膜分离技术概述和基本理论
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢膜的分离性能 1.分离效率： 2.渗透通量： 3.通量衰减系数：
五、表征膜性能的参数
➢ 膜的分离性能 1.分离效率： 截留率 表观截留率
2.渗透通量： 3.通量衰减系数：
R
1c p cw
100
%
R
1
cp cw
100
%
Re
1 c p cb
100
%
Re 1
cp cb
100
%
Jw=V/St
Jt=J1tn
• 采用逆洗（让逆流液以进料液相反得方向间歇地 流入膜系统）
• 超声波处理膜或进料液（促进溶质的均匀扩散） • 增加液体的湍流程度（在进料通道口设置静态搅
拌器、金属管或流化床等均可增加液体的湍流程 度） • 改变操作方式（切向流式或错流过滤） • 改善膜的性能
（二）膜的压实
• 当反渗透压力较高时，会使膜产生变形， 不透过物在膜表面沉积而被压实，影响透 过的通量。
第二节 反渗透分离技术
• 一、反渗透基本概念 • 渗透：溶剂分子从纯溶剂侧经半透膜渗透到溶液侧。 • 渗透压：渗透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分
子不再渗透为止，此时即达平衡。平衡时膜两侧的压差。 • 反渗透：溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧渗透。
渗
渗透平
反渗透
透
衡
渗透压
施加外
（ Δπ ）
压
（P）
重视。 • 20世纪60年代中期，膜分离技术的发展进入了新时代。
Reid、Sourirajan等 。 • 20世纪80年代以来，膜技术进入高速发展阶段。 • 20世纪90年代以来，膜技术的发展相对较为平稳。 • 21世纪是膜科学与技术大显身手的时代，新的膜及膜集成
工艺技术将进一步持续发展
二、膜种类
膜分离技术概述和基本理论
第一节 概 述
• 膜分离技术：借助于膜而实现分离的过程 • 膜过程是相对简单的过程 • 分离条件温和、流程简单、能耗低 • 膜：两相之间的一个不连续区间
第一节 概 述
• 一、膜分离技术的发展简史 • 1784年，法国学者Abble Nelkee发现水能自然地扩散到
装有酒精溶液的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象。 • 1855年，Fick制成超滤半透膜。 • 1861年，Thomas Graham发现了透析现象，引起对膜的
六、膜分离技术的原理
• 用天然的或人工合成的膜，以外加压力或 化学位差为推动力，对双组分或多组分的 溶质和溶剂进行分离、分级、提纯或富集 的方法，统称膜分离法。
七、膜分离的优点
在常温下进行
有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果 汁、酶、蛋白的分离与浓缩
无相态变化
保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的 1/3-1/8
• 近年来，用于RO的CA膜有被性能更好的芳 香聚酰胺复合膜取代的趋势。
聚砜酰胺(PSA)的结构与制备
[N H
S O 2
N H C O C O ]n
主链含有-SO2-基团的一类高分子聚合物，主链上 的硫原子和苯环形成共轭结构，因而有良好的耐 热性、耐辐射性、抗蠕变性能
• 合成方法：由二氨基二苯砜与间苯二酰氯低温溶 液缩聚或间苯二酸高温缩聚
2.致密膜（Dense Membranes） 又称均质膜 呈一层均匀的薄膜，无多孔性结构，类似于一团纤维，物质仅从高分子
链段之间的自由空间通过。
