分離與富集技術(shù)第三章膜分離

1、3.1概論概論膜的定義膜的定義：在一種流體相內(nèi)或兩種流體相之間有一薄層凝聚相物質(zhì)把流體相分隔成兩部分，這一薄層物質(zhì)就是膜。?膜分離膜分離：以固相膜作為選擇障礙層，利用膜的選擇性（孔徑大小），以膜的兩側(cè)存在的能量差作為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法。1膜分離的發(fā)展史2膜分離的特點(diǎn)膜分離的特點(diǎn)?操作在常溫下進(jìn)行；物理過程，不需加入化學(xué)試劑；?不發(fā)生相變化（因而能耗較低）；?在很多情況下選擇性較高；?濃縮

2、和純化可在一個(gè)步驟內(nèi)完成；?設(shè)備易放大，可以分批或連續(xù)操作。3膜的分類膜的分類?按孔徑大小：微濾膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜?按膜結(jié)構(gòu)：對(duì)稱性膜、不對(duì)稱膜、復(fù)合膜?按材料分：天然膜、合成有機(jī)聚合物膜、無機(jī)材料膜?多孔膜與致密膜：前者具有多孔性結(jié)構(gòu)，膜內(nèi)孔徑0.0520μm，如微濾膜、超濾膜、納濾膜，后者無多孔性結(jié)構(gòu)，其通過速率主要取決于擴(kuò)散速率，如反滲透膜、滲透蒸發(fā)幾種常見的膜幾種常見的膜：（1）對(duì)稱膜）對(duì)稱膜：結(jié)構(gòu)與方向無關(guān)的膜，孔徑

3、可一致，結(jié)構(gòu)可不規(guī)則（2）不對(duì)稱膜：）不對(duì)稱膜：由一個(gè)很薄但比較致密的分離層和多孔支撐層組成，此類膜具有高的傳質(zhì)速率和良好的機(jī)械強(qiáng)度，膜通量比對(duì)稱膜高10100倍。（3）復(fù)合膜：）復(fù)合膜：結(jié)構(gòu)與不對(duì)稱膜相似，其中選擇性膜層（活性膜層）沉積于具有微孔的支撐層表面。復(fù)合膜的性能不僅取決于具有選擇性的表面薄層，而且受微孔支撐層的影響。（4）無機(jī)膜）無機(jī)膜:化學(xué)穩(wěn)定性好、耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、化學(xué)溶劑；熱穩(wěn)定性好，耐高溫；通量較大，污染少；機(jī)

4、械強(qiáng)度高，使用周期長；允許條件苛刻的清洗操作(蒸汽滅菌、高壓反沖洗等)常見膜分離方法常見膜分離方法?按分離粒子大小分類：透析（Dialysis，DS）微濾（Microfiltration，MF）超濾（Ultrafiltration，UF）納濾（Nanofiltration，NF）反滲透（Reverseosmosis，RO）電滲析（Electrodialysis，ED）滲透氣化（Pervapation，PV）?按照截留分子量：微濾0.02

5、～10μm微孔濾膜的制備方法微孔濾膜的制備方法（1）相轉(zhuǎn)化法將配制好的制膜液，經(jīng)過濾、除氣后在金屬或玻璃上流延成薄層，在一定溫度、濕度下，讓溶劑蒸發(fā)而成膜；（2）燒結(jié)法取顆粒大小一定的膜材料細(xì)粉置于一定的模具內(nèi)，嚴(yán)格控制溫度和壓力，使細(xì)粉粒子表面由軟變?nèi)?，進(jìn)而互相粘結(jié)而形成多孔體，經(jīng)機(jī)械加工后制得濾膜；（3）溶出法本法是在制膜基材中混入某些可溶性固體細(xì)粉，成膜后用水或其他溶劑將其溶出，從而形成多孔膜。微孔濾膜的品種2反滲透反滲透——分離

6、溶劑分子與溶質(zhì)分子的方法新型膜分離技術(shù)，近二十年來取得很大進(jìn)展：19531960發(fā)明，首次用于海水淡化，與蒸餾法相比顯示出它的優(yōu)越性。?對(duì)海水和苦咸水的脫鹽淡化、鍋爐水處理、超純水制備、廢水凈化等，反滲透法有其它方法不可取代的優(yōu)勢(shì)。?已用于世界上最大的海水淡化廠，沙特的捷達(dá)廠，56800m3d反滲透的概念反滲透的概念?一種只能通過溶劑，而不能通過溶質(zhì)的膜即為理想的半透膜。?在一種容器中間設(shè)置半透膜，一邊加入溶液，一邊加入溶劑，此時(shí)溶劑自

7、發(fā)的穿過半透膜向溶液擴(kuò)散，這叫作滲透滲透，這個(gè)過程使得溶液液面升高，當(dāng)高壓（H）達(dá)到一定程度，抵消了溶劑向溶液流動(dòng)的趨勢(shì)，即達(dá)到平衡。H稱為溶液的滲透壓稱為溶液的滲透壓π。若在溶液液面加一個(gè)大于π的壓力P時(shí)，溶液中的溶劑將向相反的方向流動(dòng)，即從溶液中向溶劑中流動(dòng)，這就是“反滲透反滲透”（reverseOsmosis）。?基于此原理建立濃縮和純化的方法，叫反滲透工藝。反滲透工藝。?????乙酸纖維素與硝酸纖維素聚氯乙烯聚等四氟乙烯應(yīng)用：除