膜分离技术简介 ppt课件
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化工分离工程PPT课件
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7.1.1 分离用膜和膜分离设备
一、膜种类
二
天然膜 生物膜
、
天然物质改性膜 人工膜 无机膜 金属膜
设 备
非金属膜 有机膜 均质膜
微孔膜
管卷板 式式框
式
非对称性膜
复合膜
离子交换膜
➢ 膜性能:
1.分离透过性
a. 透过通量
单位时间通过单位膜面积的物理量。
b. 分离效率 用截留率表示: (R)
截留率:表示膜对溶质的截留能力,可用
操作中:
阳膜中带负电荷的基团“R SO3 ” 吸引溶液中带正电荷的离子,排斥带负电荷 的离子;
阴膜中带正电荷的基团“R N (CH3 )3 ” 吸引带负电荷的离子,排斥带正电荷的 离子
这种现象称:反粒子迁移
即:与膜所带电荷相反的离子穿过膜的现象 称反粒子迁移。
+++++++++++
1
Na
新型分离技术
第一节 膜分离技术 第二节 吸附分离 第三节 反应精馏
第一节 膜分离技术
➢ 膜的作用:
选择渗透
➢ 适用:
1.热敏性物质 ——可常温操作
2.特殊溶液 ——可用于大分子、无机盐、蛋
白质溶液等
第一节 膜分离技术
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5
分离用膜和膜分离设备 反渗透 超滤与微滤 电渗析 其它膜分离
J — 时间时的渗透通量 kg / m 2 h m — 率减系数(小数)
2. 物化稳定性
强度、耐温、耐压性等
二、分离设备 (1)板框式膜具
↑↑
(2)卷式膜具 由四层组成
膜分离ppt课件
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2
膜分离技术的重要性评论
美国官方文件曾说"18世纪电器改变了整个工业进程,而20世 纪膜技术将改变整个面貌”,又说“目前没有一种技术,能 像膜技术这么广泛地被应用”。
国外有关专家夸大地把膜技术的发展称为“第三次工业革命” 日本则把膜技术作为21世纪的基盘技术进行研究和开发。 在1987年日本东京国际膜与膜过程会议上,明确指出“在21
世纪多数工业中,膜过程扮演着战略的角色”。 世界著名的化工与膜专家,美国国家工程院院士,北美膜学
会会长黎念之博士在 1994年应邀访问我国化工部及所属大学 时说:“要想发展化工就必须发展膜技术”。 他也非常赞同国际上流行的说法“谁掌握了膜技术,谁就掌 握了化工的未来”。
3
4
§4.1 概述
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH2OH
H
CH2OH
O
H
O
OH
H H
H OH
n_ 2 2
H OH
OH H
H H
H
O OH
CH2OH
20
醋酸纤维素膜的结构示意图
表皮层,孔径
1%
(8-10)×10-10m
99%
过渡层,孔径 200×10-10m
多孔层,孔径 (1000-4000) ×10-10m
21
聚砜类
复合膜 转相膜
非荷电膜
复合膜 转相膜
多孔膜 不对称膜
膜
固膜
对称膜
无机膜-多孔膜
不对称膜 对称膜
生物膜(原生质、细胞膜)
15
对称膜
荷电膜 液膜
不对称膜 非对称膜
复合膜
对称膜的曲孔道 结构示意图
膜分离技术的重要性评论
美国官方文件曾说"18世纪电器改变了整个工业进程,而20世 纪膜技术将改变整个面貌”,又说“目前没有一种技术,能 像膜技术这么广泛地被应用”。
国外有关专家夸大地把膜技术的发展称为“第三次工业革命” 日本则把膜技术作为21世纪的基盘技术进行研究和开发。 在1987年日本东京国际膜与膜过程会议上,明确指出“在21
世纪多数工业中,膜过程扮演着战略的角色”。 世界著名的化工与膜专家,美国国家工程院院士,北美膜学
会会长黎念之博士在 1994年应邀访问我国化工部及所属大学 时说:“要想发展化工就必须发展膜技术”。 他也非常赞同国际上流行的说法“谁掌握了膜技术,谁就掌 握了化工的未来”。
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§4.1 概述
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH2OH
H
CH2OH
O
H
O
OH
H H
H OH
n_ 2 2
H OH
OH H
H H
H
O OH
CH2OH
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醋酸纤维素膜的结构示意图
