分离膜的分类
界面聚合制备分离膜的材料选择与制备方法
2 界面聚合
界面聚合：在两种互不相溶，分别溶解有两种单体的溶液的界面上（或界 面有机相一侧）进行的缩聚反应叫做界面聚合。 反应所得到的聚合物不溶于溶剂，在界面中析出。
界面聚合的发展史
第一篇界面聚合的报道出现于1898年，Einhorn用对苯二酚的水溶液和光气的 甲苯溶液反应制备聚碳酸酯。 1959年，Morgan等第一次详细地比较了传统的熔融聚合和界面聚合，认为界 面聚合不需要两单体的化学计量平衡，高分子量聚合物甚至在较低的转化率和 较低的温度下，很短时间就可以得到。 Cadotte等于1972年首次采用界面聚合反应制得复合膜
界面聚合制备分离膜 界面聚合制备分离膜的材料 常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和 多元酰氯等。其中,多元胺、多元醇和多元酚可溶于 水相,多元酰氯则可溶于有机溶剂(油) 相,反应后分别 形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物皮层。 其中聚酰胺膜是界面聚合法制备复合膜中最常见的, 也是最早工业生产的膜。
4 优点与缺点 界面聚合制备分离膜的优点
（1）反应具有自抑制性，可制成厚度小于50 nm极薄的膜， 这是因为初始膜的形成会阻碍水相单体向反应区扩散； （2）反应在两相界面处进行，对反应物的纯度没有特别要 求； （3）界面聚合生成的聚合物膜缺陷较少，这是由于反应具 有自抑制性和自密封性； （4）界面聚合膜的分离层与支撑层之间存在一分离层/支撑 层互嵌的界面区，使得分离层与支撑层结合得较为牢固； （5）界面聚合膜能够较容易放大到工业规模。
界面聚合制备分离膜
界面聚合制备分离膜的材料
常用的芳香多元胺有：苯二胺 ( 如邻苯二胺 、间苯二胺等) 及其衍 生物，以及合成的新型多元胺。 常用的脂肪多元胺有：二乙烯三胺、三乙烯四胺等。 哌嗪或其衍生物也是界面聚合中常用的水相单体。 大分子的多元胺也可用作界面聚合 的单体，聚乙烯亚胺就是常用的 一类 。 进行界面聚合的水相单体除多元胺外， 多元酚也是常见的水相单体。 用于界面聚合的有机相单体除常用的苯二酰氯( 如间苯二酰氯、对 苯二酰氯等) 和苯三酰氯( 如均苯三甲酰氯)外，还有苯四甲酰、环烷 烃多元酰氯、多元磺酰氯、带有功能基团的多元酰氯衍生物。
功能高分子材料-第三章-高分子分离膜..
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膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
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开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
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二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
高分子膜概述
高分子膜概述一、高分子膜的分类根据孔径尺寸，分离膜可分为微滤（Microfiltration，MF）膜、超滤（Ultrafiltration，UF）膜、纳滤（Nanofiltration，NF）膜和反渗透（Reverse osmosis，RO）膜。
MF膜的孔径尺寸大于50nm，可用于去除悬浮固体、原生动物和细菌等。
UF膜的孔径尺寸为2～50nm，主要用于去除病毒和胶体。
具有纳米孔的NF膜和RO膜可去除溶解的盐离子，是主流的脱盐膜。
RO膜的结构最为致密，其孔径尺寸为0.3～0.6nm，具有很高的NaCl脱盐率（>98％），而NF膜结构更为疏松，孔径尺寸小于等于2nm，通常被称为“低压RO膜”，对NaCl脱盐率较），同时具有更高低（20％～80％），主要用于脱除高价离子（Ca2+、Mg2+和SO2-4的水通量。
二、高分子膜的结构和制备MF/UF多孔高分子膜可独立用于废水处理或作为NF膜和RO膜脱盐过程的预处理。
高分子MF膜和UF膜是应用最广泛的，其主要的制备成膜工艺是相转化法。
MF膜的截面孔分布可以是对称的或是非对称的，对称的MF膜截面孔径变化不明显，膜的厚度是影响其过滤分离性能的主要因素。
非对称的MF膜是由孔径小的表面分离层和孔径大的支撑层组成的，分离层的孔结构和厚度决定了膜整体的过滤分离性能。
UF膜的结构通常是非对称的，如图2-1所示，由开孔的底部支撑层和相对致密的表层构成，支撑层和表层属于同一种材料。