3.不对称膜（Asymmetric Membranes）由一个很薄的，但比较致密的分 离层和多孔支撑层组成。支撑层孔径（100~200 μm）比分离层（0.1~1 μm）大。
并通过毛细孔而流出。 • 当膜表面有效孔径等于或小于纯水层厚度t的2倍
时透过的是纯水，大于2倍则溶质也将通过膜。-临界孔径 2t. • 为膜材料的选择与膜的制备提供了理论依据
优先吸附—毛细孔流动模型示意图
溶解－扩散模型
• 此模型认为膜是一种完全致密的中性界面， 是非多孔性的
a. 渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解 b. 渗透物在化学位差的推动下靠分子扩散通
• 1.按膜的性质分：天然膜和合成膜。 • 2.按膜的结构分：多孔膜、致密膜和液膜。 • 3.按膜的作用机理分：吸附性膜、扩散性膜、
离子交换膜、选择渗透膜和非选择性膜等。
几种常见的膜
1.多孔膜（Porous Membranes）膜内的孔一般为0.05~20 μm。 对混合组分的分离是根据孔径和颗粒大小按照筛分原理进行
三、膜材料
有机膜材料 1．纤维素衍生材料：醋酸纤维素、硝酸纤维
素等。 2. 聚砜:性能优于纤维素 3. 其它高分子材料：较高的机械强度，耐pH
范围宽及较耐高温 无机膜材料 金属、金属化合物、陶瓷、玻璃以及沸石等。
醋酸纤维素膜材料的特点
（1）同时兼有滤液流量高和截留性能好两大优点。 （2）原料来源丰富，价格低廉，可生物降解。 （3）不耐高温，耐游离氯低于1 mg/kg，耐pH 2~8。 （4）易被细菌和酶所降解。 （5）压力长时间作用下膜结构会变得紧密而使截留
基上的原子形成氢键，而原来水分子间形成的氢 键被断开，水分子解离出来和羰基上的原子形成 新的氢键。 • 膜的多孔层存在大量的毛细管水，水分子能畅通 流出膜外-孔穴扩散
优先吸附毛细管流模型
• 由Sourirajan提出 • 当水溶液与亲水的膜接触时，因膜吸附水而排斥
溶质，故在膜表面形成一层纯水层； • 这层水在外加压力作用下进入膜表面的毛细孔，
水 盐溶液
半渗透膜
水
盐溶液
反渗透是利用反渗透膜选择性的只能透过溶 剂（通常是水）的性质，对溶液施加压力以克服 溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中 分离出来的过程。
促使水分子透过的推动力称为渗透压
反渗透的最大特点就是能截留绝大部分和溶剂分子大小同一数量级 的溶质，而获得相当纯净的溶剂（如水）。
（二）聚酰胺膜
•聚酰胺是含酰胺链段一CO—NH一的一系列聚合物
•主要有： 芳香族聚酰胺 聚哌嗪(qin)酰胺 聚砜酰胺
•脱盐率高，膜通量大 •耐压密性和热稳定性较好 •具有优良的化学稳定性
芳香聚酰胺的结构与制备
[H N
N HC O
C O ]n
• 合成方法：以Du Pont公司的Nomex为例， 是由间苯二胺和间苯二酰氯低温缩聚而得。
• 公司开发的新型无机陶瓷超滤膜，能在很大程度上取代 目前的过滤、蒸发、精馏等传统的分离技术，实现无相 变分离净化。
• 无机陶瓷超滤膜是固态膜的一种，主要是Al2O3，ZrO2， TiO2和SiO2等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2-50nm。
• 无机膜具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂； 机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温； 孔径分布窄，分离效率高等特点。在食品工业、生物工 程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金行业等重要 行业有着极其广泛的应用前景。
