各种膜分离过程的分离机理

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第七章膜分离过程第八章液膜分离

第一节膜和膜分离过程的分类与特性
一、膜的分类 (1)对称膜：结构与方向无关的膜，孔经可一致，结构可不规则； (2)非对称膜：分离层很薄，较致密，为活性膜，孔径的大小和表皮的性质决定分离特性，厚度决定传递速度，朝向待浓缩液；多孔的支持层只起支撑作用，使膜具有必要的机械强度。 (3)复合膜：选择性膜层(活性膜层)沉积于具有微孔的底膜(支撑层) 表面上，表层与底层是不同的材料，膜的性能不仅取决于有选择性的表面薄层而且受微孔支撑层的影响。 (4)荷电膜：离交膜，含有高度的溶胀胶载着固定电荷的对称膜。 (5)液膜：将在有关章节中讨论。 (6)微孔膜：孔径为0．05—20微米的膜。 (7)动态膜：在多孔介质(如陶瓷管)上沉积一层颗粒物(如氧化锆)作为有选择作用的膜，此沉积层与溶液处于动态平衡。
(4)优先吸附——毛细管流动模型
溶解—扩散模型适合无机盐的反渗透过程，但对有机物常不能适用。当压力升高对，某些有机物透过液浓度反而升高。膜的表面如对料液中某一组分（有机物）的吸附能力较强，则该组分就在膜面上形成一层吸附层。在压力下通过毛细管。例如用醋酸纤维膜处理—氯酚溶液时，由于后者的亲水性，使透过液中的浓度反而增大。
三、超滤
超滤：能截留相对分子质量在500以上的高分子的膜分离过程。优点：相态不变．无需加热，所用设备简单，占地面积小，能量消耗低。操作压力低，泵与管对材料要求不高等。反渗透法必须施加较高的压力，而超滤的操作压力较小。基本性能：水通量（cm3／cm2· h);截留率(％),合适的孔径尺寸,孔径的均一性,孔隙率,及物理化学稳定性。材料：主要有醋酸纤维、聚矾、芳香聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯。高分子物质极易粘附和沉积，造成严重的浓差极化和堵塞。原液最好进行前处理，提高原液的流量，采用湍流促进器。过滤方式：间歇和连续操作。间歇操作分浓缩模式和透析过滤。问题：与反渗透法相比，水通量大得多，其动力费用较大。和其他浓缩方法相比，通常只能浓缩到一定程度。

膜分离技术

螺旋卷式膜组件2

工作：膜组件装进圆柱形压力容器，构
成一个螺旋卷式膜组件，原料从一端进入组件，沿轴向流动，在驱动力作用下，易透过也沿径向渗透通过膜至中心管，另一端为渗余液。

应用：反渗透、超滤、气体分离。
螺旋卷式膜组件3

特点：

结构紧凑——单位体积内膜的有效面积大；制作工艺相对简单；安装、操作比较方便；适合于低流速、低压操作；对原料前处理要求高——膜一旦被污染，不易清洗。
膜分离在制药工业中的应用2

内蒙古中润制药有限公司利用膜分离技术回收6-APA结晶母液。

采用EA技术于常温常压下回收母液中的溶剂，脱出溶剂的母液经纳滤膜浓缩，结晶重新获得6-APA晶体。通量比反渗透膜提高30%， 6-APA浓缩程度也可提高一倍，大大降低了投资及运行成本。
膜分离在制药工业中的应用3
主要应用于超滤、微滤、反渗透、渗透气化和电渗析。

圆管式膜组件1

在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上半透膜而得到的圆管形分离膜。
下图所示，为膜刮制在多孔支撑管的内侧，原料液被泵送至管内，渗透液经半透膜后，通过多孔支撑管排出，浓缩液从管子另一端排出。
能使滤液被渗透通过，则需在支撑管和膜之间安装一层很薄的多孔纤维网，帮助滤液向支撑管上的孔眼横向传递，同时对膜提供必要的支撑作用。

