中空纤维膜讲课教案
中空纤维膜简介
后处理工艺
清洗：去除膜表面的杂质和残留物，提高膜的纯度和透水性能 热处理：通过加热使膜进一步干燥，提高膜的稳定性和强度 切割：根据需要将膜切割成不同长度或直径的纤维 包装：对膜进行适当的包装，以保护膜不受损坏和污染
06 中空纤维膜的市场前景
市场现状
市场需求持续增长 竞争格局日益激烈 技术创新推动市场发展 政策支持为市场发展提供保障
04 中空纤维膜的应用
工业领域
工业领域：用于分离、过滤和净化，如水处理、工业废水处理、工业气 体分离等。 生物医药领域：用于生物反应器、血液透析、药物提取和品分离和提纯等。
环境领域：用于土壤修复、水生态修复、环境监测等。
医疗领域
血液透析：用于治疗肾功能衰竭和尿毒症患者 人工肝：用于辅助治疗重型肝炎和其他肝脏疾病 人工肺：用于辅助治疗呼吸衰竭和肺气肿等肺部疾病 药物载体：用于药物输送和靶向治疗，提高药物的疗效和降低副作用
环保领域
用于污水处 理
用于气体分 离
用于海水淡 化
用于医疗领 域
其他领域
生物医学：用于血液透析、人工肾 脏等医疗设备
食品工业：用于果汁、酒类等食品 的澄清和过滤
添加标题
添加标题
添加标题
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环保：用于水处理、废气治理等环 保工程
石油化工：用于石油、化工等领域 的液体分离和净化
05 中空纤维膜的生产工艺
微滤膜：孔径范围在0.1-10微米之间，能够过滤掉微小的悬浮物和细菌， 主要用于制药、食品和医疗行业中的过滤和分离。
纳滤膜：孔径范围在1-100纳米之间，能够过滤掉无机盐和有机物，主要 用于海水淡化和工业废水处理。
反渗透膜：孔径范围在0.1-1纳米之间，能够过滤掉几乎所有的杂质，主 要用于饮用水处理和工业废水处理。
《中空纤维膜》课件
热处理
对膜进行热处理，消除内应力，提高 机械性能和稳定性。
加工与裁剪
根据实际应用需求，对膜进行切割、 打孔、折叠等加工，以满足不同领域 的应用要求。
03
中空纤维膜的性能与测试
渗透性能
总结词
中空纤维膜的渗透性能是指水或特定溶质通过膜的速率，是评价膜性能的重要指 标之一。
详细描述
渗透性能主要受到膜孔径、孔隙率、材质和制膜工艺等因素的影响。渗透性能好 的中空纤维膜能够实现较高的水通量和脱盐率，适用于海水淡化、物料浓缩等领 域。
04
中空纤维膜的优缺点分析
优点
高通量
中空纤维膜具有较高的孔隙率和渗透 性能，能够实现高通量传输，提高产 水效率。
长寿命
中空纤维膜的化学和机械稳定性较好 ，使用寿命较长，降低了更换成本。
抗污染能力强
中空纤维膜具有较好的抗污染能力， 能够有效防止膜堵塞和膜污染，提高 产水质量。
易于清洗和再生
中空纤维膜可以采用反冲洗、化学清 洗等手段进行清洗和再生，操作简便 。
详细描述
化学稳定性涉及酸碱溶液、氧化还原介质、有机溶剂等方面的耐受能力。中空纤维膜需要在多种化学 环境下保持稳定的结构和性能，以适应不同的应用需求。
寿命与可靠性
总结词
中空纤维膜的寿命与可靠性是指其在长期使用过程中保持有效性能的能力，是评价膜经济性和可持续性的重要指 标。
详细描述
寿命与可靠性主要受到膜材质、制膜工艺、使用环境等因素的影响。中空纤维膜的寿命与其可靠性密切相关，长 寿命和可靠性的中空纤维膜能够降低更换成本和维护工作量，提高整体经济效益。
历史与发展
起源
中空纤维膜的研究始于20世纪60 年代，最初用于分离气体和液体 的研究。
高性能聚四氟乙烯中空纤维膜制备及表征ppt课件
研究概述
成膜原理 PTFE颗粒受到定向的力的作用下，会重新取向，并两个相邻的颗粒在力
作用下会形成微纤维（压坯过程）。拉伸过程中微纤维被拉出，形成特殊的 结点和纤维的结构，同时强度提高。拉伸后具有回缩性，在张力作用下烧结 可以使结点和纤维结构固定下来。
制备工艺
研究概述
PTFE分散 树脂
助剂
混合
预成型
熔融热焓ΔH (j/g) 64.58 56.39 49.02 43.17 36.09
结晶度Xc （%） 93.55 91.24 83.38 75.29
结晶度Xc (%) 93.55 83.38 72.47 63.82 53.36
论文要点 4、拉伸温度对聚合物结晶度的影响（XRD法）
论文要点 5、拉伸过程对取向的影响（拉曼偏振光法）
1550 500
论文要点 3、拉伸条件控制：拉伸倍率
100%
200%
300%
（μm）
论文要点 4、拉伸工艺对聚合物结晶度的影响（DSC法）
样品拉伸率 （%） 基膜 100 200 300
拉伸温度 (℃) 基膜 170 220 250 280
熔融热焓ΔH (j/g) 64.58 62.98 57.56 51.93