过膜 c. 渗透物在膜的透过液侧解吸 • 第二阶段决定了膜的透过速率，速率=推
动力/阻力
四、影响反渗透操作的因素
• （一）浓度差极化 ：在边界层附近形成一种浓度 梯度，紧靠于膜表面的溶质浓度最大，这种浓度 梯度就称为浓差极化
渗透液
对流 Cw
扩散
截留液 Cb
边界层厚度δ 图2-5 膜浓差极化模型
• 浓差极化边界层的形成产生的后果：
4.复合膜(Composite Membranes) 膜的选择性膜层（活性膜层）沉积于 具有微孔的支撑层表面上，就像非对称性膜的连续性表皮，只是表层 与底层是不同的材料，而非对称膜是同一材料
5.无机膜(Inorganic Membranes) 无机膜是一类较新的膜。
不对称膜结构
组分的通量 与膜厚成反 比，所以要 得到高通量， 真正起选择 作用的膜层 应尽可能薄。
降低了透水速率和膜系统的分离能力。
• 边界层阻力要比膜阻力大得多，而且还 会逐渐成为阻止渗透的主要阻力，因此 会严重影响流体的透过速率。
• 由于边界层的存在也增加了对溶剂及小 分子溶质渗透的阻力，因此整个膜系统 的分离能力受到很大的影响。
控制浓差极化的措施
• 预过滤能去除微粒状物质，降低待阻留溶质的浓 度。
• 改进的方法：提高膜的机械强度，减少膜 的变形。同时定期对膜进行反冲洗，恢复 膜原有的孔隙。
（三）膜的降解
•化学降解: 由于膜在碱性及强酸性液体影响 下所造成膜材料的水解。 避免方法：pH调节
选用化学性能稳定的膜材料 •生物降解: 是微生物在膜上繁殖的结果，可 用清洗或消毒的方法进行处理。
（四）膜的结垢
工作原理：
•脱 硫过滤机主要包括转子、料浆斗、真空系统、 清洗系统。工作时浸没在料斗中的过滤板在真空 力和毛细作用下，表面吸附成一层物料，滤液通 过滤板至排液罐，干燥区滤饼继续在真空力的作 用下脱水。过滤机的滤饼干燥后通过刮刀卸料， 卸料后进入反洗区，通过水或蒸汽清洗滤板，从 而完成一个工作循环。在过滤机运行7个小时后采 用 超声波和低浓度酸混合清洗，以保持过滤机的 高效运行。
量和较好的截留性能。 （2）能耐75℃的高温；耐pH范围宽，达pH
1~13。 （3）耐氯性强，耐游离氯高达50 mg/kg。 （4）耐压不高，一般低于0.17 MPa。
五、表征膜性能的参数
➢膜的物化稳定性：膜的强度、允许使用的压 力、温度、pH以及对有机溶剂和化学药品 的耐受力，是决定膜使用寿命的主要因素。
•真空脱硫过滤机是集陶瓷微孔、超声波技术、自 动化控制为一体的新型高效、节能固液分离设备。 •其利用纳米陶瓷作为过滤介质，在毛细作用下， 使水和还原剂顺利通过，而空气和硫泡沫颗粒被 过滤出来。 •结合真空力的作用，过滤机产生的硫沫可直接装 袋或再进行熔硫；过滤液含固量极大降低，可直 接回脱硫系统使用。
（一）纤维素膜
•纤维素是资源最为丰富的天然高分子 •常用做膜材料的是纤维素衍生物 醋酸纤维素CA 三醋酸纤维素CTA
优势：具有较好的亲水性，从而使膜具有较高的膜通量和较好的抗污染性 缺点：pH值适用范围窄，在pH3-7的范围内适用 使用温度低，耐微生物降解性差 耐压密性差
纤维素类膜材料的性能与取代基团的种类和取代度密切相关，可通过调节 取代基团的种类和数量，在一定程度上改进该类材料及由其所制得的膜的 性能
无机膜具有一些突出的优点： （1）化学稳定性好，能耐强酸、强碱、化学溶剂和
强氧化剂。 （2）热稳定性好，耐高温。 （3）通量较大，污染少。 （4）机械强度高，使用周期长。 （5）允许使用条件苛刻的清洗操作（如蒸汽灭菌和
高压反冲洗等）。 无机膜有致密膜、多孔膜和复合非对称修正膜三种。
无机多孔膜的三种结构
无化学变化
