常用的膜分离过程.
化工分离过程__第5章 膜分离
千的溶质进行截留时，选择纳滤比使用反渗透经济。
超滤(Ultrafiltration)
超滤是一种根据分子或离子的大小来进行分离的膜过程。 以压力差为推动力，通过膜孔的筛分机理来截留溶液中的大分
子溶质，实现大分子溶质与溶剂和小分子溶质分离。
超滤膜截留的大分子溶质粒径范围在1-20 nm，分子量
300-300000。超滤膜的孔径常用被截留分子的分子量大小来 表征；膜的截留率与截留分子量有关。
浓缩过程
反渗透也用于低分子 量水溶性组分的浓缩 过程，包括：食品工 业中牛奶、果汁、糖、 咖啡的浓缩；电镀和 印染工业中废水的浓 缩。
纳滤的应用
对Na+和Cl- 等一价离子的截留率较低，但对Ca2+、 Mg2+、SO42-等二价离子及除草剂、农药、色素、染料、 抗生素、多肽和氨基酸等小分子量（200-1000）物质的 截留率很高，而且水在纳滤膜中的渗透速率远大于反渗透 膜，所以当需要对低浓度的二价离子和分子量在500到数
截留率σ (Retentivity )
对于超滤过程：
σ (c B c F ) / c B 1 c F / c B
CF — Concentration of solute in the Filtrate CB — Concentration of solute in the Bulk of the feed
通过膜相际有3种基本的传质形式：
通过膜相际的组分均以化学势梯度为推动力，可以是膜 两侧的压力差、浓度差、温度差或电势差。
被动传递
促进传递
通过膜的组分仍以化学势梯度为推动力，各组分由特定的 载体带入膜中。促进传递是一种高选择性的被动传递
主动传递
与前二者不同，各组分可以逆化学势梯度而传递，其推动 力由膜内某种化学反应提供，这类现象主要存在于生命膜
膜分离气体的原理
膜分离气体的原理膜分离是一种常见且有效的气体分离技术，它是利用膜材料对气体分子的选择性渗透性进行分离的过程。
膜分离技术广泛应用于天然气纯化、空气分离、氢气制备、二氧化碳捕集等领域。
膜分离气体的原理基于气体分子在不同材料膜上的渗透速率差异，其分离原理可以归纳为三个基本过程：溶解、扩散和脱附。
首先是溶解过程。
在膜分离过程中，气体分子会溶解进入膜材料内部。
溶解过程的速率取决于气体溶解度和膜材料的亲溶性。
当气体分子的溶解度较高时，溶解过程对分离效果的影响将更加显著。
接着是扩散过程。
溶解在膜材料内部的气体分子会在不同浓度梯度下发生扩散，从而通过膜材料逐渐向另一侧迁移。
扩散过程的速率取决于气体分子在膜材料内部的扩散系数、膜材料的厚度和温度等因素。
通常情况下，较小的气体分子扩散速率更快。
最后是脱附过程。
气体分子在膜材料另一侧的界面上会脱附，重新进入气相。
脱附过程的速率取决于气体分子在膜材料内部的脱附速率和膜材料与气相之间的相互作用力。
当膜材料表面与气体分子之间的亲和力较低时，脱附过程将变得更加容易。
膜分离气体的原理可以通过多种不同类型的膜材料实现，如多孔膜、非多孔膜和复合膜等。
多孔膜是由具有一定孔径和孔隙度的材料制成，通过孔隙内气体分子的溶解、扩散和脱附来实现分离。
非多孔膜则是由透明聚合物制成的非孔隙结构，气体分子通过聚合物链的链隙进行扩散。
而复合膜则是由多层材料组成的，通过不同材料层之间的相互作用来实现分离。
膜分离气体的分离效果受多种因素的影响。
首先是膜材料的选择。
不同膜材料对于不同气体的分离效果有所差异，因此在应用中根据具体需要选择适当的膜材料。
其次是操作条件的控制，如温度、压力和流速等。
适当的操作条件可以提高膜分离的效果。
此外，也可以通过采用多级膜分离和膜组件的组合来提高分离效果。
总的来说，膜分离是一种基于膜材料对气体分子的选择性渗透性进行分离的技术。
它的原理涉及到溶解、扩散和脱附三个过程，通过控制这些过程的速率差异实现对气体分子的分离。
膜分离技术工艺流程
膜分离技术工艺流程膜分离技术是一种利用半透膜对物质进行分离的方法，广泛应用于水处理、食品加工、制药等领域。
膜分离技术工艺流程是指在膜分离过程中所涉及的一系列操作步骤，下面将详细介绍膜分离技术的工艺流程。
1. 前处理膜分离技术的前处理是为了避免膜污染和膜堵塞，通常包括预处理和中间处理两个阶段。
预处理主要是对原始液进行粗处理，如过滤、沉淀、调节pH值等，以去除悬浮固体、胶体颗粒和大分子物质。
中间处理主要是对预处理后的液体进行细处理，如活性炭吸附、氧化、消毒等，以去除溶解性有机物、微生物和残留氧化剂等。