-图中可以看出：PTFE具有高分子长链结构，无直链，分子链高度规整，大分子两侧全部 为C-F键，每个碳原子连接两个氟原子完全对称。这两种元素以共价键相结合且具有较高 键能，是一个非常稳定的结构。PTFE中的氟原子排列起来可以把碳原子屏蔽保护起来， 分子链难以遭到破坏。而又由于氟原子之间相互排斥，使整个大分子链呈螺旋结构。
论文要点
一、原料及配比 1. 聚合物及助剂
பைடு நூலகம்牌号
F205 F106
中空纤维膜的制备及性能研究综合实验设计
中空纤维膜的制备及性能研究综合实验设计【摘要】通过对综合实验“中空纤维膜的制备及性能研究”教学过程的设计，介绍了如何在环境、化工类学生中开展综合实验，提高学生的学习兴趣，培养学生综合运用基础知识与技能解决实际问题的能力。
【关键词】综合实验；中空纤维膜；聚偏氟乙烯在环境与化工相关学科中开展综合实验是目前化学实验教学改革的一个重要趋势。
通过综合实验的开展，不仅可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，而且还能培养学生的创新能力。
我校在中空纤维膜的研究方面已有三十多年的历史，在全市乃至全国都有重要的影响力，其所属环境科学与工程是天津市重点学科，签于此我院于2012年在环境工程、应用化学和化学工程与工艺三个本科专业中开设了“膜材料与膜过程”课程，拓展了学生的知识面，取得了非常好的效果。
为了巩固课堂教学成果，强化学生对膜技术的认识，特开设了“中空纤维膜的制备及性能研究”综合实验。
本文以此综合实验为例，以应用实践型人才培养模式为目标，设计新的综合实验项目，培养学生应用膜技术解决环境、化工领域中相关问题的能力，为今后从事相关领域的工作奠定了基础。
1. 实验目的与原理1.1 实验目的通过纺丝液的制备、脱泡、中空纤维的成型、后处理以及性能检测等一系列实验过程，使学生充分了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程，掌握制备中空纤维膜的基本原理及实验操作技术，熟练实验室用中空纤维膜组件的制作方法以及水通量的测试方法。
该实验涉及材料学、化工分离、机械工程、环境工程等多个学科，重点掌握中空纤维膜制备过程中相平衡、相分离、相转化引发膜孔形成的过程，最终可完成对学生综合化学实践应用技能的训练和培养。
1.2 实验原理中空纤维膜的制备方法有：湿法、干-湿法、熔融法和热致相法。
本综合实验采用干-湿法，过程如下：首先将过滤后的由聚合物、溶剂和致孔剂组成的铸膜液用计量泵从釜中料液抽出，从环行喷丝头（常用喷丝头的断面结构如图1所示）的缝隙中挤出，同时将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中的细流扩散。
综合实验-中空纤维膜的制备
中空纤维膜的制备及性能检测一、实验目的1、掌握制备中空纤维膜的基本原理及实验操作技术；2、了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程；3、掌握简易的实验室用中空纤维膜组件封装的操作技术；4、掌握中空纤维膜渗透通量和截留量的测试方法；二、实验原理（一）中空纤维膜的概述中空纤维膜（hollow fiber membrane）是一类外形像纤维状，具有自支撑作用的膜，是分离膜领域的一个重要分支，是非对称膜的一种。
致密层可位于纤维的外表面/如反渗透膜，也可位于纤维的内表面（微滤膜，纳滤膜和超滤膜），体分离膜来说，致密层位于内表面或外表面均可。
与平板膜等其他形式的膜相比较，具有无需支撑体、组件填充密度高、设备结构简单等特点，已被广泛应用于液体及气体混合物的分离。
（二）中空纤维膜的制备中空纤维膜的典型制备方法有：湿法、熔融法、干-湿法和热致相法。
本实验采用干-湿法纺丝工艺，其过程如下：1）、将过滤后的由聚合物、溶剂和致孔剂组成的铸膜液利用氮气将釜中的料液压出，从环形喷丝头（常用喷丝头及其断面结构如图1所示）的缝隙中挤出；2）、过一定时间后将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中细流扩散；3）、膜的内侧和外侧同时发生凝胶化过程，首先形成皮层，随着双扩散的进一步的进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，将膜中溶剂和成孔剂萃取出，最终得到中空纤维膜。
图1 喷丝头及其断面示意图膜制备工艺参数对膜结构的影响很大。
主要工艺参数包括：铸膜液的流量、温度、挤出速率、芯液流速、卷绕速度、空气间隙、喷丝头规格等。
（三）中空纤维膜的性能膜的性能包括物理化学性能和分离透过性能。
膜的物理化学性能是指承压性、耐温性、耐酸碱性、抗氧化性、耐生物与化学侵蚀性、机械强度、膜的厚度、含水量、毒性、生物相容性、亲水性和疏水性、孔隙率、电性能、膜的形态结构以及膜的平均孔径等。