表皮层,孔径
1%
(8-10)×10-10m
99%
过渡层,孔径 200×10-10m
多孔层,孔径 (1000-4000) ×10-10m
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聚砜类
复合膜 转相膜
非荷电膜
复合膜 转相膜
多孔膜 不对称膜
膜
固膜
对称膜
无机膜-多孔膜
不对称膜 对称膜
生物膜(原生质、细胞膜)
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对称膜
荷电膜 液膜
不对称膜 非对称膜
复合膜
对称膜的曲孔道 结构示意图
《膜分离技术》课件
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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课件
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式中 V ―透过溶液的体积 S ―膜的有效面积 t ―运转时间
10
3 通量衰减系数
膜的渗透通量衰减是由于过程的浓差极化、膜孔的 堵塞等原因造成的,将随时间衰减。
Jt =J1 tm
式中
Jt ―膜运转t小时的透过速度 J1 ―膜运转1h的透过速度 m ―通量衰减系数
11
截留分子量
膜孔的大小是表征膜性能的一个重要参数,通常用截 留分子量表示膜的孔径特征。
膜分离技术
1
内容提纲
膜技术的发展历史 膜技术的基本原理 膜技术加工的工艺设备 膜技术的特点 膜技术在食品中的应用 膜技术的发展前景
2
膜技术的定义
膜技术是用天然人工合成的高分子薄膜,以 外界能量或化学位差为推动力,对双组分的溶 质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。 可利用液相和气相,对于液相分离,可用于水 溶液体系、水溶胶体系以及非溶液体系等。膜 技术是一种分子水平上的分离技术。
3
1 膜技术的发展历史
Abble Nollet 发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的猪 1978年 膀胱内,首次揭示了膜分离现象
1816年 Schmide首先提出超滤
1864年 1918年
Traube制成第一片人造膜——亚铁氰化铜膜 Zsigmomdy提出商品微孔滤膜制造法
1953年 1960年 1961年
22
23
24
膜污染
膜污染是指在膜过滤过程中,水中的微粒、胶体粒 子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械 作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径 变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变 化现象。
气体分离过程用的是一种均聚物制成的非对称膜, 这一过程主要 用于气体及蒸汽的分离。
10
3 通量衰减系数
膜的渗透通量衰减是由于过程的浓差极化、膜孔的 堵塞等原因造成的,将随时间衰减。
Jt =J1 tm
式中
Jt ―膜运转t小时的透过速度 J1 ―膜运转1h的透过速度 m ―通量衰减系数
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截留分子量
膜孔的大小是表征膜性能的一个重要参数,通常用截 留分子量表示膜的孔径特征。
膜分离技术
1
内容提纲
膜技术的发展历史 膜技术的基本原理 膜技术加工的工艺设备 膜技术的特点 膜技术在食品中的应用 膜技术的发展前景
2
膜技术的定义
膜技术是用天然人工合成的高分子薄膜,以 外界能量或化学位差为推动力,对双组分的溶 质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。 可利用液相和气相,对于液相分离,可用于水 溶液体系、水溶胶体系以及非溶液体系等。膜 技术是一种分子水平上的分离技术。
3
1 膜技术的发展历史
Abble Nollet 发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的猪 1978年 膀胱内,首次揭示了膜分离现象
1816年 Schmide首先提出超滤
1864年 1918年
Traube制成第一片人造膜——亚铁氰化铜膜 Zsigmomdy提出商品微孔滤膜制造法
1953年 1960年 1961年