特点：流动状态好；容易清洗；设备和
操作费用高；膜装填密度大。

用于：超滤、微滤和单级反渗透。
螺旋卷式膜组件1

由中间是多孔支撑材料，两边是膜的双层结构装配而成。

其中三个边沿被密封而粘结成膜袋状，另一个开放的边沿与一根多孔中心透过液收集管连接，在膜袋外部的原料液侧再垫一层网眼形间隔材料（隔网），也就是膜-多孔支撑材料-膜-隔网依次叠合。绕中心透过液收集管紧密地卷在一起，形成一个膜卷。

膜分离技术

膜分离技术及其应用默认分类2008-07-14 11:01:42 阅读215 评论2 字号：大中小订阅1．前言膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组份透过而保留混和物中其他组份，从而达到分离目的的技术。

它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和省能等优点，已作为一种单元操作日益受到人们极大重视。

在其发展过程中，1960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透水性和高脱盐率的不对称反渗透膜是膜分离技术发展的一个里程碑，使反渗透技术大规模用于水脱盐成为现实。

自此以后，不仅在膜材料范围上有了极大扩展，而且在制膜技术、组件结构及设备研制方面也取得了重大进展。

这些进展又大大促进了微滤和超滤技术的发展，使整个膜分离技术迅速向工业化应用迈进。

目前，膜分离技术已在电子工业、食品工业、医药工业、环境保护和生物工程等领域中得到广泛应用。

液体中通常含有生物体、可溶性大分子和电解质等复杂物质。

其主要组成及其尺寸大小列于表1。

表1 液体中可能存在的主要成分组份分子量（D）尺寸大小（nm）酵母和真菌103 ~104细菌300~104胶体100~103病毒30~300蛋白质104~106 2~10多糖104~106 2~10酶104~106 2~10抗体300~103 0.6~1.2单糖200~400 0.8~1.0有机酸100~500 0.4~0.8无机离子10~100 0.2~0.4图1是按分离的粒子或分子大小分类的各种分离过程。

由图可知，五种主要的膜分离过程覆盖了一个相当宽范围的粒子大小。

通常沉淀、过滤存在澄清不彻底、劳动量大、时间冗长等缺点；离心、超离心又有投资运行费用高、操作与维修困难等问题。

在分离浓缩步骤中，可用离子交换、蒸发、色谱等手段，但存在处理量、以及有些物质对热与化学环境敏感等问题。

膜分离技术由于具有如下优点而使其能在生物产品分离、提取与纯化过程中发挥作用：（1）处理效率高，设备易于放大；（2）可在室温或低温下操作，适宜于热敏感物质分离浓缩；（3）化学与机械强度最小，减少失活；（4）无相转变，省能；（5）有相当好选择性，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的；（6）选择合适膜与操作参数，可得到较高回收率；（7）系统可密闭循环，防止外来污染；（8）不外加化学物，透过液（酸、碱或盐溶液）可循环使用，降低了成本，并减少对环境的污染。

膜分离的原理

膜分离的原理是什么?何为纳滤膜？答：纳滤膜的透过物大小在1－10nm，科学家们推测纳滤膜表面分离层可能拥有纳米级（10nm以下）的孔结构，故习惯上称之为"纳滤膜"又叫"纳米膜"、"纳米管"。

纳滤膜净化原理？答：（1）溶解--扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度o淌度o推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。

（2）电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南（DONNAN）效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。

道南平衡：当把荷电膜置于盐溶液中会发生动力学平衡。

膜相中的反离子浓度比主体溶液中的离子浓度高而同性离子的浓度低，从而在主体溶液中产生道南能位势，该能位势阻止了反离子从膜相向主体溶液的扩散和同性离子从主体溶液向膜的扩散。

