膜分离技术PPT
合集下载
膜分离技术标准文档ppt
渗透现象：即纯溶剂通过半透膜由纯溶剂一侧向溶液一侧 的自发流动过程。
渗透压：渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差 。
反渗透：在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的 渗透压(p>)，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等
常见的膜分离过程
过程
膜
微滤
对称细孔高分子膜 孔径0.03~10 nm
超滤
非对称多孔膜 孔径1~20 nm
反渗透
非对称性或复合膜 孔径0.1~1 nm
渗析(透析
非对称离子交换膜 孔径1~10 nm
电渗析
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
气体分离
均质膜和非对称膜
渗透汽化
复合膜
液膜
液体保存在多孔膜中
主要功能
滤除 50 nm的颗粒
滤除 5~100 nm的颗 粒
水溶液中溶解盐类 的脱除
水溶液中无机酸、 盐的脱除
水溶液中酸、碱、 盐的脱除
滤除 50 nm的颗粒
第一节膜分离技术
第一节 膜分离技术
膜分离： 一般是指利用膜对流体混合物中不同组分的选择性渗透的
特点来分离流体混合物的操作过程
膜分离的应用： (1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
素(EC)等。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY- 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易 胺 胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 被浸蚀，孔径型号也较多。
渗透压：渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差 。
反渗透：在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的 渗透压(p>)，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等
常见的膜分离过程
过程
膜
微滤
对称细孔高分子膜 孔径0.03~10 nm
超滤
非对称多孔膜 孔径1~20 nm
反渗透
非对称性或复合膜 孔径0.1~1 nm
渗析(透析
非对称离子交换膜 孔径1~10 nm
电渗析
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
气体分离
均质膜和非对称膜
渗透汽化
复合膜
液膜
液体保存在多孔膜中
主要功能
滤除 50 nm的颗粒
滤除 5~100 nm的颗 粒
水溶液中溶解盐类 的脱除
水溶液中无机酸、 盐的脱除
水溶液中酸、碱、 盐的脱除
滤除 50 nm的颗粒
第一节膜分离技术
第一节 膜分离技术
膜分离： 一般是指利用膜对流体混合物中不同组分的选择性渗透的
特点来分离流体混合物的操作过程
膜分离的应用： (1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
素(EC)等。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY- 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易 胺 胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 被浸蚀，孔径型号也较多。
膜分离技术的应用PPT课件
法、离子交换法和沉淀法，这些方法各有特点但工 艺往往都十分繁杂所需时间长、易变性失活、需消 耗大量的原料、能耗高、回收率低、废水污染严重 且处理难度大。
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
《膜分离技术》课件
控制运行参数
根据实际运行情况，调整压力、流量等运行 参数，优化处理效果。
应急处理
针对突发故障或水质异常情况，采取相应的 应急处理措施，确保系统稳定运行。