中空纤维膜详细版.ppt
优选
20
2. 3 含氟高分子类
• 聚偏氟乙烯（PVDF)中空纤维膜是一种新兴膜材料, 可以在140摄氏度下高温灭菌和射线消毒等特点。 聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的径向断面结构一般 为非对称结构,即由分离皮层与多孔支撑层组成。 聚偏氟乙烯中空纤维膜组件单位体积装填密度大, 组件产水量大,分离孔径在 0.05-0.22 m,过滤精 度高且动态过滤,抗阻塞能力强及无相态变化,不 需要在水中投加絮凝剂,对过滤体系无污染。
优选
17
高膜的亲水性和耐污性能; 或者采用不同种类的 醇对聚砜中空纤维基膜进行预处理,研究了醇处理 对膜性能的影响;利用聚砜中空纤维膜内表面作为 接枝层,进行动态表面光接枝聚合反应的研究,改 善膜的亲水性和截留率。
• B 聚醚砜
• 聚醚砜(PES)又称聚苯醚砜,是一种综合性能优良 的聚合物膜材料。
8
中空纤维式膜组建
优选
9
• 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比 所有其他组件大, 最高可达到30000m2/m3。中空 纤维膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中 空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以 环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中 空纤维组件的一端流人, 沿纤维外侧平行于纤维束 流动,透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后 从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出,原液则从 膜组件的另一端流出。
优选
15
1. 3 半熔融纺丝
• 半熔融纺丝是向纤维中心供气,纺丝料液从贮桶经 计量泵、过滤器后,进入喷口呈环形的喷丝板,喷 出的中空纤维可直接进入凝胶浴或先进入挥发通 道,使纤维冷却(或受热)或部分溶剂挥发后进入凝 胶浴,再经漂洗干燥后,收集在滚筒上。此方法适 用于三醋酸纤维素(CTA)制备中空反渗透膜或纳滤 膜。
中空纤维反渗透膜
中空纤维反渗透膜
（最新版）
目录
1.中空纤维反渗透膜的概述
2.中空纤维反渗透膜的结构和原理
3.中空纤维反渗透膜的应用领域
4.中空纤维反渗透膜的优点和局限性
5.我国中空纤维反渗透膜的发展现状和前景
正文
一、中空纤维反渗透膜的概述
中空纤维反渗透膜，简称 RO 膜，是一种用于水处理技术的高分子膜材料。
其主要功能是通过物理方法，对水中的溶解盐分、有机物、微生物等进行截留，达到淡化、净化水质的目的。
二、中空纤维反渗透膜的结构和原理
中空纤维反渗透膜由内向外分为两部分：一部分是水分子透过的膜孔，另一部分是盐分等杂质被截留的膜壁。
其原理主要是利用半透膜的筛选作用，只有水分子可以通过膜孔，而盐分、有机物等杂质则被膜壁阻挡，从而达到分离、浓缩的效果。
三、中空纤维反渗透膜的应用领域
中空纤维反渗透膜广泛应用于水处理、饮料、医药、化工、环保等领域。
如在海水淡化、城市污水再生利用、工业纯水制备等方面有重要作用。
四、中空纤维反渗透膜的优点和局限性
中空纤维反渗透膜的优点包括：高脱盐率、低能耗、操作简单、设备占地面积小等。
但是，其局限性是容易被水中的悬浮物、胶体等污堵，需
要定期清洗维护。
五、我国中空纤维反渗透膜的发展现状和前景
我国中空纤维反渗透膜的研究和应用已经取得了显著的成果，但是与国际先进水平相比，还存在一定的差距。
中空纤维膜 孔径-概述说明以及解释
中空纤维膜孔径-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述中空纤维膜（Hollow Fiber Membrane）作为一种重要的分离膜材料，在膜分离领域中具有广泛的应用前景。
其独特的结构和优异的性能使其在水处理、气体分离、生物医药等领域得到了越来越多的关注和研究。
中空纤维膜由成千上万个微小的空心纤维组成，每根纤维的外层是固体膜材料，内部是空心的。
相比于传统的平板膜及空心纤维膜，中空纤维膜具有较大的表面积和更高的通量。
而中空纤维膜孔径的控制则是决定其分离性能的重要因素之一。
中空纤维膜孔径的大小直接影响着对不同颗粒物质的分离效果。
孔径较大的中空纤维膜可以实现高通量的分离过程，适用于对大分子物质和悬浮液等进行处理；而孔径较小的中空纤维膜则可以对细菌、病毒等微生物进行有效的拦截和分离。
因此，中空纤维膜孔径的控制非常关键，对于不同领域中的应用具有重要意义。