当压力梯度驱动水通过膜进同样会产生一个能位势，道南能位势排斥同性离子进入膜，同时保持电中性，反离子也被排斥。

三达纳滤膜具有哪些特点？答：①超低压力下工作（0.15Mpa的压力下就可以稳定工作）。

②大通量供水。

在普通的市政水压下就可以使用，水通量可达15m2／小时。

③选择性离子脱除。

在去除细菌、病毒、过量金属离子、低分子有机物、氟、砷等有害物质的同时，保留一定量钾、钠、钙、铁等对人体有益矿物质。

④使用领域广。

在淡水处理、工业废水处理、医药和食品领域都有广泛的应用。

如何保存纳滤膜？答：纳滤膜的保存目标是防止微生物在膜表布的繁殖及破坏，防止膜的水解，冻结及膜的收缩变形。

前人就有微生物对膜性能的影响进行过多种试验，结果表明：不同的微生物对膜的性能产生不同的影响。

防止膜的水解，对任何膜都很重要。

温度和PH值是醋酸纤维素膜水解的两个主要因素。

膜分离技术及机理

应用范围
海水和苦咸水脱盐制饮用水；
太空水、纯净水、蒸馏水、医药、化学工业中所需的超纯水等制备；
用于造纸、电镀、印染等行业用水及重金属废水处理。用于浓缩过程，不会破坏生物活性，不会改变风味、香味。包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中牛奶的浓缩。
在浓水边加压，当压力 2、反渗透的原理超过渗透压时，则水透由于浓度差存在，半透膜过半透膜，即反渗透，又不允许溶质通过，所以实现净化过程。水透过膜，使浓水一边液面升高，产生渗透压
开始时两边液面相同
半透膜
渗透和反渗透原理示意图
一种只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜。当把溶剂和溶液(或把两种不同浓度的溶液)分别置于此膜的两侧时，纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液(或从低浓度溶液向高浓度溶液)一侧流动，这种现象叫做渗透。此时单位面积上的推动力称为该溶液的渗透压Π 。
饮用水的生产蛋白质的过滤、回收

果汁的澄清
食用油精练医药产品的除菌激素的提取酒类酿制电泳涂漆废水中涂料的回收
可用超滤处理的工业废水：
电泳涂漆废水含油废水（如油田含油污水、金属加工用乳化废液、含油清洗废水等）摄影显影液废水造纸工业废水（如亚硫酸纸浆废液、漂白废水、纸张上色废水等）纺织工业废水（如羊毛清洗废水、染料废水、退浆废水、涤纶纤维油剂废水等）光学玻璃研磨排水放射性废水食品工业废水，回收蛋白质、淀粉等。
出很高的电阻。当膜的朝向与上述相反时，膜电阻降
低，膜两侧相应的离子进入膜中。
离子交换膜和离子交换树脂的区别：
作用机理使用方法
树脂
离子间交换

膜分离的基本原理是什么--机理如何

膜分离的基本原理是什么？机理如何？
由于分离膜具有选择透过的特性，所以它可以使混合物质有的通过、有的留下。

分离膜之所以能使混在一起的物质分开，基于两个方面的原理：
（1）根据它们物理性质的不同主要是质量、体积大小和几何形
态差异，用过筛的办法将其分离。

（2）根据混合物的不同化学性质物质通过分离膜的速度取决于
以下两个步骤的速度：首先是与膜表面接触的混合物进入膜内的速度（称溶解速度）；其次是进入膜内后从膜的表面扩散到膜的另一表面的速度。

二者之和为总速度。

总速度愈大，透过膜所需的时间愈短；总速度愈小，透过时间愈长。

溶解速度完全取决于被分离物与膜材料之间化学性质的差异；扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关。