典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染
选择性好
可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能
适应性强
处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方 便，易于自动化
八、膜分离技术在食品加工领域中 的应用概况
• （一）膜分离技术在饮料工业的应用 • （二）膜分离技术在乳品工业中的应用 • （三）膜技术在大豆蛋白分离中的应用 • （四）膜分离技术在食品色素精制生产中的应用 • （五）膜分离技术在酒类酿造工业中的应用 • （六）膜分离技术在酱油、食醋生产中的应用 • （七）膜分离技术在酶制剂工业中的应用
二、反渗透膜的透过机理
• （一）氢键和结合水－孔穴有序扩散模型 • （二）优先吸附毛细管流模型 • （三）溶解－扩散模型
氢键和结合水－孔穴有序扩散模型
• Reid针对醋酸纤维素膜提出的 • 水与醋酸纤维素羰基上的氧原子形成氢键而构成
结合水 • 结合水占满孔径 • 在压力作用下，溶液中的水分子与醋酸纤维素羰
• PSA膜有良好的化学稳定性，特别是优良的抗氧 化性
六、反渗透膜组件
CA膜的结构及合成
[
H
H OR
OR H H
H
H
O
O
CH2OH
CH2OH O
H
OR H
O]
Hn
H OR
• 合成方法:由纤维素与乙酸酐-乙酸混合物(或乙酰 氯)反应制备,以H2SO4为催化剂(也可用HClO4,BF3 等).
• 醋酸纤维素是纤维素酯中最稳定的物质.
• 酯化过程伴随主链断裂.所以CA的n=100~200
• 膜垢主要是由悬浮物、离子化合物或盐类 物质构成。
• 悬浮物可通过预处理除去，离子化合物、 盐类物质可通过螯合法除去。
五、反渗透所用的膜
• 对反渗透膜的基本要求是透水率大，脱除 率高；膜耐压性能高，致密性好，化学稳 定性好，能在较高温度下使用，以及抗污 染性能好等。
• （一）纤维素膜 • （二）聚酰胺膜 • （三）复合膜
五、表征膜性能的参数
➢ 膜的分离性能 1.分离效率： 截留率 表观截留率
2.渗透通量： 3.通量衰减系数：
R
1c p cw
100
%
R
1
cp cw
100
%
Re
1 c p cb
100
%
Re 1
cp cb
100
%
Jw=V/St
Jt=J1tn
• 采用逆洗（让逆流液以进料液相反得方向间歇地 流入膜系统）
• 超声波处理膜或进料液（促进溶质的均匀扩散） • 增加液体的湍流程度（在进料通道口设置静态搅
拌器、金属管或流化床等均可增加液体的湍流程 度） • 改变操作方式（切向流式或错流过滤） • 改善膜的性能
（二）膜的压实
• 当反渗透压力较高时，会使膜产生变形， 不透过物在膜表面沉积而被压实，影响透 过的通量。
第二节 反渗透分离技术
• 一、反渗透基本概念 • 渗透：溶剂分子从纯溶剂侧经半透膜渗透到溶液侧。 • 渗透压：渗透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分
子不再渗透为止，此时即达平衡。平衡时膜两侧的压差。 • 反渗透：溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧渗透。
渗
渗透平
反渗透
透
衡
渗透压
施加外
（ Δπ ）
压
（P）
重视。 • 20世纪60年代中期，膜分离技术的发展进入了新时代。
Reid、Sourirajan等 。 • 20世纪80年代以来，膜技术进入高速发展阶段。 • 20世纪90年代以来，膜技术的发展相对较为平稳。 • 21世纪是膜科学与技术大显身手的时代，新的膜及膜集成
工艺技术将进一步持续发展
二、膜种类
膜分离技术概述和基本理论
