膜性能有显著影响。
六、结论
本次中空纤维膜分离实验充分验证了超滤技术的有效性，学生通过实际操作掌握了超滤膜分离的基本工艺和技巧。同时，实验也揭示了操作条件对膜分离性能的影响，为后续研究提供了参考依据。未来可以进一步优化实验条件，以提高分离效率和产品质量。