04
膜分离技术的优势与局限 性
优势
高效分离
膜分离技术能够高效地分离混合物中 的不同组分，实现高纯度产品的制备 。
节能环保
膜分离过程通常在常温下进行，能耗 较低，且不产生有害物质，符合绿色 环保理念。
感谢您的观看
THANKS
膜分离技术需要使用特定的化学品进行清洗和维护，因此化学品成本 也是需要考虑的因素。
环境效益分析
减少污染排放
膜分离技术可以有效地减少工业 废水中的有害物质排放，减轻对 环境的污染。
节约资源
膜分离技术可以提高资源的利用 率，减少浪费，对环境保护具有 积极的影响。
提高生产效率
膜分离技术可以优化生产流程， 提高生产效率，降低能耗和资源 消耗，从而减少对环境的负面影 响。
特点
孔径分布均匀、过滤精度 高、阻力小。
03
膜分离技术的工艺流程
原水预处理
去除大颗粒杂质
通过过滤、沉淀等方法去除原水中较大的颗粒、悬浮物和杂质。
降低浊度
通过加入絮凝剂、沉淀等方法降低原水的浊度，提高水质清晰度。
调节pH值
根据不同膜材料的特性，通过加酸或加碱调节原水的pH值至适宜 范围。
膜组件的安装与调试
2
膜分离技术可以有效地去除医药产品中的杂质和 有害物，膜分离技术的应用前 景越来越广阔，为新药研发和生产提供了新的技 术支持。
06
膜分离技术的经济效益分 析
投资成本分析
设备购置成本
膜分离技术的设备购置成本较高，包括膜组件、泵、管道等。
膜分离技术PPT
优化膜结构
通过改变膜孔径、孔道形状和分布等结构参数，提高 膜的分离性能和通量。
强化传质过程
采用促进传递、电场辅助等方法强化传质过程，提高 分离效率。
降低能耗
优化操作条件，如降低操作压力、提高操作温度等， 以降低膜分离过程的能耗。
面临挑战及解决思路
膜污染问题
开发抗污染膜材料、优化操作条件和 采用清洗技术等措施减轻膜污染问题。
石油化工
用于油品脱硫、脱蜡、脱色等石油加工过程，以及化工原料的分 离和提纯。
环保领域
应用于废气处理、重金属回收、垃圾渗滤液处理等环保工程。
05 膜污染与防治策略
膜污染类型及成因分析
无机物污染
由水中的金属离子、矿物质等无机物在膜表面积聚形成，降低膜的 通量。
有机物污染
水中的有机物，如腐殖质、蛋白质等，在膜表面吸附和沉积，导致 膜孔堵塞。
污水处理
采用膜生物反应器（MBR） 技术，结合膜分离和生物 处理，提高污水处理效率 和水质。
气体分离领域应用实例
氧气、氮气分离
工业气体分离
利用气体分离膜的选择透过性，从空 气中分离出氧气和氮气。
应用于合成气、氨分解气等工业气体 的分离和纯化。
天然气处理
通过膜分离技术去除天然气中的二氧 化碳、硫化氢等酸性气体，提高天然 气品质。
创新膜制备技术展望
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现膜材料的精确控制和复杂 结构的制造，提高膜的分离性能和机械强度。
表面改性技术
通过表面涂覆、接枝等方法对膜表面进行改性， 提高膜的选择性、通量和抗污染性能。
3
纳பைடு நூலகம்技术
利用纳米技术制造纳米孔道或纳米结构，提高膜 的分离精度和效率，同时降低能耗。
通过改变膜孔径、孔道形状和分布等结构参数，提高 膜的分离性能和通量。
强化传质过程
采用促进传递、电场辅助等方法强化传质过程，提高 分离效率。
降低能耗
优化操作条件，如降低操作压力、提高操作温度等， 以降低膜分离过程的能耗。
面临挑战及解决思路
膜污染问题
开发抗污染膜材料、优化操作条件和 采用清洗技术等措施减轻膜污染问题。
石油化工
用于油品脱硫、脱蜡、脱色等石油加工过程，以及化工原料的分 离和提纯。
环保领域
应用于废气处理、重金属回收、垃圾渗滤液处理等环保工程。
05 膜污染与防治策略
膜污染类型及成因分析
无机物污染
由水中的金属离子、矿物质等无机物在膜表面积聚形成，降低膜的 通量。
有机物污染
水中的有机物，如腐殖质、蛋白质等，在膜表面吸附和沉积，导致 膜孔堵塞。
污水处理
采用膜生物反应器（MBR） 技术，结合膜分离和生物 处理，提高污水处理效率 和水质。
气体分离领域应用实例
氧气、氮气分离
工业气体分离
利用气体分离膜的选择透过性，从空 气中分离出氧气和氮气。
应用于合成气、氨分解气等工业气体 的分离和纯化。
天然气处理
通过膜分离技术去除天然气中的二氧 化碳、硫化氢等酸性气体，提高天然 气品质。