本文将重点探讨中空纤维膜孔径的重要性，包括其在水处理、气体分离以及生物医药等领域的具体应用。
同时，通过对中空纤维膜孔径的研究现状和发展趋势进行剖析，为进一步提高中空纤维膜的分离效率和应用性能提供有益的参考。
接下来，本文将从中空纤维膜的定义和特点出发，详细介绍中空纤维膜孔径的重要性，并对其应用前景、研究现状和发展趋势进行深入探讨，以期为中空纤维膜领域的研究者提供一些有价值的参考和启示。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织结构和每个章节的主要内容。
以下是针对该文章目录的一个可能的描述：文章结构：本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
概述部分简要介绍了中空纤维膜孔径的重要性。
文章结构部分详细说明了整篇文章的组织结构。
目的部分阐述了本文的研究目标。
正文部分包括中空纤维膜的定义和特点以及中空纤维膜孔径的重要性两个章节。
其中，中空纤维膜的定义和特点章节介绍了中空纤维膜的基本概念和其独特的结构。
中空纤维膜孔径的重要性章节阐述了孔径对中空纤维膜性能的影响和应用意义。
中空纤维膜
超滤过程无相转化，常温下操作，对热敏性物质的分离尤为适宜，并具有良好的耐温、耐酸碱和耐氧化性能， 能在60℃以下，pH为2-11的条件下长期连续使用。
决定膜的分离效果的是膜的物理结构，孔的形状和大小。微孔膜的规格目前有十多种，孔径范围为0.1～75 μm，膜厚120～150&μm。
种类
混合纤维酯微孔滤膜;硝酸纤维素滤膜;聚偏氟乙烯滤膜;醋酸纤维素滤膜;再生纤维素滤膜;聚酰胺滤膜;聚四 氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜等。技术常用于电子工业、半导体、大规模集成电路生产中使用的高纯水等的进一 步过滤。
中空纤维膜
非对称膜
01 简介
03 种类
目录
02 原理 04 技术应用
05 应用领域
07 相关产品
目录
06 采用方案
பைடு நூலகம்
中空纤维膜是指外形像纤维状，具有自支撑作用的膜。中空纤维膜是以聚砜、二甲基乙酰胺为原料加工成中 空内腔的纤维丝，再除以高渗透性聚合物，具有选择性渗透特性。由于水蒸气、氢、氨和二氧化碳渗透较快,而甲 烷、氮、氩、氧和一氧化碳等渗透较慢,这样就使渗透快的与渗透慢的分离。中空纤维丝的外径通常是500~600 pum、内径为200~300 pum,做成3一6米的纤维束装入耐高压金属壳体内，纤维束一端被密封，另一端用特殊配方 的环氧树脂粘结在一起。
感谢观看
采用方案
双向流（TWF）中空纤维膜分离系统连续膜过滤系统（CMF）膜生物反应器（MBR）浸入式帘式膜抽滤可根据 曝气池尺寸灵活定制膜技术在国内已开始广泛应用，膜技术推广也已进入成熟期，采用膜技术进行污染物与水分 子进行分离，可将宝贵的水资源进行二次利用，同时污染物中的贵重金属离子也可以过滤浓缩回收使用，经济效 益十分可观，知名石化、羊绒制造、饮料、医药、城市污水处理等单位已大规模应用，不占地，不耗费能源，投 资收益明显，前景极为广阔。
中空纤维膜简介
FILTRATION RO TECHNO- 反渗透
LOGY
过滤方法
Microfiltration 微滤 Ultrafiltration 超滤
NF 纳滤
Particle filtration 一般过滤
3. 按膜的形态分 类
膜组件的结构及型 式取决于膜的形状,工业 上应用的膜组件主要有中 空纤维式、管式、螺旋卷 式、板框式等四种型式。 管式和中空纤维式组件也 可以分为内压式和外压式 两种。
过滤对象
Metal ions 金属离子
Pyrogens 热源
Virus 病毒
Sugars 蔗糖
Colloidal silica 胶体硅
Albumin protein 白蛋白
Yeast cells 酵母
Beach sand 海滩沙砾
Bacterlled flour 面粉
1.2 膜的分类
1. 按膜的材料分类
类别
膜材料
举例
纤维素酯类 纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等
聚砜类
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
非纤维素酯 类
聚酰(亚)胺类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类
其他
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等
涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷 等 壳聚糖，聚电解质等
1.开发新的膜材料以提高膜通量，高强度、耐溶 性、抗氧化和抗污染能力
