《膜分离过程h》PPT课件
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① 复合膜； ② 无机多孔膜； ③ 纳米过滤膜。 ④ 功能高分子膜； ⑤ 聚氨基葡糖
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4、膜材料 - 不同的膜分离技术
• 透析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、 • 微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯， • 超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 • 反渗透膜 ：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 • 纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 • 电渗析：离子交换树脂 • 渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙
均匀的高聚物溶液分离成两相，一相为富含高聚 物的凝胶，形成膜的骨架，而另一相为富含溶剂 的液相，形成膜中空隙。
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三 表征膜性能的参数
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22
（一）表征膜性能的参数
• 截断分子量、 • 水通量、 • 孔的特征、 • pH适用范围、 • 抗压能力、 • 对热和溶剂的稳Fra Baidu bibliotek性等。 制造商通常提供这些数据，
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1、发展历程
人类认识到膜的功能源于1748年，然而用于为人类服 务是近几十年的事。 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膜，是膜 分离技术发展的一个里程碑。
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• 1925年以来，差不多每十年就有一项 新的膜过程在工业上得到应用
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（3）芳香聚酰胺类
聚酰胺含有酰胺基团（-CO-NH-）,亲水性好,且其机 械稳定性、热稳定性及水解稳定性均很好,是最典型 的反渗透膜材料之一，但同样不耐氯。
与醋酸纤维素反渗透膜相比,它具有脱盐率高、通量 大、操作压力要求低、pH 范围广4-11
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3 近年来开发的新型膜材料
– 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； ppt课件
12
2、膜材料分类
• 天然材料：各种纤维素衍生物 • 人造材料：各种合成高聚物 • 特殊材料：复合膜，无机膜,不锈钢膜，陶瓷膜
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（1）醋酸纤维特点：
• 适合作反渗透膜 • 透过速度大 • 截留盐的能力强 • 易于制备 • 来源丰富
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5、常见膜分离方法
• 按分离粒子大小分类：
① 透析（Dialysis，DS）
截留分子量：
② 微滤（Microfiltration，MF） 微滤 0.02～10μm
③ 超滤（Ultrafiltration，UF） 透析 3000 ～ 几万Dalton
④ 纳滤（Nanofiltration，NF） 超滤 5000～50万Dalton
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1. 截留率和截断分子量
• 膜对溶质的截留能力以截留率R（rejection）来表示，
其定义为
F
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二 膜材料与膜的制造
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（一）膜材料
1、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；
烯醇、聚丙稀酰胺
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(二）膜的制造
1、膜制造的基本要求 • （1）透过速度 • （2）选择性 • （3）机械强度 • （4）稳定性
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2、相转变制膜
• 不对称膜通常用相转变法(phase inversion method)制造，其步骤如下：
• 1．将高聚物溶于一种溶剂中； • 2．将得到溶液浇注成薄膜； • 3．将薄膜浸入沉淀剂（通常为水或水溶液）中，
第五章 膜分离技术
(membrane separation)
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1
第一讲 膜分离技术 主要内容
膜分离技术概述 膜材料与膜的制造 表征膜性能的参数 各种膜分离技术及其分离机理
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2
一、概 述
膜分离技术
• 概念：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。
• 不耐温（30℃） • pH 范围窄，清洗困难
与氯作用，寿命降低 • 微生物侵袭
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以醋酸和纤维素为原料经酯化反 应制得的人造纤维。
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（2）聚砜膜的特点
• 温度范围广 • pH 范围广 • 耐氯能力强 • 孔径范围宽
• 操作压力低 • 适合作超滤膜
主链有重复的砜基和亚芳基的高分子化 合物制成的有筛分功能的膜。
⑤ 反渗透（Reverse osmosis，RO）纳滤 200～1000Dalton或1nm
⑥ 电渗析（Electrodialysis，ED） 反渗透 200Dalton
⑦ 渗透气化（Pervaporation，PV）
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6、膜分离法与物质大小（直径）的关系
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RO NF UF MF
• 30年代 微滤 • 40年代 透析 • 50年代 电渗析 • 60年代 反渗透 • 70年代 超滤 • 80年代 纳滤 • 90年代 渗透汽化
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2、膜分离的特点
• ①操作在常温下进行； • ②是物理过程，不需加入化学试剂； • ③不发生相变化（因而能耗较低）； • ④在很多情况下选择性较高； • ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； • ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 • 因而在生物产品的处理中占有重要地位
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3、膜分离技术特征及重要性
膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用
简单、易于控制及高效、节能的特点。
选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、
吸附等多种传统的分离与过滤方法。
应用广泛：膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，
近30年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、化工及 水处理等各个领域。产生了巨大的经济效益和社会效 益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁
掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。
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4、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：合成有机聚合物膜、无机材料膜 • 多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤
膜，后者反渗透膜、渗透蒸发
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4、膜材料 - 不同的膜分离技术
• 透析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、 • 微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯， • 超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维 • 反渗透膜 ：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺 • 纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜 • 电渗析：离子交换树脂 • 渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙
均匀的高聚物溶液分离成两相，一相为富含高聚 物的凝胶，形成膜的骨架，而另一相为富含溶剂 的液相，形成膜中空隙。
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三 表征膜性能的参数
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（一）表征膜性能的参数
• 截断分子量、 • 水通量、 • 孔的特征、 • pH适用范围、 • 抗压能力、 • 对热和溶剂的稳Fra Baidu bibliotek性等。 制造商通常提供这些数据，
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1、发展历程
人类认识到膜的功能源于1748年，然而用于为人类服 务是近几十年的事。 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膜，是膜 分离技术发展的一个里程碑。
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• 1925年以来，差不多每十年就有一项 新的膜过程在工业上得到应用
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（3）芳香聚酰胺类
聚酰胺含有酰胺基团（-CO-NH-）,亲水性好,且其机 械稳定性、热稳定性及水解稳定性均很好,是最典型 的反渗透膜材料之一，但同样不耐氯。
与醋酸纤维素反渗透膜相比,它具有脱盐率高、通量 大、操作压力要求低、pH 范围广4-11
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3 近年来开发的新型膜材料
– 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； ppt课件
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2、膜材料分类
• 天然材料：各种纤维素衍生物 • 人造材料：各种合成高聚物 • 特殊材料：复合膜，无机膜,不锈钢膜，陶瓷膜
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（1）醋酸纤维特点：
• 适合作反渗透膜 • 透过速度大 • 截留盐的能力强 • 易于制备 • 来源丰富
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5、常见膜分离方法
• 按分离粒子大小分类：
① 透析（Dialysis，DS）
截留分子量：
② 微滤（Microfiltration，MF） 微滤 0.02～10μm
③ 超滤（Ultrafiltration，UF） 透析 3000 ～ 几万Dalton
④ 纳滤（Nanofiltration，NF） 超滤 5000～50万Dalton
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23
1. 截留率和截断分子量
• 膜对溶质的截留能力以截留率R（rejection）来表示，
其定义为
F
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二 膜材料与膜的制造
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（一）膜材料
1、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；
烯醇、聚丙稀酰胺
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(二）膜的制造
1、膜制造的基本要求 • （1）透过速度 • （2）选择性 • （3）机械强度 • （4）稳定性
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2、相转变制膜
• 不对称膜通常用相转变法(phase inversion method)制造，其步骤如下：
• 1．将高聚物溶于一种溶剂中； • 2．将得到溶液浇注成薄膜； • 3．将薄膜浸入沉淀剂（通常为水或水溶液）中，
第五章 膜分离技术
(membrane separation)
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1
第一讲 膜分离技术 主要内容
膜分离技术概述 膜材料与膜的制造 表征膜性能的参数 各种膜分离技术及其分离机理
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2
一、概 述
膜分离技术
• 概念：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。
• 不耐温（30℃） • pH 范围窄，清洗困难
与氯作用，寿命降低 • 微生物侵袭
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以醋酸和纤维素为原料经酯化反 应制得的人造纤维。
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（2）聚砜膜的特点
• 温度范围广 • pH 范围广 • 耐氯能力强 • 孔径范围宽
• 操作压力低 • 适合作超滤膜
主链有重复的砜基和亚芳基的高分子化 合物制成的有筛分功能的膜。
⑤ 反渗透（Reverse osmosis，RO）纳滤 200～1000Dalton或1nm
⑥ 电渗析（Electrodialysis，ED） 反渗透 200Dalton
⑦ 渗透气化（Pervaporation，PV）
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6、膜分离法与物质大小（直径）的关系
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RO NF UF MF
• 30年代 微滤 • 40年代 透析 • 50年代 电渗析 • 60年代 反渗透 • 70年代 超滤 • 80年代 纳滤 • 90年代 渗透汽化
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2、膜分离的特点
• ①操作在常温下进行； • ②是物理过程，不需加入化学试剂； • ③不发生相变化（因而能耗较低）； • ④在很多情况下选择性较高； • ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； • ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 • 因而在生物产品的处理中占有重要地位
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3、膜分离技术特征及重要性
膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用
简单、易于控制及高效、节能的特点。
选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、
吸附等多种传统的分离与过滤方法。
应用广泛：膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，
近30年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、化工及 水处理等各个领域。产生了巨大的经济效益和社会效 益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁
掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。
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4、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：合成有机聚合物膜、无机材料膜 • 多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤
膜，后者反渗透膜、渗透蒸发