表层起到主要的分离作用，支撑层可使水溶液无阻碍地跨膜传输。
图2-1 聚砜UF膜的SEM照片平板MF/UF膜主要通过相转化法制备，以无纺布作为基底，提高膜的力学强度。
相转化法是指将含有聚合物和溶剂的均相聚合物溶液浸入非溶剂凝固浴中，并在可混溶的溶剂和非溶剂交换过程中发生聚合物固化。
此方法制备的膜的特性可通过改变浇铸条件、聚合物种类、聚合物浓度，溶剂/非溶剂体系和添加剂以及凝固浴条件实现调控。
目前MF/UF高分子膜材料主要包括醋酸纤维素（Cellulose Acetate，CA）、聚砜（Polysulfone，PSF）、聚醚砜（Polyethersulfone，PES）、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）和聚偏二氟乙烯（Polyvinylidine Fluoride，PVDF）等。
第七章-膜分离技术
二、超滤的浓差极化 溶质会在膜表面积聚
超滤分离原理示意图
并形成从膜面到主体溶液之间的浓度梯度。
减轻浓差极化的措施： ① 错流设计，以利清除极化层； ② 流体流速提高，增加流体的湍动程度； ③ 采用脉冲以及机械刮除法维持膜表面的清洁。 三、超滤膜 常用的膜材料有醋酸纤维、聚砜、聚丙烯睛、聚酰胺、
四、微滤的应用
｛ 1.微滤膜的特点
⑴孔径的均一性 ⑵空隙率高
⑶材薄
｛ ｛｛ 2.微滤的应用
⑴实验室中的应用 ⑵工业上的应用
微生物检测 微粒子检测
制药工业 电子工业
其他领域
二、电渗析的流程 各种电渗析器的组合方式示意图
直流式电渗析除盐流程
循环式电渗析除盐流程
部分循环式电渗析除盐流程
三、电渗析技术的应用 （１）咸水脱盐制淡水
电渗析脱盐生产淡水的工艺流程 1-渗析槽；2-冷凝器；3-浓缩罐；4-结晶罐；5-涡轮机；6-锅炉；7-浓液槽
（2）重金属污水处理
电渗析处理电镀含镍污水工艺流程
极化的危害： ① Ca2+、Mg2+等离子时将形成沉淀； ②膜电阻增大，降低分离效率。
4．离子交换膜 可分为三类： （1）均相离子交换膜； （2）非均相离子交换膜 ； （3）半均相离子交换膜。 对离子交换膜的要求是： ① 有良好的选择透过性； ② 膜电阻应低，膜电阻应小于溶液电阻； ③ 有良好的化学稳定性和机械强度；有适当的孔隙度。
②对溶剂渗透通量的增加提出了限制； ③膜表面上形成沉淀，会堵塞膜孔； ④会导致膜分离性能的改变； ⑤出现膜污染。
各种组件的比较
三、反渗透组件及其技术特征
高分子分离膜
超滤膜：不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。
表面活性层：致密光滑，厚度，细孔孔径小于10nm
超滤 膜
过渡层：细孔大于10nm，厚度1-10μm
支撑层：厚度50-250μm，孔径大于10nm。起支撑作用，提高机械强度
性能主要取决于表面活性层和过渡层
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化 工、食品、医药、生化
3.4 高分子分离膜的制备方法
膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能差别很大。 合理的、先进的制膜工艺是制造优良性能分离膜的重要保证。
制备方法
烧结法 拉伸法 径迹刻蚀法 相转化法 复合膜化法
多孔膜 最实用
1. 烧结法
将聚合物的微粒通过烧结形成多孔膜
聚合物的微粒
微孔膜的缺点： 颗粒容量较小，易被堵塞
微滤的应用
微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生 物，都可借助微孔膜去除。
实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
日本： 纤维素酯类膜：53％， 聚砜膜：33.3％， 聚酰胺膜：11.7％， 其他：2％
材料
纤维 素
二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸纤维素 (CTA)、硝化 纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素 (EC)等。
特点
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种重要的分离技术，通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。
它广泛应用于各种领域，如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。