2.开发新的集成工艺和优化处理方法,扩大应用 范围、降低成本、实现标准化
3.寻求技术新突破，深入纳滤、反渗透的研究
科技成就梦想 创新引领未来
敬请各位领导和同事提宝贵意见
3. 食品方面的浓缩、提纯以及回收等。 4. 医药废水以及生物制品的精致和提纯。 5. 环境工程的应用：石油化工废水、印染纺织废水、
中空纤维膜的制备及性能测试
中空纤维膜的制备及性能测试1.1 实验目的1.了解相转化法制备中空纤维膜的工艺过程；2.掌握制备中空纤维超滤膜的基本原理及实验操作技术；3.掌握用于中空纤维膜结构调控的方法。
1.2 实验原理中空纤维膜的制备方法有：湿法、干-湿法、熔融法和干法。
本实验采用干-湿法，过程如下：首先将过滤后的由聚合物、溶剂和成孔剂组成的铸膜液用氮气将釜中料液压出，从环行喷丝头（常用喷丝头的断面结构如图1所示）的缝隙中挤出，同时将芯液注入喷丝头插入管中，经过一段空气浴后，铸膜液浸入凝固浴中发生双扩散：铸膜液中的溶剂向凝固浴扩散以及凝固浴中的凝固剂（非溶剂）向铸膜液中的细流扩散。
膜的内侧和外侧同时发生凝胶化过程，首先形成皮层，随着双扩散的进一步进行，铸膜液内部的组成不断变化，当达到临界浓度时，膜完全固化从凝固浴中沉析出来，将膜中溶剂和成孔剂萃取出，最终得到中空纤维膜。
图1 喷丝头断面结构示意图（a）插入管式；（b）插入柱式；（ｃ）异形喷丝板膜制备工艺参数对膜结构的影响很大。
主要的工艺参数包括：铸膜液的流量、温度、挤出速率、芯液流速、卷绕速度、空气间隙、喷丝头规格等。
1.3 实验原料和设备1. 原料：（1）NMP PVDF PEG6000 吐温-80(2)实验步骤：将116gNMP加入三口烧瓶只中，等溶剂温度到达60°C时加入PVDF36g，等PVDF全部溶解后，再加入PEG6000 38g，加热至70°C，待其溶解后加入吐温-80 10g在70°C恒温加热搅拌9-10小时。
待其冷却后倒出待用。
2. 设备：中空纤维膜纺丝机一台（图2所示），包括如下附件：计量泵（规格为1.2 ml/r），喷丝头，氮气钢瓶等。
1.4 实验过程1. 准备工作：根据膜的结构要求确定膜制备工艺参数，包括聚合物浓度，2. 膜制备过程：适当旋松搅拌轴压盖→在溶解釜加料口加入应加溶剂的3/4 →打开总电源→开动搅拌→溶解釜开始升温→加入聚合物→加入成孔剂→加入剩余1/4溶剂→在60℃搅拌溶解8~10小时→溶解完成后关闭搅拌→静置脱泡12~20小时→脱泡完成后旋紧搅拌轴压盖→通入0.3~0.5 MPa 氮气→打开过滤器阀门（泵座在纺丝前预热0.5小时以上）→开启计量泵（鹅颈管开口向上）→待挤出物料基本没气泡时关闭计量泵→安装喷丝头→开启芯液阀门→开启计量泵→用导丝钩将初生纤维压入凝固浴槽并自另一端引出→卷绕→切割。
中空纤维浸没式膜组件技术手册资料讲解
中空纤维浸没式膜组件技术手册资料讲解1. 说明在使用膜组件之前，请您认真阅读本技术手册。
2.膜组件简介近几年来，由于水资源的短缺以及严重的水污染问题，膜独特的分离技术脱颖而出。
膜设备分离占地空间小，操作方便，能耗小，分离效率高且出水水质好，因而在许多领域得到广泛应用。
中空纤维超滤膜及微滤膜是以优质的聚偏氟乙烯（PVDF）为原材料，采用先进的技术及精密的生产设备，在严格的工艺条件下生产制造而成。
膜组件主要有柱式和帘式两种形式不同规格的产品。
PVDF膜组件更因其独特的抗氧化性，易清洗的特点，在污水处理、中水回用、自来水净化方面可广泛应用。
我们生产的膜组件强度高，水通量大，产水水质好，抗污染性强，产水量稳定，适用的水质范围宽。
产品使用寿命长，性价比高。
3. 膜生物反应器（MBR）膜生物反应器（MBR）是把膜分离技术与生物技术相结合的新型污水处理高新技术。
也就是把膜处理工艺与传统的活性污泥法相结合，用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，利用膜的高效截留作用，进行固液分离，从而构成里膜生物反应器污水处理工艺。
这是一种新型高效的污水处理工艺。
在污水处理领域已备受瞩目，被认为是21世纪世界上最有发展的高新技术之一。
经MBR处理后的污水可以直接回用。
出水水质良好且稳定，不仅能够完全去除悬浮物，并且可以去除几乎所有的细菌与病毒，产水浊度接近于零，对主要污染物的去除率很高，节流减排，实现了污水资源化。
因此，膜生物反应器在世界污水处理领域越来越得到广泛应用。
3.1 MBR的优势1：高效的固液分离技术，使分离效果远好于普通的二次沉淀池，能够完全去除产水中的悬浮物，产水浊度接近于零，产水水质良好且稳定。
产水可以直接回用。
2：由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一，大幅减小占地面积，并节省土建资源。