混合物中各物质透过的总速度相差愈大，则分离效率愈高；若总速度相等，则无分离效率可言。

但是，由于膜分离的过程不同，它们的分离机理也不完全相同。

各种主要水处理过程的膜分离机理如下表所示。

膜分离的基本原理

膜分离的基本原理
膜分离技术原理是依靠膜孔道的大小、形状和化学性质的不同，使溶液中的不同成分经过膜时发生选择性的传输，从而实现分离和纯化。

一、膜的种类
1、超滤膜：该膜一般用于大分子的去除。

分离限制约为1000Da 以上。

超滤膜的分级宽度、截留效率和通量等指标与分子质量、形状、电荷密度和环境有关。

2、微滤膜：该膜一般用于细胞、胶体和悬浮物的去除。

分离限制约为0.1-10μm左右。

3、纳滤膜：该膜一般用于小分子的去除。

分离限制约为50Da 至1000Da之间。

4、反渗透膜：该膜一般用于水、离子和小分子的去除，特别适用于海水淡化和废水处理。

分离限制约为0.1-10nm左右。

二、传递机理
1、膜分离技术是一个复杂的传质与反应过程，其主要传递机理包括压力驱动、电势驱动和浓度梯度驱动。

2、压力驱动是利用外部压力差将溶液强制通过膜暴露在膜孔道的两侧，当溶质分子尺寸小于膜孔径时，会通过膜而大分子则被保留在膜层中。

3、电势驱动是利用外界电场的作用，使有电荷的分子或离子带电穿过膜层，实现离子或低电荷物质的分离；浓度梯度驱动是指在膜
过程中通过维持膜的两侧溶液的浓度差，从而推动分子向低浓度区域传递。

三、应用领域
1、膜分离技术广泛应用于化工、制药、生物工程、食品加工等各个领域。

如：在食品工业中，利用超滤膜去除乳制品中的脂质、细胞和乳清。

2、在化工工业中，使用反渗透膜进行水的淡化和除盐；在生物技术工业中，利用纳滤膜实现分离纯化蛋白质等。

膜分离机理

膜分离机理膜分离技术是一种在分子水平上，通过半透膜选择性地分离不同粒径分子的混合物的技术。

这种半透膜也被称为分离膜或滤膜，其壁布满小孔，不同的孔径大小决定了其分类，例如微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）等。