本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术利用膜作为分离介质，将混合物分离成两个或更多的组分，其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。
根据膜分离的机制可以分为以下三种类型：1、压力驱动膜分离技术压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上，以实现分离的技术。
膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。
该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。
逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜，将混合物中的水增量分离出来，这是制取纯水的主要技术之一。
微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上，实现分离的技术。
例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用，将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中，使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中，最终通过两个极板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异，将混合物中的混合物分离的技术。
例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同，可以将膜分离技术分为以下几种类型：1、纳滤技术纳滤技术是利用孔径在10-100纳米的纳滤膜，将分子大小在10-100纳米之间的物质分离出来。
纳滤技术主要应用于制备高分子材料、微电子器件制造和水处理等领域中。
2、超滤技术超滤技术是利用孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜，将分子大小在1000道100万道之间的物质分离出来。
超滤技术主要应用于蛋白质提取、水处理、生物制品制备和废水处理等领域中。
MBR的分类及应用
MBR的分类及应用MBR 工艺用膜膜可以由很多种材料制备，可以是液相、固相甚至是气相的。
目前使用的分离膜绝大多数是固相膜。
根据孔径不同可分为：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；根据材料不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是微滤级别膜。
膜可以是均质或非均质的，可以是荷电的或电中性的。
广泛用于废水处理的膜主要是由有机高分子材料制备的固相非对称膜。
一、 MBR 膜材质1、高分子有机膜材料：聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
有机膜成本相对较低，造价便宜，膜的制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多样，应用广泛，但运行过程易污染、强度低、使用寿命短。
2、无机膜：是固态膜的一种，是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。
目前在 MBR 中使用的无机膜多为陶瓷膜，优点是：它可以在 pH ＝ 0~14 、压力P<10MPa 、温度<350 ℃ 的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力；缺点是：造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。
二、 MBR 膜孔径MBR 工艺中用膜一般为微滤膜（ MF ）和超滤膜（ UF ），大都采用 0.1 ～ 0.4 μ m 膜孔径，这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。
微滤膜常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等。