创新膜制备技术展望
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现膜材料的精确控制和复杂 结构的制造，提高膜的分离性能和机械强度。
表面改性技术
通过表面涂覆、接枝等方法对膜表面进行改性， 提高膜的选择性、通量和抗污染性能。
3
纳பைடு நூலகம்技术
利用纳米技术制造纳米孔道或纳米结构，提高膜 的分离精度和效率，同时降低能耗。
第六章膜分离技术
运转，或利用供给液本身间歇地冲洗膜模件内部，并利用 其产生的剪切力来洗涤膜面附着层。 正向清洗：采用清液，通过加大流速循环洗涤 反向清洗：采用空气、透过液或清洗剂进行反向冲洗。
• 化学清洗过程: 用化学药剂，对膜组件进行浸泡，并应用物理清洗的
方法循环清洗，达到清除膜上污染物的目的。主要利用化 学药剂的溶解、氧化、渗透等作用来达到清洗的目的。
程中的常见问题，能根据不同的分离体系进行膜 选择，能对膜进行常规处理及维护。
第一节 膜及其应用
膜的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ义 在一种流体相间有一薄层凝聚相物质，把流
体相分隔开两部分，这一薄层物质称为膜。 膜分离技术
用半透膜作为选择障碍层，利用膜的选择性 （孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推 动力，允许某些组分透过而保留混合物中其它组 分，从而达到分离目的的技术。
2.能耗低、可低温操作 无相态变化，特别适用于稀料液及热敏性料液浓缩。
3.不需添加化学试剂 物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。
4.设备可封闭运行、可间歇或连续运行、易操作维护、易放 大、占地小、易实现自控、配套设备少
6.考虑选用膜技术的导则
不宜采用膜技术的分离过程
具有相似分子量的化合物的分离 高渗透压料液的高倍浓缩
1.反渗透基本原理
• 半透膜：一种只能透过容剂而不能透过溶质的膜。 • 渗透：把溶剂和溶液分别置于膜两侧，纯溶剂透
过半透膜自发向溶液（或从低浓度到高浓度）一 侧流动。 • 渗透压：渗透过程进行到溶液的液面便产生一压 头H，以抵消溶剂向溶液方向流动的趋势。 • 反渗透：在溶液的液面上，再施加一个大于的压 力P时，溶剂将于原来的渗透方向相反，开始从溶 液相溶剂一侧流动。
组件的进出料示意图多通道组件组件外壳渗透液原料液渗透液渗透液垫圈管式膜结构图保留体积小操作费用低的压力降液流稳定比较成熟投资费用大大的固含量会堵塞迕料液通道拆卸比清洁管道更费时间螺旋卷设备投资低操作费用也低单位体积中所含过滤面积大换新膜容易料液需经预处理压力降大易污染难清洗液流丌易控制易清洗单根管子容易调换对液流易控制无机组件可在高温下用有机溶剂迕行操作并可用化学试剂来消毒高的设备投资和操作费用保留体积大单位体积中所含有过滤面积较小压力降大中空纤保留体积小单位体积中所含过滤面积大可以逆流操作压力较低设备投资低料液需要预处理单根纤维管损坏时需调换整个组件丌够成三膜在生物制药中的应用1
• 化学清洗过程: 用化学药剂，对膜组件进行浸泡，并应用物理清洗的
方法循环清洗，达到清除膜上污染物的目的。主要利用化 学药剂的溶解、氧化、渗透等作用来达到清洗的目的。
程中的常见问题，能根据不同的分离体系进行膜 选择，能对膜进行常规处理及维护。
第一节 膜及其应用
膜的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ义 在一种流体相间有一薄层凝聚相物质，把流
体相分隔开两部分，这一薄层物质称为膜。 膜分离技术
用半透膜作为选择障碍层，利用膜的选择性 （孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推 动力，允许某些组分透过而保留混合物中其它组 分，从而达到分离目的的技术。
2.能耗低、可低温操作 无相态变化，特别适用于稀料液及热敏性料液浓缩。
3.不需添加化学试剂 物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。
4.设备可封闭运行、可间歇或连续运行、易操作维护、易放 大、占地小、易实现自控、配套设备少
6.考虑选用膜技术的导则
不宜采用膜技术的分离过程