第一节 概 述
• 膜分离技术：借助于膜而实现分离的过程 • 膜过程是相对简单的过程 • 分离条件温和、流程简单、能耗低 • 膜：两相之间的一个不连续区间
第一节 概 述
• 一、膜分离技术的发展简史 • 1784年，法国学者Abble Nelkee发现水能自然地扩散到
装有酒精溶液的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象。 • 1855年，Fick制成超滤半透膜。 • 1861年，Thomas Graham发现了透析现象，引起对膜的
六、膜分离技术的原理
• 用天然的或人工合成的膜，以外加压力或 化学位差为推动力，对双组分或多组分的 溶质和溶剂进行分离、分级、提纯或富集 的方法，统称膜分离法。
七、膜分离的优点
在常温下进行
有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果 汁、酶、蛋白的分离与浓缩
无相态变化
保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的 1/3-1/8
• 近年来，用于RO的CA膜有被性能更好的芳 香聚酰胺复合膜取代的趋势。
聚砜酰胺(PSA)的结构与制备
[N H
S O 2
N H C O C O ]n
主链含有-SO2-基团的一类高分子聚合物，主链上 的硫原子和苯环形成共轭结构，因而有良好的耐 热性、耐辐射性、抗蠕变性能
• 合成方法：由二氨基二苯砜与间苯二酰氯低温溶 液缩聚或间苯二酸高温缩聚
2.致密膜（Dense Membranes） 又称均质膜 呈一层均匀的薄膜，无多孔性结构，类似于一团纤维，物质仅从高分子
链段之间的自由空间通过。
3.不对称膜（Asymmetric Membranes）由一个很薄的，但比较致密的分 离层和多孔支撑层组成。支撑层孔径（100~200 μm）比分离层（0.1~1 μm）大。
并通过毛细孔而流出。 • 当膜表面有效孔径等于或小于纯水层厚度t的2倍
时透过的是纯水，大于2倍则溶质也将通过膜。-临界孔径 2t. • 为膜材料的选择与膜的制备提供了理论依据
优先吸附—毛细孔流动模型示意图
溶解－扩散模型
• 此模型认为膜是一种完全致密的中性界面， 是非多孔性的
a. 渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解 b. 渗透物在化学位差的推动下靠分子扩散通
• 1.按膜的性质分：天然膜和合成膜。 • 2.按膜的结构分：多孔膜、致密膜和液膜。 • 3.按膜的作用机理分：吸附性膜、扩散性膜、
离子交换膜、选择渗透膜和非选择性膜等。
几种常见的膜
1.多孔膜（Porous Membranes）膜内的孔一般为0.05~20 μm。 对混合组分的分离是根据孔径和颗粒大小按照筛分原理进行
三、膜材料
有机膜材料 1．纤维素衍生材料：醋酸纤维素、硝酸纤维
素等。 2. 聚砜:性能优于纤维素 3. 其它高分子材料：较高的机械强度，耐pH
范围宽及较耐高温 无机膜材料 金属、金属化合物、陶瓷、玻璃以及沸石等。
醋酸纤维素膜材料的特点
（1）同时兼有滤液流量高和截留性能好两大优点。 （2）原料来源丰富，价格低廉，可生物降解。 （3）不耐高温，耐游离氯低于1 mg/kg，耐pH 2~8。 （4）易被细菌和酶所降解。 （5）压力长时间作用下膜结构会变得紧密而使截留
基上的原子形成氢键，而原来水分子间形成的氢 键被断开，水分子解离出来和羰基上的原子形成 新的氢键。 • 膜的多孔层存在大量的毛细管水，水分子能畅通 流出膜外-孔穴扩散
优先吸附毛细管流模型
• 由Sourirajan提出 • 当水溶液与亲水的膜接触时，因膜吸附水而排斥