超滤常用聚合物材料有：聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚丙烯腈（ PAN ）、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醚醚酮、聚亚酰胺、聚醚酰胺等。
三、 MBR 膜组件为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件（ Module ）。
工业上常用的膜组件形式有五种：板框式（ Plate and Frame Module ）、螺旋卷式 (Spiral Wound Module) 、圆管式 (Tubular Module) 、中空纤维式 (Hollow Fiber Module) 和毛细管式 (Capillary Module) 。
离型膜知识
SYPAC
昆山思贝克精密复合材料有限公司
氟素离型膜的相关情况 六.PET氟素离型膜的相关情况 氟素 PET氟素离型膜以 氟素离型膜以PET为基材，产品表面涂上0.2um～0.6um氟离型物质。薄 为基材，产品表面涂上 ～ 氟离型物质。 氟素离型膜以 为基材 氟离型物质 膜表面平整光洁、涂布均匀、无折皱、撕裂、颗粒、气泡、针孔等缺陷， 膜表面平整光洁、涂布均匀、无折皱、撕裂、颗粒、气泡、针孔等缺陷，其具有 物理机械性能优良、厚度公差小、透明度高、热收缩率低、柔韧性较好等优点。 物理机械性能优良、厚度公差小、透明度高、热收缩率低、柔韧性较好等优点。 PET氟素离型膜现已被广泛应用于胶粘制品、硅胶系胶带复合、模切冲型加工、 氟素离型膜现已被广泛应用于胶粘制品、 氟素离型膜现已被广泛应用于胶粘制品 硅胶系胶带复合、模切冲型加工、 电子电器制造等行业领域,主要用于离型硅胶 化学原理：同性相吸，异性相斥） 主要用于离型硅胶（ 电子电器制造等行业领域 主要用于离型硅胶（化学原理：同性相吸，异性相斥）。 厚度有0.05MM、0.075MM、0.1MM，宽度有520m和1040m，长度一般有500m 厚度有 、 、 ，宽度有 和 ，长度一般有 重之分，一般在在建议储 和3000m，颜色有白色和透明两种，剥离力有轻、中、重之分，一般在在建议储 ，颜色有白色和透明两种，剥离力有轻、 存于45℃以下的干燥洁净的库房中，不应靠近火源、热源或受日光直射；防潮； 存于 ℃以下的干燥洁净的库房中，不应靠近火源、热源或受日光直射；防潮； 薄膜表面不可受挤压； 薄膜表面不可受挤压； 一般的氟素离型膜贴合后，胶带的粘着力保持在原来85%左右，好的离型膜 左右， 一般的氟素离型膜贴合后，胶带的粘着力保持在原来 左右 可以保持在95%左右 可以保持在 左右. 左右
《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。
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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。
高分子分离膜的材料
无机高分子材料
陶瓷膜材料
如氧化铝、氧化锆等，具有极高 的化学稳定性和热稳定性，适用 于高温、高压和强腐蚀环境下的
分离过程。
玻璃膜材料
如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃等，具 有优异的透光性和耐酸性，常用于 光学膜和生物膜反应器等领域。
金属膜材料
如不锈钢、钛合金等，具有优良的 机械性能和导电性，但成膜性较差， 常用于特殊环境下的分离过程。
聚酰亚胺类分离膜材料
聚酰亚胺（PI）是一种高性能的 高分子材料，具有优异的耐高温 性能、机械性能和电绝缘性能。
PI分离膜具有较高的选择透过性 和耐化学腐蚀性能，适用于高温、 高压和腐蚀性环境下的分离过程。
PI分离膜在制备过程中可通过调 整聚合工艺和添加剂的种类和用
量来调控膜的结构和性能。
其他有机高分子分离膜材料
金属有机骨架分离膜材料
MOFs分离膜
金属有机骨架（MOFs）是一种由金属离子和有机配体构成的多孔晶体材料，具有 可调的孔径和化学功能，适用于气体分离、液体分离和离子交换等领域。
ZIFs分离膜
类沸石咪唑酯骨架（ZIFs）是一种类似于沸石结构的金属有机骨架材料，具有良好 的热稳定性和化学稳定性，适用于高温、高压和腐蚀性环境下的分离过程。
其他无机高分子分离膜材料
碳纳米管分离膜
由碳纳米管构成的分离膜具有极高的比表面积和优异的机 械性能，适用于气体分离和液体分离等领域。
石墨烯分离膜
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有超高的 电子迁移率和机械强度，可应用于制备高性能的分离膜材 料。
无机纳米复合分离膜