具有相似分子量的化合物的分离 高渗透压料液的高倍浓缩
1.反渗透基本原理
• 半透膜：一种只能透过容剂而不能透过溶质的膜。 • 渗透：把溶剂和溶液分别置于膜两侧，纯溶剂透
过半透膜自发向溶液（或从低浓度到高浓度）一 侧流动。 • 渗透压：渗透过程进行到溶液的液面便产生一压 头H，以抵消溶剂向溶液方向流动的趋势。 • 反渗透：在溶液的液面上，再施加一个大于的压 力P时，溶剂将于原来的渗透方向相反，开始从溶 液相溶剂一侧流动。
组件的进出料示意图多通道组件组件外壳渗透液原料液渗透液渗透液垫圈管式膜结构图保留体积小操作费用低的压力降液流稳定比较成熟投资费用大大的固含量会堵塞迕料液通道拆卸比清洁管道更费时间螺旋卷设备投资低操作费用也低单位体积中所含过滤面积大换新膜容易料液需经预处理压力降大易污染难清洗液流丌易控制易清洗单根管子容易调换对液流易控制无机组件可在高温下用有机溶剂迕行操作并可用化学试剂来消毒高的设备投资和操作费用保留体积大单位体积中所含有过滤面积较小压力降大中空纤保留体积小单位体积中所含过滤面积大可以逆流操作压力较低设备投资低料液需要预处理单根纤维管损坏时需调换整个组件丌够成三膜在生物制药中的应用1
《膜分离技术》PPT课件
蛋白质、无机盐
缓冲液
精选ppt
无机盐
34
2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
精选ppt
35
• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
精选ppt
11
17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
12
膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
精选ppt
28
4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
精选ppt
32
透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
精选ppt
33
透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
缓冲液
精选ppt
无机盐
34
2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
精选ppt
35
• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
精选ppt
11
17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
12
膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
精选ppt
28
4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
精选ppt
32
透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
精选ppt
33
透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
膜分离技术
2024/7/5
膜分离技术
3
１、膜分离技术发展概述
1784年 阿贝.诺伦特首次揭示膜分离现象 1960年洛布和索里拉金 醋酸纤纸素膜 1964年 美国通用原子公司 螺旋式反渗透组件 1965年 美国加利福尼亚大学 管式反渗透装置 1967年 美国杜邦公司首次研制了以尼龙为材料 的中空纤维组件, 1970年又研制了以芳香聚酰 胺为膜材料的中空纤维组件 1968年 美籍华人黎念之研究出乳化液膜 70年代 Cussler研制了含流动载体的液膜
第1章 膜分离技术
(Membrane Separation Processes)
本章主要内容:
膜分离技术概述
扩散渗析（diffusion dialysis）
反渗透（ reverse osmosis)
电渗析(electro-dialysis)
2024/7/5
膜分离技术
2
1.1 膜分离概述
1、膜分离发展概述 2、膜分离的概念 3、膜分离法的分类 4、膜分离技术的特点 5.膜分离法的应用