溶质，故在膜表面形成一层纯水层； • 这层水在外加压力作用下进入膜表面的毛细孔，
水 盐溶液
半渗透膜
水
盐溶液
反渗透是利用反渗透膜选择性的只能透过溶 剂（通常是水）的性质，对溶液施加压力以克服 溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中 分离出来的过程。
促使水分子透过的推动力称为渗透压
反渗透的最大特点就是能截留绝大部分和溶剂分子大小同一数量级 的溶质，而获得相当纯净的溶剂（如水）。
（二）聚酰胺膜
•聚酰胺是含酰胺链段一CO—NH一的一系列聚合物
•主要有： 芳香族聚酰胺 聚哌嗪(qin)酰胺 聚砜酰胺
•脱盐率高，膜通量大 •耐压密性和热稳定性较好 •具有优良的化学稳定性
芳香聚酰胺的结构与制备
[H N
N HC O
C O ]n
• 合成方法：以Du Pont公司的Nomex为例， 是由间苯二胺和间苯二酰氯低温缩聚而得。
• 公司开发的新型无机陶瓷超滤膜，能在很大程度上取代 目前的过滤、蒸发、精馏等传统的分离技术，实现无相 变分离净化。
• 无机陶瓷超滤膜是固态膜的一种，主要是Al2O3，ZrO2， TiO2和SiO2等无机材料制备的多孔膜，其孔径为2-50nm。
• 无机膜具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂； 机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温； 孔径分布窄，分离效率高等特点。在食品工业、生物工 程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金行业等重要 行业有着极其广泛的应用前景。
过膜 c. 渗透物在膜的透过液侧解吸 • 第二阶段决定了膜的透过速率，速率=推
动力/阻力
四、影响反渗透操作的因素
• （一）浓度差极化 ：在边界层附近形成一种浓度 梯度，紧靠于膜表面的溶质浓度最大，这种浓度 梯度就称为浓差极化
渗透液
对流 Cw
扩散
截留液 Cb
边界层厚度δ 图2-5 膜浓差极化模型
• 浓差极化边界层的形成产生的后果：
4.复合膜(Composite Membranes) 膜的选择性膜层（活性膜层）沉积于 具有微孔的支撑层表面上，就像非对称性膜的连续性表皮，只是表层 与底层是不同的材料，而非对称膜是同一材料
5.无机膜(Inorganic Membranes) 无机膜是一类较新的膜。
不对称膜结构
组分的通量 与膜厚成反 比，所以要 得到高通量， 真正起选择 作用的膜层 应尽可能薄。
降低了透水速率和膜系统的分离能力。
• 边界层阻力要比膜阻力大得多，而且还 会逐渐成为阻止渗透的主要阻力，因此 会严重影响流体的透过速率。
• 由于边界层的存在也增加了对溶剂及小 分子溶质渗透的阻力，因此整个膜系统 的分离能力受到很大的影响。
控制浓差极化的措施
• 预过滤能去除微粒状物质，降低待阻留溶质的浓 度。
• 改进的方法：提高膜的机械强度，减少膜 的变形。同时定期对膜进行反冲洗，恢复 膜原有的孔隙。
（三）膜的降解
•化学降解: 由于膜在碱性及强酸性液体影响 下所造成膜材料的水解。 避免方法：pH调节
选用化学性能稳定的膜材料 •生物降解: 是微生物在膜上繁殖的结果，可 用清洗或消毒的方法进行处理。
（四）膜的结垢
工作原理：
•脱 硫过滤机主要包括转子、料浆斗、真空系统、 清洗系统。工作时浸没在料斗中的过滤板在真空 力和毛细作用下，表面吸附成一层物料，滤液通 过滤板至排液罐，干燥区滤饼继续在真空力的作 用下脱水。过滤机的滤饼干燥后通过刮刀卸料， 卸料后进入反洗区，通过水或蒸汽清洗滤板，从 而完成一个工作循环。在过滤机运行7个小时后采 用 超声波和低浓度酸混合清洗，以保持过滤机的 高效运行。