将无机纳米粒子与高分子材料相结合制备而成的复合分离 膜，具有优异的力学性能和分离性能，可广泛应用于水处 理、生物医学和能源等领域。
膜分离的种类和特点
第三节膜分离12-3-1 概述膜分离的种类和特点利用固体膜对流体混合物中的各组分的选择性渗透从而分离各个组分的方法统称为膜分离。
膜分离过程的推动力是膜两侧的压差或电位差，表12-3列举几种膜分离过程的要点。
表12-3 几种主要的膜分离过程膜分离过程的特点是：(1) 多数膜分离过程中组分不发生相变化，所以能耗较低；(2) 膜分离过程在常温下进行，对食品及生物药品的加工特别适合；(3) 膜分离过程不仅可除去病毒、细菌等微粒，而且也可除去溶液中大分子和无机盐，还可分离共沸物或沸点相近的组分；(4) 由于以压差及电位差为推动力，因此装置简单，操作方便。
241242本节简要说明使用固体膜的分离过程，液膜分离已在本书第11章中作了介绍。
分离用膜 膜分离的效果主要取决于膜本身的性能，膜材料及膜的制备是膜分离技术发展的制约因素。
分离用固体膜按材质分为无机膜及聚合物膜两大类，而以聚合物膜使用最多。
无机膜由陶瓷、玻璃、金属等材料制成，孔径为1nm ~ 60μm 。
膜的耐热性、化学稳定性好，孔径较均匀。
聚合物膜通常用醋酸纤维素、芳香族、聚酰胺、聚砜、聚四氟乙烯、聚丙烯等材料制成，膜的结构有均质致密膜或多孔膜，非对称膜及复合膜等多种。
膜的厚度一般很薄，如对微孔过滤所用的多孔膜而言，约为50 ~ 250μm 。
因此，一般衬以膜的支撑体使之具有一定的机械强度。
对膜的基本要求 首先要求膜的分离透过特性好，通常用膜的截留率、透过通量、截留分子量等参数表示。
不同的膜分离过程习惯上使用不同的参数以表示膜的分离透过特性。
(1)截留率R: 其定义为 %100121C C C （12-45） 式中C 1、C 2分别表示料液主体和透过液中被分离物质（盐、微粒或大分子等）的浓度。
(2)透过速率（通量）J ：指单位时间、单位膜面积的透过物量，常用的单位为kmol/(m 2s)。
由于操作过程中膜的压密、堵塞等多种原因，膜的透过速率将随时间而衰减。
膜和膜分离过程的分类和基本特性
板式膜分离器（实验室用）
中空纤维膜分离器（实验室用）
板式膜分离器（实验室用）
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）
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？
思
3.简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性
以上沉淀溶于pH值为7.6、2.5μmol／L的 K2HPO4-KH2PO4缓冲液中，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。
（二）反渗透（RO或HF）
1.优点 • 相态不变，无需加热，设备简单，能耗低。 2.膜的特性 • 透水率、透盐率、抗压性等。 3.应用 • 海水脱盐，食品医药的浓缩，超纯水的制造等。 4.膜材料 • 醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜、高分子电解质膜、
无机质膜等。
（三）超滤（UF）
1.概念 • 凡是能截留分子量在500以上的高分子的膜
五、膜的应用
（一）膜组件结构与特点 1.管式 • 特点：无死角，易清洗；处理含固体较多 的料液；单根管子可以调换。 • 缺点：保留体积大；单位体积中所含过滤 面积较小，压力降大。
2. 中空纤维式
• 保留体积小; • 单位体积中所含过滤面积大; • 可以逆洗; • 料液需要预处理; • 单根纤维损坏时，需调整整个模件。
膜分离技术及应用
膜分离技术及应用1 膜分离技术的简介1.1 膜分离的概念利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
膜分离的一般示意性图见图1。
1.2 膜的简介在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。
膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。
1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求：（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa（2）耐高温：高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；（4）化学相容性：保持膜的稳定性；（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；（6）成本低。