以超滤过程为例，其分离机理主要为筛分。

这是因为膜表面有微孔，当流体流经膜一侧的表面时，部分较小的分子会随部分溶剂穿过膜到达另一侧，形成透析液；而大分子则被截留在原来的一侧，形成截留液。

这样，就可以达到将大分子溶质与小分子溶质及溶剂分离开的目的。

但除了筛分这一机制，膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。

超滤过程中溶质的截留不仅包括在膜表面上的机械截留（筛分），还包括在膜孔中的停留（阻塞）以及在膜表面和膜孔内的吸附。

纳滤过程的分离机理则更为复杂。

纳滤膜的孔径介于超滤膜和反渗透膜之间，因此可以同时对分子量和溶解度进行筛选。

纳滤过程中，溶质的大小、形状、电荷和分子量等因素都会影响其通过膜的能力。

其中，分子量是最重要的因素之一。

对于同一种溶质，其分子量越大，越难以通过纳滤膜。

此外，溶质的形状和电荷也会影响其在膜上的吸附和解吸行为，从而影响其通过膜的能力。

反渗透过程的分离机理则是基于渗透压的差异。

反渗透膜的孔径非常小，只有水分子和部分离子可以通过。

在高渗透压的驱动下，水分子会从高压侧向低压侧渗透，而溶质则会被截留在高压侧。

因此，反渗透过程可以实现溶液中溶质和溶剂的高效分离。

总的来说，膜分离技术的分离机理主要包括筛分、吸附、阻塞和渗透等几种方式。

这些分离机理相互影响，共同决定了膜分离的效果。

因此，通过优化膜的性质和操作条件，可以提高膜分离的效率和选择性。

第三章各种膜分离技术及分离机理ppt课件

范围约为 MWCO300～1000 ，能截留透过超滤膜的那部分有机小分子，透过无机盐和水。
纳滤膜的特点
纳滤膜的截留率大于95%的最小分子约为１nm, 故称之为纳滤膜。
从结构上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的表面分离层和它的支撑层的化学组成不同。其表面分离层由聚电解质构成。
能透过一价无机盐，渗透压远比反渗透低，故操作压力很低。达到同样的渗透通量所必需施加的压差比用RO膜低0.5～3 MPa，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。
第三章各种膜分离技术及分离机理
3.1 透析
• 利用具有一定孔径大小、高分子溶质不能透过的亲水膜，将含有高分子溶质和其它小分子溶质的溶液与水溶液或缓冲液分隔；由于膜两侧的溶质浓度不同，在浓差的作用下，高分子溶液中的小分子溶质（如无机盐）透过膜向水透渗透，这就是透析。
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质以扩散的形式移动。
反渗透：溶解－扩散模型（无孔学说）
认为膜是均匀的，无孔，水和溶质分两步通过膜：第一步：首先吸附溶解到膜材质表面上；第二步：在膜中扩散传递(推动力为化学位梯度)，扩散是控制步骤，服从Fick定律，推导出溶剂和溶质透过膜的速度公式：
• 溶剂通量：J1＝AV(p－)
Av
D1c11M1 RTx
• 溶质通量： J2D2 cx2B（ C'2－ C'2'）
• 电渗析器主要组成部分是离子交换膜。分为阳膜，阴膜。阳膜只充许阳离子通过而阴离子被阻挡；阴膜只充许阴离子通过而阳离子被阻挡。
Na+ +
固定离子
-
Cl-
正极阴离子交换膜负极
电渗析分离原理示意图

膜分离技术

膜分离技术在制浆造纸中的应用班级：09轻化工程4 姓名：施涵学号：A09130410膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。

半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。

1. 膜分离技术的机理及特点1.1 膜分离技术的机理膜分离技术的工作机理如图 1 所示，溶液进入膜过滤器，在与膜表面接触的同时，溶液绝大部分透过滤膜（称渗透液），而需分离的物质则被排出系统外（称浓缩液）。

1.2 膜分离技术的特点（1）分离效率高，膜的孔径较小，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分混合液体或气体进行分离、分级和提纯等，可不用体积庞大的二沉池，使得污水处理器结构紧凑、占地面积小，同时这种膜分离几乎是一种强制的机械拦截作用，优于传统二沉池的自由重力沉降，不会因为污泥膨胀现象而导致出水超标或恶化，且将滤后的净化水重复利用于生产，实现零排放；（2）膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高；（3）膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏性物料，如对酶、果汁、药物等的分离、分级和浓缩；（4）装置简单，操作容易，易维修、控制等，作为一种新型的水处理方法，与常规水处理方法相比，具有占地面积小、适用范围广等特点。

2. 膜分离技术在制浆造纸工业上的应用膜分离技术作为一种高效的造纸废水治理单元操作技术，日益受到制浆造纸行业的广泛重视，并将看作企业未来清洁生产和循环经济的载体。

膜工艺在制浆废液中已经成功地回收了苛性碱、碱木素、木素磺酸盐、香兰素、低聚糖、单糖等有价值的化工产品；在造纸废水中也成功地净化和消除多段漂白废水中E段具有毒性的有机大分子，还可以消除化学机械浆废水中难降解的高分子，浓缩脱墨废水中油墨，净化纸机白水等等。