99％
多孔层, 孔径 （1000－4000） ×10－10m
这种膜有不对称结构: 表面结构致密, 孔隙很小, 通称为表皮 层或致密层、活化层； 下层结构较疏松, 孔隙较大, 通称为多 孔层或支撑层。
2024/7/5
膜分离技术
29
膜的照片
在相对湿度为100％时, 膜的含水量高达60％, 其中表皮层只含10％－20％, 且主要是以氢 键形式结合结合水。
2024/7/5
膜分离技术
17
2. 扩散渗析法原理
渗析液A+ B－
H2O
H2O A+
B－ B－ B－
（1）
- 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)。
14.7psi）仍能工作，并有较大的通量。
4.反渗透(Reverse Osmosis,RO)
原理：依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶美国最早用于将航天员的尿液回收为纯水。
医学界还以反渗透法的技术用来洗肾（血液透析）。 工业上已应用于海水脱盐，超纯水制备，从发酵液中 分离溶剂等。
●酶：一般不用，但如要去除某些多糖，淀粉酶有一定
作用。
●有机溶剂：20%--50%的乙醇可用于膜装置的灭菌和去
除油脂等。但系统必须符合防爆要求。
2. 原理：膜分离技术是以选择性多孔薄膜为分离介质，
使分离的溶液借助某种推动力（如：压力差、浓度差、电 位差等）通过膜，低分子溶质透过膜，大分子溶质被截留， 以此来分离溶液中不同分子量的物质，从而达到分离、浓 缩、纯化目的。
五、膜分离技术特点
• • • • • • • •
高效的分离过程 低能耗 接近室温的工作温度 纯物理过程，品质稳定性好 连续化操作 灵活性强 环保，无污染 投资少
分离技术对比
比较点 耗能 分离效 果 成本 传统技术 多 较差 高/低 膜分离技术 少 好
举例
首次投资高 维护费用低 筛分、离心、沉淀、过滤、 MF、UF、NF、 蒸馏、结晶、吸附、离子交 RO等 换等
来确定，<0.1%时，选用终端过滤， >0.5%则基本采用错流过滤。
三、常用技术分类
压力推动膜过程和各自分离特征
1.微滤（Microfiltration,MF）
微滤的应用范围主要是从气相和液相中 截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到 净化、分离、浓缩的目的。
特别适用于微生物、细胞碎片、微细 沉淀物和其他在“微米级”范围的粒子。
污染：膜在使用过程中，尽管操作条件不变，但通 量仍逐渐降低的现象。不可逆，必须清洗后才能消除。 浓差极化：可逆，改变操作条件可消除；
清洗：
●NaOH:水解蛋白质，皂化脂肪，溶解某些生物大分子 ●酸：HNO3，H3PO4，
HCl（去除无机物）
●表面活性剂：SDS（乳化，湿润，分散生物大分子等
●氧化剂：NaClO(强氧化能力)
二、基础知识
1. 膜（membrane） （1） 定义：在一定流动相（液体or气体）中，有 一薄层凝聚相物质，把流动相分隔成两部分，这 一薄层即为膜。其厚度在0.5mm以下。 （2）分类： 按孔径不同（or截留分子量）:可分为 微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜 按材料不同：无机膜(微滤膜，如：陶瓷膜和金属膜) 有机膜（高分子材料做成，如醋酸纤维
六、问题与展望
• 膜材料研究薄弱，不少原材料需要进口 • 膜组件性能低，品种少 • 膜技术种类少，当前膜多为化学制剂，易造成二
• •
次污染 产业规模小，应用领域窄 技术成果产业化转化过程缓慢
★研究新的膜材料，开发研究新的聚合膜材料。
★研究开发新的成膜工艺，进一步制备超薄、高度均 匀、无缺陷的非对称膜。 ★将新兴的膜分离技术与传统的工艺技术有机的结合 起来，不断将膜技术的研究成果从实验室推向产业 化应用。 ★将无机膜的发展推向前。无机膜耐酸、碱、有机溶 剂，化学稳定性好，机械强度大，抗微生物污染能 力强，在以后的发展过程中，研究无机膜的新材料、 新工艺将是必然之趋势。
★两种压力差
△p=p进-p出
（回流液的循环动力）
一般10 psi左右 调节方式：泵速，回流阀
膜两侧平均 压力差
轴向、侧向压力差
△pt=[(p进-p0)+(p出-p0)]*1/2 =(p进+ p出)*1/2-p0
(膜过滤推动力)