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膜污染
膜污染是指在膜过滤过程中,水中的微粒、胶体粒 子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械 作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径 变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变 化现象。
气体分离过程用的是一种均聚物制成的非对称膜, 这一过程主要 用于气体及蒸汽的分离。
膜分离技术PPT
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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。
《膜分离技术》PPT课件
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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。
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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。
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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,
膜分离技术简介ppt课件
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
膜压差/MPa
15
反浸透通量的影响要素
操作压差—压差越大,浸透通量越大,但浓差极化比增大,膜外表溶液浸透压升高,推进 力不能按比例增大
温度—温度升高,纯水透过系数增大,同时浓差极化减小,浸透压降低,推进力增大,通 量增大。
料液流速—流速大,传质系数增大,浓差极化比减小,浸透通量增大。 料液的浓缩程度—浓缩程度高,水的回收率高。但浸透压高,浸透通量小,且已呵斥膜污
烯、聚氯乙烯、硅橡胶等。 无机膜的制备已成为研讨热点,其增长速度远快于聚合物膜。 以金属及氧化物、陶瓷、多孔玻璃和某些热固性聚合物为资料。其热力学、化学稳定性好,
运用寿命长。 陶瓷膜的运用较好。 根据分别过程和分别对象选择适宜的膜资料
9
膜的分类
10
膜的性能
膜的根本性能包括膜的分别透过特性和物化稳定性两方面。 物化稳定性:膜的空隙率、孔构造、外表特性、机械强度、化学稳定性、允许运
普通反浸透膜微孔尺寸在10A左右,操作压力为1.0-10.0Mpa,切割分子量小于500,能截留 盐或小分子量有机物,可使水中离子的含量降低96-99%。
14
反浸透影响要素分析 ——压差对脱盐率、膜通量、传质系数的影响
脱盐率/%、膜通量
70
60
50 40 30 20
脱盐率 膜通量 传质系数
10
0
膜分别技术简介
;.
1
膜分别过程特点
一切的分别过程都是利用在某种环境中混合物中各组分性质的差别进展分别。 ——过滤操作是指流体中两种或两种以上组分基于尺寸差别的分别过程。常规的过滤普通
是指固液分别或气液分别。 ——膜分别过程将这一运用扩展到了固体或液体溶液中溶解性物质的分别。即以选择性透
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9
膜的分类
10
膜的性能
膜的基本性能包括膜的分离透过特性和物化稳定性两方面。 物化稳定性:膜的空隙率、孔结构、表面特性、机械强度、化学
稳定性、允许使用压力、温度、pH值、游离氯允许最高浓度以及 对有机溶剂和各种化学药品如的抵抗性。其中孔结构和表面特性 对使用过程中的膜污染、膜的渗透流率及分离性能具有很大的影 响,化学性能如膜的耐压性、耐高温性、耐清洗性、耐生物降解 性等在某些工业应用中也非常重要。 分离透过特性:渗透通量、分离效率、通量衰减系数。
12
反渗透简介
我国反渗透技术开发始于20世纪60年代 1967~1969年全国海水淡化会战为乙酸纤维素不对称反渗透膜的开发打下了基础, 70年代进行中空纤维和卷式反渗透组件的研究开发, 80年代进行反渗透复合膜的研究开发,开始步人产业化, 反渗透技术已广泛应用于海水苦咸水淡化,纯水、超纯水制备,化工分离、浓缩、提纯等领
6
不同压力推动膜的孔径范围
7
压力过滤的分离范围