3：生物处理单元的污泥浓度高，泥龄厂，从而大大提高了难降解的有机物的降解效率。
同时，由于活性污泥的吸附作用，使主要污染物（COD）的去除率可达90%以上。
中空纤维膜课件
2.6 聚醚矾酮
• 含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚砜酮(PPESK),是新 开发的商品化新型膜材料,由于聚合物含有的二氮 杂萘酮具有全芳稠环非共平面扭曲结构,赋予了聚 醚砜酮较高的玻璃化转变温度Tg为 263 - 305 ℃ 、较高的机械强度和耐酸碱、抗氧化以及耐酸耐 碱性,是目前耐热等级最高的可溶性聚芳醚树脂。 聚醚砜酮一般用于用于制备气体分离膜、超滤膜 、纳滤膜。目前大连理工大学已将聚醚砜酮中空 纤维超滤膜用于聚合氯化铝制备中。
2. 3 含氟高分子类
• 聚偏氟乙烯（PVDF)中空纤维膜是一种新兴膜材料 , 可以在140摄氏度下高温灭菌和射线消毒等特点 。聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的径向断面结构一 般为非对称结构,即由分离皮层与多孔支撑层组成 。聚偏氟乙烯中空纤维膜组件单位体积装填密度 大, 组件产水量大,分离孔径在 0.05-0.22 m,过 滤精度高且动态过滤,抗阻塞能力强及无相态变化 ,不需要在水中投加絮凝剂,对过滤体系无污染。
聚丙烯腈
• 聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜具有优异的化学稳定性 和耐热性能、耐霉菌性,其亲水化膜的透水量是同 面积的聚丙烯腈和聚砜超滤膜的数倍,可广泛用于 水的初级净化、血浆渗析膜和血浆超滤膜及气体 分离和作为气体分离膜的支撑体材料,因而受到膜 科学工作者的重视。日本东丽株式会社等采用重 均相对分子质量为20万的聚丙烯腈作为膜材料,制 成机械强度较高的聚丙烯腈中空纤维膜,并且已成 功应用于水的除浊;有人还将这种中空纤维膜进行 碳化,制成了一种新型的无机膜PAN基中空纤维碳 膜,可望在高温气体分离等领域发挥重要作用。
3 中空纤维膜的应用领域
• 3. 1 环保工程
• 中空纤维膜由于比表面积大,膜组件的装填密度高, 工艺简单,所以生产成本一般低于其它类型的膜, 且由于没有支撑层故可以反向清洗。因此在大规 模的水处理工程中,聚偏氟乙烯中空纤维膜的应用 有其独特的优势, 与连续膜过滤技术(CMF)、膜生 物反应器(MB)或双向流(TWF)新型技术结合,主要 用于城市生活污水处理及工业废水处理等领域,受 到广泛的关注。
中空纤维膜的通量
中空纤维膜的通量
摘要：
1.中空纤维膜的概念和结构
2.中空纤维膜的通量及其影响因素
3.提高中空纤维膜通量的方法
4.中空纤维膜的应用领域
正文：
一、中空纤维膜的概念和结构
中空纤维膜是一种具有自支撑作用的膜，其外形像纤维状。
它是非对称膜的一种，致密层可位于纤维的外表面（如反渗透膜），也可位于纤维的内表面（如微滤膜、纳滤膜和超滤膜）。
在中空纤维膜组件中，大量中空纤维膜被弯成U 形装入圆筒型耐压容器内。
纤维束的开口端用环氧树脂浇铸成管板，纤维束的中心轴部安装一根原料液分布管。
使原液径向均匀流过纤维束，纤维束的外部包以网布使纤维束固定并促进原液的湍流状态。
二、中空纤维膜的通量及其影响因素
中空纤维膜的通量是指单位时间内通过单位膜面积的流体量。
中空纤维膜的通量受多种因素影响，如膜的材质、结构、操作条件等。
其中，膜的材质和结构对通量的影响最为显著。
三、提高中空纤维膜通量的方法
提高中空纤维膜通量的方法主要有：
1.减小结晶度：通过热处理或其他聚合物混合，降低膜的结晶度，从而提
高通量。
2.改变膜的结构：如在膜制备过程中加入纳米颗粒，以改变膜的结构，提高通量。
3.优化操作条件：如提高操作压力、调整原料液的流速和组成等，以提高通量。
四、中空纤维膜的应用领域
中空纤维膜广泛应用于气体分离、水处理、医药、食品等领域。
中空纤维膜分离酵母讲义
连续膜过滤操作特性考察一、目的要求1、掌握膜分离操作原理2、掌握膜材料的使用方法3、掌握膜分离技术在发酵工程中的应用二、实验原理膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的。
膜分离速度受到操作形式、流速、压力和料液浓缩等因素的影响。
1）操作形式 终端过滤（垂直流）和错流对膜的分离速度影响很大，切向流过滤可以大大减小浓差极化或凝胶层厚度，有利于膜分离。
（2）流速 流速的影响反映在传质系数上。
一般而言，流速大，流通量越大。
（3）压力 压力增大，流通量会增大，但凝胶层的厚度也会增大，容易产生膜的污染。
应选择合适的压力(4)料液浓度 料液浓度增大，流通量会降低，由于浓差极化导致的凝胶层厚度会增加，膜的污染也会加剧。