压力较低：通量随△pt成正比增加，如a 压力增大：形成浓差极化层，趋势变缓，如b
end filtration )
以压力作为推动力，料液流动方向 与滤膜表面垂直，并且透过液方向与料 液一致。
错流过滤（cross
flow filtration ）
透过液方向垂直于进料的方向，而 料液流动方向与滤膜表面平行，进料以 一定流速冲刷膜表面,减小浓差极化效应。
★以微滤为例，主要根据料液中固形物的含量多少
△pt对通量的影响
压力继续增大：浓差极化层达凝胶层浓度，通 量不随△pt改变，如c
3.纳滤(Nanofiltration ,NF)
介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过 程，孔径范围在几个纳米左右。与其他压力驱动 型膜分离过程相比，出现较晚。 与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又 被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。 应用：食品工业、植物深加工、饮料工业、 农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、 环保工业……
国内研究历程
• 1958年开始研究离子交换膜； • 1965年开始对反渗透膜进行探索； • 1966年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投
•
• •
产，为电渗析工业应用奠定了基础； 70年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及 组件进行研究开发，进而进入推广应用阶段； 80年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步； 90年代国家科技部对无机陶瓷微滤膜的工业化技 术组织了科技攻关，推进了陶瓷微滤膜的工业化 进程。
膜分离技术简介
目录
发 基 常 设 特 展 展 础 用 备 点 望 简 知 技 简 史 识 术 介
一、发展简史
人类对于膜现象的研究源于1748年，然而认 识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多 年的漫长过程。大致历程（20世纪）：
30年代：微孔过滤 40年代：透析 50年代：电渗析 60年代：反渗透 70年代：超滤和液膜 80年代：气体分离 90年代：渗透汽化
示意图
3.膜分离过程类型
推动力 静压力差 浓度差 过程 MF，UF， NF，RO 渗析（透析） 孔径 机制
<1000 dalton 筛分 ---10um 1—3nm
筛分+ 扩散
蒸气分压差 膜蒸馏（MD） 渗透蒸发（PV）
电位差 电渗析
微孔
无孔 <200 dalton
扩散
离子迁移
4.膜过滤方式：
终端过滤(dead
特点：不需添加任何杀菌剂和化学物质，故
不会发生化学相变。
示意图
四、设备简介：
Vivaflow 50 回旋流/切向流超滤器
Vivaspin系列 超滤浓缩离心管
25mm
可换膜针头式滤器
（玻璃杯式）溶剂过滤器
Pellicon超滤系统
QuixStand中空纤维柱系统
不锈钢圆筒式正压滤器
0.1m2 陶瓷膜实验设备
素CA、聚醚砜PES、芳香族聚酰胺、聚氟聚合物等）。
按结构分
对称膜 （均相膜） ：结构与方向无关 不对称膜（非均相膜）：结构与方向有关
活性层：过滤作用（0.1--1um） 支持层：支持作用 (100—200um)
(3)膜性能参数
MWCO,通量，抗压能力，PH适用范围，对热和温度的 稳定性等。
（4）膜的污染与清洗
2.超滤(Ultrafiltration,UF)
原理：以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为 过滤介质。在一定的压力下，当水流过膜表面时， 只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到 溶液的净化、分离、浓缩的目的。 分类：一般分为板框式（板式）、中空纤维式、 管式、卷式等多种结构。 应用：浓缩，脱盐，分离，纯化，去热原，缓冲 液置换等。
纳滤膜（陶氏）
纳滤膜三大特点
MWCO介于反渗透膜和超滤膜之间，一般为