0.0004---0.02μm ---10 μm ----1000 μm
离子 大分子
颗粒
反渗透 0.0001—0.001 μm 超滤 0.001---0.02 μm 微孔过滤0.02---10 μm 过滤
8
膜材料及种类
用于分离膜的种类很多。 以高分子材料制成的聚合膜居多。
2
3
膜技术的应用
膜的商业应用:
20C60S第一代膜技术,液体分离,微滤、超滤、反渗 透、电渗析。 20C70S,第二代膜技术,气体分离膜技术。 20C80S第三代膜技术,渗透汽化
深度处理--是指在常规处理工艺后,采用适当的处理方法,将常规处理工艺不能去除的污 染物或消毒副产物的前体物加以去除,提高和保证水质。
——不同的膜分离过程中所用的膜具有一定的结构、材质和选择特性;被 隔开的两相可以是液态,也可以是气态;推动力可以是压力梯度、浓度梯 度或电位梯度,所以不同的膜分离过程的分离体系和适用范围也不同 。
膜分离有希望代替精馏。从国内情况看,实验室研制应用好,但转化为 生产规模有难度。尤其是膜的质量、膜的组装、密封等。
域.工程遍布电力、电子、化工、轻工煤炭、环保、医药、食品等行业. 反渗透膜技术及其工程应用的发展方向主要集中于研究开发具有低能耗、抗污染、耐高温、
高压和特种分离等性能的反渗透膜组器.超低压反渗透膜能在保持原脱盐率的情况下,操作 压力下降25%~40%,从而降低了系统的能耗和设备材料的要求.抗污染反渗透膜的开发, 减少了膜清洗的能耗,延长了膜的使用寿命,广泛地应用于污水回用和化工原材料的浓缩提 纯. 带正电荷反渗透膜可直接应用于二级、三级反渗透系统制备1~4MQ、10~15MQ电阻率的纯 水、超纯水,实现无酸碱废水污染的洁净工艺.耐高温反渗透膜具有90℃耐温性能,可用于 食品、医药等行业需采用高温杀菌消毒的反渗透装置.耐高压反渗透膜具有9.0MPa以上的 耐压性能,用于二级海水淡化反渗透装置、可使水回收率达到60%.近20年来,多种高性能 和特殊用途的新型反渗透膜组器的研制成功,有力地推进了反渗透应用工程的发展. 反渗透工程应用的另一个发展方向是反渗透膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地 组合应用,充分发挥各种膜分离技术的特性,形成一个完整的系统工程,达到浓缩、分离、 提纯的目的.
4
各种膜过程的分离机理
5
符号缩写
D-Dialysis 渗析 RO-Reverse Osmosis 反渗透 UF-Ultra-filtration 超滤 MF-Micro-filtration 微滤 GS-Gas Separation 气体膜分离 PV-Per-vaporation 渗透蒸发 MD-Membrane Distillation 膜蒸馏 ME-Membrane Extraction 膜萃取 ED-Electro-dialysis 电渗析
用于制膜的高分子材料:纤维素酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚 砜、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶等。
无机膜的制备已成为研究热点,其增长速度远快于 聚合物膜。
以金属及氧化物、陶瓷、多孔玻璃和某些热固性聚合物为材料。 其热力学、化学稳定性好,使用寿命长。
陶瓷膜的应用较好。
根据分离过程和分离对象选择合适的膜材料
由于我国近几年在膜生产的技术和工艺上有很大改进,使得超滤技术的应用更加广泛。它 在处理含油废水,电镀废水,含酚废水,食品加工废水等方面具有明显的优势和巨大的潜 力。超滤法可使纺织浆的聚乙烯醇(PVA)废液浓缩回用,使印染废水中的染料和水同时回 用。此外,超滤还可成为每年数亿吨含油废水回注的关键技术。
膜分离技术简介
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膜分离过程特点
所有的分离过程都是利用在某种环境中混合物中各组分性质的差异进 行分离。
——过滤操作是指流体中两种或两种以上组分基于尺寸差异的分离过程。 常规的过滤一般是指固液分离或气液分离。
——膜分离过程将这一应用扩展到了固体或液体溶液中溶解性物质的分 离。即以选择性透过膜为分离介质,在两侧加以某种推动力时,原料侧 组分选择性地透过膜,从而达到分离或提纯的目的。
常用深度处理的方法主要有:活性炭吸附,臭氧氧化,生物活性炭,膜技术等,其中,膜技 术看来是最有前途的一种方法。膜处理法具有良好的调节水质的能力,去除的污染物范围 比较广,从颗粒杂质到离子,细菌和病毒无一幸免。并且其能耗低、操作简单、出水水质 良好且稳定.