因此应有合适的料液浓度。
三、主要仪器与材料1、仪器：中空纤维膜和螺旋卷式膜分离设备 ，离心机2、材料与试剂： 干酵母四、实验方法1、发酵液的配制利用干酵母配制一定体积的酵母溶液。
2、透过通量和截留率的测定R=(w2*v2/w1*400)*100%W —透水量，A —膜的有效面积，τ—时间V2=20000mL-v1(流出液体体积)W1-酵母干重3、测定步骤（1）精确称量活性干酵母 1 g 左右,放置到干燥的已称号的蒸发皿中，100-110度烘干置恒重。
计算含水量。
τ⋅=A WJ w（2）称取活性干酵母50g左右，计为W1。
加入约20公斤水，搅匀。
（3）打开离心泵电源，调节膜分离压力为0.15MPa，分离约三十分钟，停止分离，量取浓缩液体积v2，搅匀后精确取400ml，在3000min/r，离心，通过测定酵母干重，计为W2。
改变过滤压力为0.25MPa，重复测定透过通量和截留率。
已经膜组件的过滤面积为10m2。
五、思考题1、膜过滤受到哪些因素影响？2、绘制膜过滤流程图。
3、膜组件的类型有哪些？。
膜分离操作PPT资料优选版
• 中空纤维膜是分离膜的一种重要形式。在
项目五 膜分离及设备操作
单位体积膜组件中，中空纤维膜的有效膜 ④ 启动增压泵供水，冲洗整个系统5～10分钟。
超滤系统进入正常运转。
面积最大，过滤分离效率高，容易清洗， 中空纤维超滤膜安装使用
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
中空纤维超滤膜分离技术是一种广泛应用于溶液和置所有管道之间连接是否完善， 有否短缺。压力表是否齐全；管道连接是 否紧密，有否短缺。
开机前低压冲洗
• ① 检查超滤进水电动阀、产水电动阀、浓水排放 电动阀是否处于全开状态；反洗电动阀有否处于 全闭状态；
• ② 全开装置产水放尽阀、浓水放尽阀，排尽装置 中的保护液；
• ③ 缓缓开启进水阀，低压冲洗一段时间。（处于 自动状态时，低压排放10秒后增压泵启动运行。 ）
• ④ 启动增压泵供水，冲洗整个系统5～10分钟。 待出水无甲醛（或其他保护液）气味，低压冲洗 结束；
• ⑤ 每次超滤系统开机前，必须进行低压冲 洗；
• 4 超滤装置的调试均是手动单步操作，运行 正常后，方可切换到自动状态，由在线仪 表及PLC自动控制运行。
开机运行
• 1. 关闭浓水放尽阀，调节两个超滤浓水阀 、控制浓水排放量和浓水循环量。
夏季室温不得高于40℃。
；夏季室温不得高于40℃。装置安装地点也应符 职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
管道连接是否紧密，有否短缺。
合上述要求。 ④ 启动增压泵供水，冲洗整个系统5～10分钟。
超滤系统进入正常运转。 ④ 启动增压泵供水，冲洗整个系统5～10分钟。
中整空个纤 系维统• 超回滤收2膜率安控到装制使在达用80-9后0%左，右。应在一个月内安装完毕，并应立即试 运转。 低压冲洗5分钟左右后，关闭增压泵电源开关。
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2.2 芳香杂环类
• 聚酰亚胺(PI)是一类具有良好化学稳定性和热稳 定性的高分子材料,它由芳香二元酸酐和二元胺缩 聚而成,因分子主链上含有刚性的芳环结构,具有 很好的耐热性及机械强度的耐溶剂性能。研究人 员在PI中空纤维膜的形态及气体分离性能的研究 中,分析了内部和外部凝固剂的化学性质 、 凝固温 度的影响;用聚酰亚胺和磺化聚芳醚砜共混改性代 替原本单一的中空纤维膜,用于压缩空气除湿实验 , 取得了很好的效果。
• B. 热致相分离法
• 热致相分离法(TIPS)即为因温度的改变而驱动导 致相分离致孔过程。其致孔机理的理论基础是聚 合物/溶剂二元体系的相分离热力学,通过改变体 系温度控制不同聚合物/稀释剂体系发生相分离, 从而形成微孔结构。
1. 3 半熔融纺丝
• 半熔融纺丝是向纤维中心供气,纺丝料液从贮桶经 计量泵、过滤器后,进入喷口呈环形的喷丝板,喷 出的中空纤维可直接进入凝胶浴或先进入挥发通 道,使纤维冷却(或受热)或部分溶剂挥发后进入凝 胶浴,再经漂洗干燥后,收集在滚筒上。此方法适 用于三醋酸纤维素(CTA)制备中空反渗透膜或纳滤 膜。
1. 2 熔融纺丝法
• A 熔融纺丝拉伸法述
• 所谓熔融纺丝-拉伸法(MSCS)是指将聚合物在高应 力下熔融挤出,在后拉伸过程中,使聚合物材料垂 直于挤出方向平行排列的片晶结构被拉开形成微 孔,然后通过热定型工艺使孔结构得以固定。就其 致孔机理而言,即聚合物之间相容性的差异将导致 其共混物在熔融纺丝制膜过程中形成相界面,在拉 伸过程中,共混物组分之间将在相应位置沿拉伸方 向发生界面相分离,拉伸过程中形成了大量的微孔 结构。