三十年来膜技术处理装置在世界许多国家的造纸工业中投入运行证明：膜分离技术处理造纸废水是一种进行深度处理的大有前途的高新技术，是造纸废水处理的高级流程。

膜分离过程的机理

自由体积分数：vf= Vf/VT 只有存在足够的自由体积，
分子才能从一处扩散到另一处。如果渗透物的分子变大则相应的必须增大自由体积。
§3.3、无孔膜的传递
渗透物对自由体积的贡献可用表示为：
vf(,t)=vf(0,T)+ (T) 将扩散系数与自由体积分数
关联：
ln(DT/D0)=B/ vf(0,T) B/ vf(,t) 将lnD与作图，得线性关系，如果非线性则该经验式需要修正。
4、结晶度的影响
主要针对聚合物膜而言。大多数聚合物包括无定型部分和结晶部分。
结晶的存在对传递性能有很大的影响。扩散主要发生在无定型区，结晶区不能透过。
扩散系数可以描述成结晶度的函数：
Di=Di,0(cn/B) n<1，结晶度增大，扩散系数减
小。
§3.4、膜的传递统一化方法
多孔膜与无孔膜的传递机理不同，采用不同的模型来描述。多孔膜采用孔模型、唯象方法、非平衡热力学模型等加以描述；无孔膜采用溶解－扩散模型等加以描述，本节简单介绍如何用一个模型来包括所有的膜过程。
气体在膜中的溶解度小，可以用Henry定律描述。有机蒸汽和液体非理
想性强不可以用Henry定律描述，
可以用自由体积模型、
Florry-Huggins模型进行描述。
扩散系数是动力学参数，表示渗透物通过膜速度的快慢程度。取决于渗透物的几何形状，随分子变大而减小。除了用Fick扩散模型加以描述，
也可考虑摩擦阻力等的影响。
为描述多孔膜和无孔膜的传递，必须考虑扩散流v和对流 u两个作用因素,I组分通过膜的通量可以表示为浓度和速度的乘积：
Ji=ci(vi+u)
Ji=u=kp 多孔膜