1.2.2 膜的分类按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：有机高分子（天然高分子材料膜、合成高分子材料膜）膜、无机材料膜1.2.3 各种膜材料（1）天然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物，有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。
其中醋酸纤维膜的截盐能力强，常用作反渗透膜，也可用作微滤膜和超滤膜。
醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限，一般使用温度低于45~50℃，pH3~8。
再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。
（2）合成高分子材料膜市售膜的大部分为合成高分子膜，种类很多，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。
其中聚砜是最常用的膜材料之一，主要用于制造超滤膜。
聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃，有些可高达125℃)，适用pH 范围广(pH=l~13)，耐氯能力强，可调节孔径范围宽(1~20nm)。
但聚砜膜耐压能力较低，一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa 。
膜的分类
（3）复合膜
◆复合膜或称“薄膜复合”的膜(thin—film composite membrane)，是当前发展快、研究最多的膜。它最早用于反渗透过程；现已用于气体分离、渗透汽化等膜分离过程。这种膜的选择性膜层（或称活性膜层）沉积于具有微孔的底膜(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，而非对称膜是同一种材料。
(1)有机膜
渗透汽化有机膜电镜图
（2）无机膜
◆无机膜是固态膜的一种，它是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、
沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。
◆无机分离膜可以分为致密膜和多孔膜两类
◆按IUPAC制定的标准·，多孔无机膜按孔
径范围可分为三大类,目前已经工业化的
无机膜均为粗孔膜和过滤膜
◆目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说，已有成百种以上的膜被制备出来，其中约40多种已被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类膜占53％，聚砜膜占33.3％，聚酰胺膜占11.7％，其他材料的膜占2％，可见纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。
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气体分离膜的分类
成员：陈永涛，忽浩然，苗玉淇，
张岩磊，李龙飞
⏹气体膜分离过程是一种以压力差为驱动
力的分离过程，在膜两侧混合气体各组
分分压差的驱动下，不同气体分子透过膜
的速率不同，渗透速率快的气体在渗透侧富集，而渗透速率慢的气体则在原料侧富集。
⏹气体膜分离正是利用分子的渗透速率差
使不同气体在膜两侧富集实现分离的。
分类
⏹一：按照其化学组成
⏹二：按膜组件分
⏹三：按气体膜分离的机理分⏹四：按气体分离膜的应用分
按照其化学组成，气体分离膜材料可分为高分子材料、无机材料和有机—无机杂化材料
1.高分子材料
在气体分离膜领域，早期使用的膜材料主要有聚砜、纤维素类聚合物、聚碳酸酯等。
上述材料的最大缺点是或具有高渗透性、低选择性或具有低渗透性、高选择性，使得以这些材料开发的气体分离器的应用受到了一定限制，特别是在制备高纯气体方面，受到变压吸附和深冷技术的有力挑战。
为了克服上述缺点，拓宽气体分离膜技术的应用范围，发挥其节能优势，研究人员一直在积极开发兼具高透气性和高选择性、耐高温、耐化学介质的新型气体分离膜材料，聚酰亚胺、含硅聚合物、聚苯胺等就是近年开发的新型高分子气体分离膜材料。