在水处理领域,反渗透、微滤、超滤、纳滤等压力驱动膜分离过程的应用更为广泛。而与 反渗透相比,超滤由于操作压力低,能耗小等独特的优点在国外常常被用于替代常规处理 或深度处理,并且其应用研究日益受到广泛关注。
渗透通量:单位时间透过单位膜面积的透过物量 分离效率:不同的膜分离过程和分离对象,表示方法不同。如截留率、
脱盐率等 通量衰减:由于过程的浓差极化、膜的压密及膜孔堵塞等原因造成的膜
渗透通量随时间的减小。
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பைடு நூலகம்
膜分离设备
膜的分离装置主要包括:膜组件、泵、过滤 器、阀门、仪表、管路等。
常用膜组件:板框式、圆管式、螺旋卷式、 和中空纤维式。
膜的分类
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膜的性能
膜的基本性能包括膜的分离透过特性和物化稳定性两方面。 物化稳定性:膜的空隙率、孔结构、表面特性、机械强度、化学
稳定性、允许使用压力、温度、pH值、游离氯允许最高浓度以及 对有机溶剂和各种化学药品如的抵抗性。其中孔结构和表面特性 对使用过程中的膜污染、膜的渗透流率及分离性能具有很大的影 响,化学性能如膜的耐压性、耐高温性、耐清洗性、耐生物降解 性等在某些工业应用中也非常重要。 分离透过特性:渗透通量、分离效率、通量衰减系数。
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反渗透简介
我国反渗透技术开发始于20世纪60年代 1967~1969年全国海水淡化会战为乙酸纤维素不对称反渗透膜的开发打下了基础, 70年代进行中空纤维和卷式反渗透组件的研究开发, 80年代进行反渗透复合膜的研究开发,开始步人产业化, 反渗透技术已广泛应用于海水苦咸水淡化,纯水、超纯水制备,化工分离、浓缩、提纯等领
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不同压力推动膜的孔径范围
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压力过滤的分离范围
0.0004---0.02μm ---10 μm ----1000 μm
离子 大分子
颗粒
反渗透 0.0001—0.001 μm 超滤 0.001---0.02 μm 微孔过滤0.02---10 μm 过滤
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膜材料及种类
用于分离膜的种类很多。 以高分子材料制成的聚合膜居多。
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膜技术的应用
膜的商业应用:
20C60S第一代膜技术,液体分离,微滤、超滤、反渗 透、电渗析。 20C70S,第二代膜技术,气体分离膜技术。 20C80S第三代膜技术,渗透汽化
深度处理--是指在常规处理工艺后,采用适当的处理方法,将常规处理工艺不能去除的污 染物或消毒副产物的前体物加以去除,提高和保证水质。
——不同的膜分离过程中所用的膜具有一定的结构、材质和选择特性;被 隔开的两相可以是液态,也可以是气态;推动力可以是压力梯度、浓度梯 度或电位梯度,所以不同的膜分离过程的分离体系和适用范围也不同 。
膜分离有希望代替精馏。从国内情况看,实验室研制应用好,但转化为 生产规模有难度。尤其是膜的质量、膜的组装、密封等。
域.工程遍布电力、电子、化工、轻工煤炭、环保、医药、食品等行业. 反渗透膜技术及其工程应用的发展方向主要集中于研究开发具有低能耗、抗污染、耐高温、
高压和特种分离等性能的反渗透膜组器.超低压反渗透膜能在保持原脱盐率的情况下,操作 压力下降25%~40%,从而降低了系统的能耗和设备材料的要求.抗污染反渗透膜的开发, 减少了膜清洗的能耗,延长了膜的使用寿命,广泛地应用于污水回用和化工原材料的浓缩提 纯. 带正电荷反渗透膜可直接应用于二级、三级反渗透系统制备1~4MQ、10~15MQ电阻率的纯 水、超纯水,实现无酸碱废水污染的洁净工艺.耐高温反渗透膜具有90℃耐温性能,可用于 食品、医药等行业需采用高温杀菌消毒的反渗透装置.耐高压反渗透膜具有9.0MPa以上的 耐压性能,用于二级海水淡化反渗透装置、可使水回收率达到60%.近20年来,多种高性能 和特殊用途的新型反渗透膜组器的研制成功,有力地推进了反渗透应用工程的发展. 反渗透工程应用的另一个发展方向是反渗透膜组器与超滤、微滤、纳滤、EDI等组器的有机地 组合应用,充分发挥各种膜分离技术的特性,形成一个完整的系统工程,达到浓缩、分离、 提纯的目的.