纳滤的分离机理

纳滤（nanofiltration）是一种膜分离技术，具有介于超滤和反渗透之间的分离范围。

其分离机理主要涉及物质的大小排斥效应、电荷作用以及溶质与膜的亲疏水性等因素。

纳滤膜通常由多孔的聚合物材料构成，具有较小的孔径，可有效分离溶质和溶剂之间的物质传递。

纳滤过程中的分离机理主要包括以下几个方面：
1. 大小排斥效应：纳滤膜具有相对较小的孔径，可以选择性地阻止较大分子或颗粒通过，而允许较小分子通过。

这是纳滤的主要分离机制之一。

2. 电荷作用：纳滤膜表面通常带有电荷，可以通过电荷作用来排斥或吸引不同电荷的溶质。

带电的溶质分子会与带电的膜表面发生相互作用，因而产生分离效果。

3. 亲疏水性：纳滤膜表面通常具有一定的亲疏水性，能够选择性地吸附或阻止亲疏水性溶质的传递。

这种亲疏水性的差异会导致溶质在膜表面的吸附或浸润，从而实现分离效果。

总的来说，纳滤的分离机理是通过选择性地排斥较大分子、利用电荷作用和调控亲疏水性等多种因素，实现对不同大小、电荷和亲疏水性的溶质的分离与富集。

这使得纳滤广泛应用于水处理、食品加工、化学工艺等领域中的溶质分离和浓缩操作。

膜分离过程

欲制造中空纤维膜，则需用特制的喷丝头。 (3)、将高聚物薄膜置于室温下，蒸发除去部分溶剂，此时表面层中高聚物增浓，初步形成活性层。
(4)、蒸发过程结束，将薄膜浸到冰水中，产生溶剂和水(沉淀剂)之间的交换，而形成凝胶，其过程可用三元相图
表示。薄膜从一相区(点A)，由
于吸水和失去溶剂而移入两相区，高聚物相和水相，而在膜中形成空隙。在B点，溶剂完全为水所取代。
溶解扩散模型适用于均匀的膜，能适合无机盐的反
渗透过程，但对有机物常不能适用。就这些方面说来，
优先吸附-毛细孔流动模型比较优越。
(三)优先吸附毛细孔流动模型
Sourirajan认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。在膜面上始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个水分子的大小。在压力下，就可连续地使纯水层流经毛细孔。可想像如果毛细孔直径恰等于2倍纯水层的厚度，则可使纯水的透过速度最大，而又不致令盐从毛细孔中漏出，即同时达到最大程度的脱盐。根据这一想法，成功地选择了膜材料，合成了一定孔径的膜，以满足应用于不同系统的需要。
5、价廉。
（二）、制造膜的材料
(1)、天然物质的衍生物
醋酸纤维(纤维素－2－醋酸酯、纤维素—2，5—醋酸酯酝、纤维素－3—醋酸酯) 乙酸丁酸纤维再生纤维素
硝酸纤维素
(2)、人造物质聚酰胺(芳香族聚酰胺、共聚多酰胺、聚酰胺酰肼) 聚苯并咪唑、聚砜，聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚脲、聚呋喃、聚四氟乙烯、聚二氟乙烯、聚醚、聚酰亚胺、聚苯醚等。
(3）、耐氯能力强一般在短期清洗时，对氯的耐受量可高达200ppm，长期贮存膜时，耐受量达50ppm。
(4)、孔径范围宽孔径范围(10一200)×l0－10m，截断分子量范围1000—500000，符合于超滤膜的要求，但不能制成反渗透膜或微过滤膜。

膜的分离过程

1.膜的压密作用在压力的作用下，膜的水通量随运行
时间的延长而逐渐降低，膜外观厚度减少，膜由半透明变为透明。
影响因素：操作压力和温度。
2.膜的水解作用醋酸纤维素是有机酯类化合物，比较容
易水解，水解的结果是乙酰基脱掉。实际操作中，可控制进液pH和进料温度。
3.膜的浓差极化 • 在膜分离过程中，膜表面上溶质浓度高于主体溶质浓度的现象。如下图：
冲液中，用离心法除去杂质，收集上清液准备上柱。
操作步骤
• 先把DEAE-Sephadex A-50装入3×40厘米的柱中，用pH值为7.6、2.5微摩尔／升的缓冲液上柱，等流出液的pH值为7.6时，然后将样品上柱，用pH值7.6、2.5微摩尔／升～50微摩尔／升的缓冲液进行梯度洗脱(洗脱液浓度从2.5微摩尔／升开始逐渐加大至最终浓度达50微摩尔／升，这样便形成一个洗脱梯度)，收集具有SOD的活性峰。
Millipore公司板式膜分离器（实验室用）
中空纤维膜分离器（工业用）
卷式膜分离器（工业用）
思考题
1. 何谓膜分离？主要有那几种膜分离方法？ 2. 膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？ 3.简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点 3.膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？ 4.何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？ 5.膜的清洗及保存方法有那几种？ 6.膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？
盐溶液反渗透
2. 反渗透（reverse osmosis） • 在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩。 3. 超滤（ultrafiltration） • 按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作； • 膜只阻挡大分子，大分子的渗透压不明显。

第四章膜分离过程原理(完整版)

对于理想气体在多孔膜中的传递，如果膜两侧的气体总压力、温度相等，则可用气体的分压差作为推动力来表示。若忽略主体流动，则气体的渗透通量可用费克定律来计算：
4.2 以压力差为推动力的膜分离过程
• 微滤是指大于0.1μm的颗粒或可溶物被截流的压力驱动型膜过程(MF)
• 超滤是指小于0.1μm大于2nm的颗粒或可溶物被截流的压力驱动型膜过程(UF)
• 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透压而选择性透过的膜过程(RO)
• 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被截流的压力驱动型膜过程(nF)
• 超滤的操作模式基本上是死端过滤和错流过滤两种。产物既可以是渗透液，也可以是截留液或者二者都有。
微孔过滤
用于从气相或液相物质中截留分离微粒、细菌、污染物等。 1 微过滤膜:孔径0.025 ~ 3m，特种纤维素酯、高分子聚合物制成。
三醋酸酯纤维素聚四氟乙烯尼龙－66
亲水型
憎水型通用型
式中，ci—溶质物质的量浓度，kmol/m3; n—溶液中的组分数。
对电解质水溶液，常引入渗透压系数来校正偏离程度，对水溶液中溶质i组分，其渗透压可用下式计算
在实际应用中，常用以下简化方程计算
• 4.2.1.2反渗透操作特性参数计算
基于Sourirajan的优先吸附—毛细孔流动机理，溶剂和溶质通量可用Kimura-Sourirajan模型求算溶剂通量
盐，氨基酸，糖的浓缩，淡水制造
脱盐，除变性剂
脱盐，氨基酸和有机酸的分离
有机溶剂与水的分离，共沸物的分离（如乙醇浓缩）
4.2.1.1渗透和渗透压盐溶液纯水
1885 年 , Van’t Hoff 渗透压定律：
·R·T·Ci 渗透是在膜两边渗透压差—— 的作用下的溶剂流动；而反渗透、超滤是在一外加压力差 P > 的作用下, 溶剂逆向流动。