150 ～ 1000 dalton；科学家推测其表面分离 层可能拥有 1nm 左右的微孔结构，故被称之 为 “ 纳滤 ” 。
纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表
面分离层是由聚电解质所构成，对离子有静电 相互作用。
超低压大通量，即在超低压下（ 0.1Mpa ≈
4.反渗透(Reverse Osmosis,RO)
原理：依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶美国最早用于将航天员的尿液回收为纯水。
医学界还以反渗透法的技术用来洗肾（血液透析）。 工业上已应用于海水脱盐，超纯水制备，从发酵液中 分离溶剂等。
●酶：一般不用，但如要去除某些多糖，淀粉酶有一定
作用。
●有机溶剂：20%--50%的乙醇可用于膜装置的灭菌和去
除油脂等。但系统必须符合防爆要求。
2. 原理：膜分离技术是以选择性多孔薄膜为分离介质，
使分离的溶液借助某种推动力（如：压力差、浓度差、电 位差等）通过膜，低分子溶质透过膜，大分子溶质被截留， 以此来分离溶液中不同分子量的物质，从而达到分离、浓 缩、纯化目的。
五、膜分离技术特点
• • • • • • • •
高效的分离过程 低能耗 接近室温的工作温度 纯物理过程，品质稳定性好 连续化操作 灵活性强 环保，无污染 投资少
分离技术对比
比较点 耗能 分离效 果 成本 传统技术 多 较差 高/低 膜分离技术 少 好
举例
首次投资高 维护费用低 筛分、离心、沉淀、过滤、 MF、UF、NF、 蒸馏、结晶、吸附、离子交 RO等 换等
来确定，<0.1%时，选用终端过滤， >0.5%则基本采用错流过滤。
三、常用技术分类
压力推动膜过程和各自分离特征
1.微滤（Microfiltration,MF）
微滤的应用范围主要是从气相和液相中 截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到 净化、分离、浓缩的目的。
特别适用于微生物、细胞碎片、微细 沉淀物和其他在“微米级”范围的粒子。
污染：膜在使用过程中，尽管操作条件不变，但通 量仍逐渐降低的现象。不可逆，必须清洗后才能消除。 浓差极化：可逆，改变操作条件可消除；
清洗：
●NaOH:水解蛋白质，皂化脂肪，溶解某些生物大分子 ●酸：HNO3，H3PO4，
HCl（去除无机物）
●表面活性剂：SDS（乳化，湿润，分散生物大分子等
●氧化剂：NaClO(强氧化能力)
二、基础知识
1. 膜（membrane） （1） 定义：在一定流动相（液体or气体）中，有 一薄层凝聚相物质，把流动相分隔成两部分，这 一薄层即为膜。其厚度在0.5mm以下。 （2）分类： 按孔径不同（or截留分子量）:可分为 微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜 按材料不同：无机膜(微滤膜，如：陶瓷膜和金属膜) 有机膜（高分子材料做成，如醋酸纤维
六、问题与展望
• 膜材料研究薄弱，不少原材料需要进口 • 膜组件性能低，品种少 • 膜技术种类少，当前膜多为化学制剂，易造成二
• •
次污染 产业规模小，应用领域窄 技术成果产业化转化过程缓慢
★研究新的膜材料，开发研究新的聚合膜材料。
★研究开发新的成膜工艺，进一步制备超薄、高度均 匀、无缺陷的非对称膜。 ★将新兴的膜分离技术与传统的工艺技术有机的结合 起来，不断将膜技术的研究成果从实验室推向产业 化应用。 ★将无机膜的发展推向前。无机膜耐酸、碱、有机溶 剂，化学稳定性好，机械强度大，抗微生物污染能 力强，在以后的发展过程中，研究无机膜的新材料、 新工艺将是必然之趋势。
★两种压力差
△p=p进-p出
（回流液的循环动力）
一般10 psi左右 调节方式：泵速，回流阀
膜两侧平均 压力差
轴向、侧向压力差
△pt=[(p进-p0)+(p出-p0)]*1/2 =(p进+ p出)*1/2-p0
(膜过滤推动力)
压力较低：通量随△pt成正比增加，如a 压力增大：形成浓差极化层，趋势变缓，如b
end filtration )
以压力作为推动力，料液流动方向 与滤膜表面垂直，并且透过液方向与料 液一致。
错流过滤（cross
flow filtration ）