2.无机材料
相对于有机高分子膜，无机材料由于其独特的
物理和化学性能，具有耐高温、结构稳定、孔径均一、化学稳定性好、抗微生物腐蚀能力强等优点。
它在涉及高温和有腐蚀性的分离过程中的应用方面具有有机高分子膜所无法比拟的优势，具有良好的发展前景。
无机膜的不足之处在于：制造成本相对较高，大约是相同膜面积高分子膜的10倍；无机材料脆性大，弹性小，需要特殊的形状和支撑系统；膜的成型加工及膜组件的安装、密封(尤其是在高温下)比较困难。
⏹有机-无机集成材料
⏹发展有机和无机集成材料膜，是取长补短，改进膜材
料的一种好方法。
分子筛填充有机高分子膜是在高分子膜内引入细小的分子筛颗粒以改善膜的分离性能。
分子筛填充聚合物膜结构与一般聚合物复合膜结构相似，存在一个多孔支撑层，上面涂敷一层薄的高性能选择分离层，只是其选择分离层含有大于40%紧密填充的分子筛或沸石等无机材料的高性能聚合物薄层。
分子筛的作用主要体现在：细小颗粒的存在对膜结构的影响；分子筛的表面活性可能会影响待分离组分在膜内传递行为从而改善膜的分离性能
按膜组件分
1、平板式膜组件平板式膜组件的优点是制造组装比较简单，操作比较方便，膜的维护、清洗、更换比较容易；缺点是制造成本较高，当膜面积增大时，对膜的机械强度要求较高。
平板式膜组件的填充率较低，不如中空纤维式和卷式分离器结构紧凑，因而在气体分离中应用较少。
2、螺旋卷式膜组件
螺旋卷式膜组件也由平板膜制成，它是将制作好的平板膜密封成信封状膜袋，在两个膜袋之间衬以网状间隔材料，然后用一根带有小孔的多孔管卷绕依次放置的多层膜袋，形成膜卷；最后将膜卷装入圆筒形压力容器中，形成一个完整的螺旋卷式膜组件。
使用时，高压侧原料气从一端进入膜组件，沿轴向流过膜袋的外表面，渗透组分沿
径向透过膜并经多孔中心管流出膜组件。
由于单个螺旋卷式膜组件的收率较小，
为了提高装置的收率，实际使用中常常
将多个膜组件安装在同一个耐压容器内，通过中心多孔管彼此串联起来，形成串
联式卷式膜组件。
3. 中空纤维式膜组件中空纤维膜组件常使用外压式的操作模式，即纤维外侧走原料气，渗透气从纤维外向纤维内渗透，并沿纤维内侧流出膜组件。
根据原料气与渗透气相对流向不同，操作模式又分为逆流流型和错流流型。
在逆流流型中，原料气与渗透气流动方向相反；而在径向错流分离器中，原料气首先沿径向流动，流动方向与中空纤维膜垂直。
按气体膜分离的机理分
1、非多孔膜
气体透过非多孔膜的传递过程通常采用溶解-扩散机理来解释。
它假设气体透过膜的过程由下列步骤完成：气体与气体分离膜进行接触；气体在膜的上游侧表面吸附溶解；吸附溶解的气体在浓度差的推动下扩散透过膜，到达膜的下游侧；膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态，此时气体由膜下游侧解吸的速度成为恒定。
2、多孔膜
多孔膜是利用不同气体通过膜孔的速率差进行分离的，其分离性能与气体的种类、膜孔径等有关。
其传递机理可分为分子扩散、表面扩散、毛细管冷凝、分子筛分等
按气体分离膜的应用分
1979年美国孟山都（Monsanto）公司开发了Prism膜分离器，并成功地应用于从合成氨弛放气中回收氢，成为气体膜分离技术获得工业化应用的标志。
早期气体分离膜主要用于石油炼厂气和石化行业尾气中的氢回收，近年来，随着高性能膜材料和先进制膜工艺的研究、开发，其应用领域不断扩大，已成为具有重要意义的单元操作过程之一。
1、H2的分离回收
膜分离回收氢气是目前气体分离膜的最大和最重要的商业应用领域。
目前，膜法回收氢气集中应用在以下三个领域：从合成氨厂弛放气中回收氢，从石油炼厂尾气中回收氢、合成气（H2/CO）比例调节。
2、膜法富氧
与膜法氢气回收相比，膜法富氧或富氮的原料气为空气，其组成恒定不变，不含对高分子膜有害的杂质组分。
空气在进入组件之前不需要经过特别的预处理，只需除去压缩空气中可能含有的少量冷凝水和压缩机油滴，流程更为简单。
3、膜法富氮
氮气作为惰性气体广泛用于油井保护、三次采油、气体置换、电子制造、金属加工、各种易爆物的贮存运输及食品保鲜等领域。
从空气中制取氮气的传统方法为深冷法和变压吸附技术，与其相比膜法富氮装置成本低，操作灵活，安全，设备轻便、体积小、能耗低，在制备较低纯度氮气和使用量较少的情况下，膜法富氮具有较强的竞争力。
⏹4、在天然气工业中的应用
⏹天然气是烃和多种杂质气体的混合物，其中包括硫化氢、二氧化碳等酸性气体，还有氮、
⏹氦、水等，出于对储运、腐蚀控制、产品规格和环境保护等方面的考虑，在对天然气进行处理之前，对杂质的脱除有严格的要求。
膜法对天然气的处理包括天然气中酸性气体的脱除、天然气脱湿和氦气提取等。