膜分离的原理及应用

膜分离的原理及应用1. 膜分离的概述膜分离技术是一种通过膜的选择性渗透性来分离混合物中的组分的方法。

膜分离技术广泛应用于水处理、生物医药、食品加工、环境保护等领域。

2. 膜分离的原理膜分离是利用薄膜的渗透性来分离混合物中的组分。

薄膜可以将混合物中较小的组分分离出来，而较大的组分则被阻隔在薄膜的一侧。

膜分离的原理主要包括以下几个方面：•渗透性选择性：薄膜具有选择性地允许某些组分通过，而阻隔其他组分。

•膜通量：薄膜的通量指单位面积膜的渗透通量，衡量薄膜分离效率的重要参数。

•分离机理：薄膜分离过程可以通过压力差、浓度差、电场等方式实现。

3. 膜分离的应用膜分离技术在各个领域都有广泛的应用。

以下列举了几个常见的应用领域：3.1 水处理膜分离在水处理中起到了重要的作用。

通过膜分离可以将水中的杂质、离子、有机物等进行分离和去除，从而实现水的净化和回收利用。

在水处理中，常用的膜分离技术包括：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。

这些膜分离技术可以应用于饮用水处理、工业废水处理、海水淡化等领域，提高水资源的利用效率。

3.2 生物医药在生物医药领域，膜分离技术广泛应用于生物药品的制备、分离和纯化过程中。

通过膜分离可以实现对生物药品中的细胞、蛋白质、DNA等组分的分离和纯化，提高药品的纯度和质量。

常见的生物医药领域的膜分离应用包括：细胞分离、蛋白质纯化、药物透析等。

3.3 食品加工膜分离技术在食品加工中的应用主要包括浓缩、分离和去除杂质等方面。

通过膜分离可以实现对食品中溶质、溶剂、色素、氨基酸等的分离和纯化，提高食品的品质和加工效率。

常见的食品加工中的膜分离应用包括：果汁浓缩、乳品脱脂、海产品脱盐等。

3.4 环境保护膜分离技术在环境保护中的应用主要用于废水处理、大气污染治理等方面。

通过膜分离可以实现对废水中的污染物、重金属离子等有害物质的分离和去除，减少对环境的污染。

常见的环境保护中的膜分离应用包括：废水处理、大气净化、煤气脱硫等。

各种膜分离过程的分离机理

第七章 膜分离过程 第八章 液膜分离

膜分离技术

膜分离技术

膜分离的原理

膜分离技术及机理

膜分离的基本原理是什么--机理如何

膜分离的基本原理

膜分离机理

第三章 各种膜分离技术及分离机理ppt课件

膜分离技术

膜分离过程的机理

纳滤的分离机理

膜分离过程

膜的分离过程

第四章膜分离过程原理(完整版)

膜分离的原理及应用

第七章膜分离过程第八章液膜分离

第三章各种膜分离技术及分离机理ppt课件