透过液方向垂直于进料的方向，而 料液流动方向与滤膜表面平行，进料以 一定流速冲刷膜表面,减小浓差极化效应。
★以微滤为例，主要根据料液中固形物的含量多少
△pt对通量的影响
压力继续增大：浓差极化层达凝胶层浓度，通 量不随△pt改变，如c
3.纳滤(Nanofiltration ,NF)
介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过 程，孔径范围在几个纳米左右。与其他压力驱动 型膜分离过程相比，出现较晚。 与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又 被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。 应用：食品工业、植物深加工、饮料工业、 农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、 环保工业……
国内研究历程
• 1958年开始研究离子交换膜； • 1965年开始对反渗透膜进行探索； • 1966年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投
•
• •
产，为电渗析工业应用奠定了基础； 70年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及 组件进行研究开发，进而进入推广应用阶段； 80年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步； 90年代国家科技部对无机陶瓷微滤膜的工业化技 术组织了科技攻关，推进了陶瓷微滤膜的工业化 进程。
膜分离技术简介
目录
发 基 常 设 特 展 展 础 用 备 点 望 简 知 技 简 史 识 术 介
一、发展简史
人类对于膜现象的研究源于1748年，然而认 识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多 年的漫长过程。大致历程（20世纪）：
30年代：微孔过滤 40年代：透析 50年代：电渗析 60年代：反渗透 70年代：超滤和液膜 80年代：气体分离 90年代：渗透汽化
示意图
3.膜分离过程类型
推动力 静压力差 浓度差 过程 MF，UF， NF，RO 渗析（透析） 孔径 机制
<1000 dalton 筛分 ---10um 1—3nm
筛分+ 扩散
蒸气分压差 膜蒸馏（MD） 渗透蒸发（PV）
电位差 电渗析
微孔
无孔 <200 dalton
扩散
离子迁移
4.膜过滤方式：
终端过滤(dead
特点：不需添加任何杀菌剂和化学物质，故
不会发生化学相变。
示意图
四、设备简介：
Vivaflow 50 回旋流/切向流超滤器
Vivaspin系列 超滤浓缩离心管
25mm
可换膜针头式滤器
（玻璃杯式）溶剂过滤器
Pellicon超滤系统
QuixStand中空纤维柱系统
不锈钢圆筒式正压滤器
0.1m2 陶瓷膜实验设备
素CA、聚醚砜PES、芳香族聚酰胺、聚氟聚合物等）。
按结构分
对称膜 （均相膜） ：结构与方向无关 不对称膜（非均相膜）：结构与方向有关
活性层：过滤作用（0.1--1um） 支持层：支持作用 (100—200um)
(3)膜性能参数
MWCO,通量，抗压能力，PH适用范围，对热和温度的 稳定性等。
（4）膜的污染与清洗
2.超滤(Ultrafiltration,UF)
原理：以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为 过滤介质。在一定的压力下，当水流过膜表面时， 只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到 溶液的净化、分离、浓缩的目的。 分类：一般分为板框式（板式）、中空纤维式、 管式、卷式等多种结构。 应用：浓缩，脱盐，分离，纯化，去热原，缓冲 液置换等。
纳滤膜（陶氏）
纳滤膜三大特点
MWCO介于反渗透膜和超滤膜之间，一般为
150 ～ 1000 dalton；科学家推测其表面分离 层可能拥有 1nm 左右的微孔结构，故被称之 为 “ 纳滤 ” 。
纳滤膜对无机盐有一定的截留率，因为它的表
面分离层是由聚电解质所构成，对离子有静电 相互作用。
超低压大通量，即在超低压下（ 0.1Mpa ≈