量和较好的截留性能。 （2）能耐75℃的高温；耐pH范围宽，达pH
1~13。 （3）耐氯性强，耐游离氯高达50 mg/kg。 （4）耐压不高，一般低于0.17 MPa。
五、表征膜性能的参数
➢膜的物化稳定性：膜的强度、允许使用的压 力、温度、pH以及对有机溶剂和化学药品 的耐受力，是决定膜使用寿命的主要因素。
•真空脱硫过滤机是集陶瓷微孔、超声波技术、自 动化控制为一体的新型高效、节能固液分离设备。 •其利用纳米陶瓷作为过滤介质，在毛细作用下， 使水和还原剂顺利通过，而空气和硫泡沫颗粒被 过滤出来。 •结合真空力的作用，过滤机产生的硫沫可直接装 袋或再进行熔硫；过滤液含固量极大降低，可直 接回脱硫系统使用。
（一）纤维素膜
•纤维素是资源最为丰富的天然高分子 •常用做膜材料的是纤维素衍生物 醋酸纤维素CA 三醋酸纤维素CTA
优势：具有较好的亲水性，从而使膜具有较高的膜通量和较好的抗污染性 缺点：pH值适用范围窄，在pH3-7的范围内适用 使用温度低，耐微生物降解性差 耐压密性差
纤维素类膜材料的性能与取代基团的种类和取代度密切相关，可通过调节 取代基团的种类和数量，在一定程度上改进该类材料及由其所制得的膜的 性能
无机膜具有一些突出的优点： （1）化学稳定性好，能耐强酸、强碱、化学溶剂和
强氧化剂。 （2）热稳定性好，耐高温。 （3）通量较大，污染少。 （4）机械强度高，使用周期长。 （5）允许使用条件苛刻的清洗操作（如蒸汽灭菌和
高压反冲洗等）。 无机膜有致密膜、多孔膜和复合非对称修正膜三种。
无机多孔膜的三种结构
无化学变化
典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染
选择性好
可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能
适应性强
处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方 便，易于自动化
八、膜分离技术在食品加工领域中 的应用概况
• （一）膜分离技术在饮料工业的应用 • （二）膜分离技术在乳品工业中的应用 • （三）膜技术在大豆蛋白分离中的应用 • （四）膜分离技术在食品色素精制生产中的应用 • （五）膜分离技术在酒类酿造工业中的应用 • （六）膜分离技术在酱油、食醋生产中的应用 • （七）膜分离技术在酶制剂工业中的应用
二、反渗透膜的透过机理
• （一）氢键和结合水－孔穴有序扩散模型 • （二）优先吸附毛细管流模型 • （三）溶解－扩散模型
氢键和结合水－孔穴有序扩散模型
• Reid针对醋酸纤维素膜提出的 • 水与醋酸纤维素羰基上的氧原子形成氢键而构成
结合水 • 结合水占满孔径 • 在压力作用下，溶液中的水分子与醋酸纤维素羰
• PSA膜有良好的化学稳定性，特别是优良的抗氧 化性
六、反渗透膜组件
CA膜的结构及合成
[
H
H OR
OR H H
H
H
O
O
CH2OH
CH2OH O
H
OR H
O]
Hn
H OR
• 合成方法:由纤维素与乙酸酐-乙酸混合物(或乙酰 氯)反应制备,以H2SO4为催化剂(也可用HClO4,BF3 等).
• 醋酸纤维素是纤维素酯中最稳定的物质.
• 酯化过程伴随主链断裂.所以CA的n=100~200
• 膜垢主要是由悬浮物、离子化合物或盐类 物质构成。
• 悬浮物可通过预处理除去，离子化合物、 盐类物质可通过螯合法除去。
五、反渗透所用的膜
• 对反渗透膜的基本要求是透水率大，脱除 率高；膜耐压性能高，致密性好，化学稳 定性好，能在较高温度下使用，以及抗污 染性能好等。
• （一）纤维素膜 • （二）聚酰胺膜 • （三）复合膜