• 近年来,国内工作科研人员对聚偏氟乙烯膜进行了 大量的研究,用不同的方法改善膜的亲水性能,提 高了膜的孔隙率和通水量。如:将PVC或亲水聚合 物材料(PMMA 增 韧 剂 、 改性聚醚硅油等)对聚偏氟 乙烯材料进行共混改性;研究高分子添加剂、表面 活性剂、非溶剂等混合复配纺丝添加剂及纺丝液 中聚偏氟乙烯树脂固含量对膜性能的影响;对聚偏 氟乙烯滤膜进行辐照接枝改性的研究。
2 新型中空纤维膜材料的研究进展
• 2. 1 聚砜类
• A 聚砜
• 聚砜(PS)为材料的中空纤维膜组件,聚砜膜有机械 强度高、分离性好、抗溶胀、耐细菌侵蚀等优点, 是广泛使用的最好的基膜材料之一,用其制成的中 空纤维超滤膜已广泛应用于浓缩、分离、提纯、 精制 、 回收等领域。但由于聚砜中空纤维膜具有 表面亲水性能低 、 易污染、以及较小孔径膜的难 以制备等缺点,因此其使用范围受到限制 。 为改善 其表面性能,科研人员对其进行了大量的研究:将 聚砜膜材料进行混合改性,改变膜的表面性质,提
高 膜的亲水性和耐污性能; 或者采用不同种类的 醇 对聚砜中空纤维基膜进行预处理,研究了醇处理 对膜性能的影响;利用聚砜中空纤维膜内表面作为 接枝层,进行动态表面光接枝聚合反应的研究,改 善膜的亲水性和截留率。
• B 聚醚砜
• 聚醚砜(PES)又称聚苯醚砜,是一种综合性能优良 的聚合物膜材料。
• 由于聚醚砜有着十分优异的生物相容性,不易产生 凝血、溶血等不良反应,是优良的第三代透析膜材 料。因此常作为超滤、过滤膜的材料。由于聚醚 砜中空纤维膜性能受到纺丝制备条件等多种因素 的影响,因而长期以来受到人们的关注 。 科研人员 在制备聚醚砜中空纤维膜的中,研究了PES浓度和 不同的填充液对膜结构和性能的影响;尝试采用自 由基聚合反应制备了丙烯酸接枝改性的聚醚砜中 空纤维渗透膜,可以调节膜的选择性和通量。
中空纤维膜
管式膜组件
特点： 结构简单、适应性强、
压力损失小、透过量大，清 洗、安装方便、可耐高压， 适宜处理高粘度及稠厚液体 。但比表面积小。适于微滤 和超滤。
管式陶瓷超滤膜组件
平板膜组件
特点： 较管式组件
比表面积大得多 ，易于更换膜， 适于微滤、超滤。
螺旋卷式膜组件
• 特点： 膜面积大，湍流情
2. 3 含氟高分子类
• 聚偏氟乙烯（PVDF)中空纤维膜是一种新兴膜材料 , 可以在140摄氏度下高温灭菌和射线消毒等特点 。聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的径向断面结构一 般为非对称结构,即由分离皮层与多孔支撑层组成 。聚偏氟乙烯中空纤维膜组件单位体积装填密度 大, 组件产水量大,分离孔径在 0.05-0.22 m,过 滤精度高且动态过滤,抗阻塞能力强及无相态变化 ,不需要在水中投加絮凝剂,对过滤体系无污染。
1 中空纤维膜的制备方法及原理
• 中空纤维状超滤膜的外径为0.5～2μm。特点是直 径小，强度高 , 不需要支撑结构，管内外能承受较 大的压力差。此外，单位体积中空纤维状超滤膜 的内表面积很大，能有效提高渗透通量。
• 中空纤维膜的制备方法大致可分为3类:即溶液纺况好，但制造装配要求 高、清洗检修不方便， 不能处理悬浮液浓度较 高的料液。可用于微滤 、超滤和反渗透。
超滤微滤卷式膜组件
中空纤维式膜组建
• 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比 所有其他组件大, 最高可达到30000m2/m3。中空 纤维膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中 空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以 环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中 空纤维组件的一端流人, 沿纤维外侧平行于纤维束 流动,透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后 从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出,原液则从 膜组件的另一端流出。
• 溶液纺丝法是一种较成熟的中空纤维膜成形方法, 常采用干湿法纺丝工艺。按制膜液的组成和配比 配置纺丝液,经熟化脱泡后,经插入管式纺丝喷头, 再经溶剂挥发、凝胶后成膜,经牵引绕于绕丝轮上 备用。溶液纺丝是向纤维空心部分供液体,其成孔 原理主要是在丝条凝固过程中,溶剂与非溶剂发生 双扩散,使聚合物溶液变为热力学不稳定状态,既 而发生液液或固液相分离,聚合物富相固化构成膜 的主体,而聚合物贫相则形成所谓的孔结构,形成 内外表面为致密层,内部有指状孔结构作为支撑层 的纤维膜。