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各种膜过程的分离机理
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符号缩写
D-Dialysis 渗析 RO-Reverse Osmosis 反渗透 UF-Ultra-filtration 超滤 MF-Micro-filtration 微滤 GS-Gas Separation 气体膜分离 PV-Per-vaporation 渗透蒸发 MD-Membrane Distillation 膜蒸馏 ME-Membrane Extraction 膜萃取 ED-Electro-dialysis 电渗析
用于制膜的高分子材料:纤维素酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚 砜、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶等。
无机膜的制备已成为研究热点,其增长速度远快于 聚合物膜。
以金属及氧化物、陶瓷、多孔玻璃和某些热固性聚合物为材料。 其热力学、化学稳定性好,使用寿命长。
陶瓷膜的应用较好。
根据分离过程和分离对象选择合适的膜材料
由于我国近几年在膜生产的技术和工艺上有很大改进,使得超滤技术的应用更加广泛。它 在处理含油废水,电镀废水,含酚废水,食品加工废水等方面具有明显的优势和巨大的潜 力。超滤法可使纺织浆的聚乙烯醇(PVA)废液浓缩回用,使印染废水中的染料和水同时回 用。此外,超滤还可成为每年数亿吨含油废水回注的关键技术。
膜分离技术简介
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膜分离过程特点
所有的分离过程都是利用在某种环境中混合物中各组分性质的差异进 行分离。
——过滤操作是指流体中两种或两种以上组分基于尺寸差异的分离过程。 常规的过滤一般是指固液分离或气液分离。
——膜分离过程将这一应用扩展到了固体或液体溶液中溶解性物质的分 离。即以选择性透过膜为分离介质,在两侧加以某种推动力时,原料侧 组分选择性地透过膜,从而达到分离或提纯的目的。
常用深度处理的方法主要有:活性炭吸附,臭氧氧化,生物活性炭,膜技术等,其中,膜技 术看来是最有前途的一种方法。膜处理法具有良好的调节水质的能力,去除的污染物范围 比较广,从颗粒杂质到离子,细菌和病毒无一幸免。并且其能耗低、操作简单、出水水质 良好且稳定.
在水处理领域,反渗透、微滤、超滤、纳滤等压力驱动膜分离过程的应用更为广泛。而与 反渗透相比,超滤由于操作压力低,能耗小等独特的优点在国外常常被用于替代常规处理 或深度处理,并且其应用研究日益受到广泛关注。
渗透通量:单位时间透过单位膜面积的透过物量 分离效率:不同的膜分离过程和分离对象,表示方法不同。如截留率、
脱盐率等 通量衰减:由于过程的浓差极化、膜的压密及膜孔堵塞等原因造成的膜
渗透通量随时间的减小。
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பைடு நூலகம்
膜分离设备
膜的分离装置主要包括:膜组件、泵、过滤 器、阀门、仪表、管路等。
常用膜组件:板框式、圆管式、螺旋卷式、 和中空纤维式。