2. 膜分离膜分离是整个工艺流程的核心步骤，通过半透膜的选择性渗透作用，将原始液中的溶质和溶剂分离。
根据分离机理的不同，膜分离可以分为压力驱动型和浓度驱动型两种。
压力驱动型膜分离主要包括微滤、超滤、纳滤和逆渗透等技术，可以用于分离悬浮物、胶体、溶解性大分子和溶质等。
浓度驱动型膜分离则是利用溶剂的浓度差异来实现物质的分离，如蒸发浓缩、气体分离等。
3. 后处理膜分离后处理主要是对膜分离过程中产生的浓缩物和稀释物进行处理。
浓缩物通常需要进一步处理以达到满足特定要求的浓度或纯度，如结晶、干燥、沉淀等。
而稀释物则需要进行废液处理，以避免对环境造成污染。
后处理过程中还可能包括对膜进行清洗和维护，以保证膜的使用寿命和分离效果。
4. 控制参数在膜分离技术工艺流程中，需要对一些关键参数进行控制，以确保膜分离的效果和稳定性。
例如，控制进料流量和压力可以影响渗透通量和分离效果；控制膜的温度可以改变物质的渗透速率和选择性；控制清洗液的pH值和浓度可以去除污染物和恢复膜性能。
这些参数的控制需要根据具体的应用和膜的特性进行优化。
5. 能耗评估膜分离技术工艺流程的能耗评估是指对整个工艺流程中能源消耗进行评估和优化。
膜分离过程中主要的能耗包括泵送能耗、压缩能耗、加热能耗和冷却能耗等。
通过对能耗的评估和优化，可以降低生产成本，提高能源利用效率，减少对环境的影响。
膜分离的操作方式
膜分离的操作方式1. 膜分离的基本原理膜分离是一种通过膜的选择性通透性实现物质分离的技术。
膜分离的基本原理是利用膜的孔隙结构或表面性质，使得不同成分的物质在膜上发生不同的传质、传递现象，从而实现物质的分离。
2. 膜分离的操作步骤膜分离的操作步骤主要包括前处理、膜分离过程和后处理三个部分。
2.1 前处理前处理是指在膜分离过程之前对原料进行的处理步骤，主要目的是去除悬浮物、颗粒物、胶体物等杂质，以保护膜的使用寿命和效果。
常见的前处理方法包括沉淀、过滤、调节pH值等。
2.2 膜分离过程膜分离过程是指将前处理后的原料通过膜分离设备进行分离的步骤。
根据不同的分离机理和应用需求，膜分离过程可以分为压力驱动式、浓度差驱动式和电场驱动式三种方式。
2.2.1 压力驱动式膜分离压力驱动式膜分离是指通过施加一定的压力差，使原料液体在膜上发生渗透和分离的过程。
常见的压力驱动式膜分离包括微滤、超滤、纳滤和逆渗透等。
压力驱动式膜分离的操作步骤： 1. 将前处理后的原料液体通过泵送至膜分离设备。
2. 施加一定的压力差，使原料液体在膜上发生渗透和分离。
3. 收集通过膜的纯净产物，将未通过膜的浓缩物排出。
2.2.2 浓度差驱动式膜分离浓度差驱动式膜分离是指通过维持两侧溶液的浓度差，使溶质通过膜进行传质和分离的过程。
常见的浓度差驱动式膜分离包括电渗析和渗透气体分离等。
浓度差驱动式膜分离的操作步骤： 1. 将前处理后的原料液体分为两侧，分别放置在膜分离设备的两侧。
2. 维持两侧溶液的浓度差，通过膜进行溶质的传质和分离。
3. 收集通过膜的纯净产物，将未通过膜的浓缩物排出。
2.2.3 电场驱动式膜分离电场驱动式膜分离是指通过在膜上施加电场，利用离子的电荷特性进行传质和分离的过程。
常见的电场驱动式膜分离包括电渗析和电吸附等。
电场驱动式膜分离的操作步骤： 1. 将前处理后的原料液体通过泵送至膜分离设备。
2. 在膜上施加电场，使离子在膜上发生迁移和分离。
第四章膜分离过程原理汇总
4.2 以压力差为推动力的膜分离过程
• 微滤是指大于0.1μm的颗粒或可溶物 被截流的压力驱动型膜过程(MF)
• 超滤是指小于0.1μm大于2nm的颗粒 或可溶物被截流的压力驱动型膜过 程(UF)
• 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透 压而选择性透过的膜过程(RO)
• 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被 截流的压力驱动型膜过程(nF)
• 根据原水水质，可经过预过滤以去除大颗 粒防止膜过快堵塞，亦可视情况投加混凝 剂或粉末活性炭，以生产有机物含量低的 水。但在生产高质量水时，通常作为超滤、 反渗透或纳滤的预处理设施。
• 而在生产高纯水时，微滤常作为纯水或超 滤水生产时的末端处理， 以去除剩余在水 中的痕量杂质。
• 目前，市场上的微滤膜多为平板膜折叠式滤芯， 膜材料为聚丙烯(PP)或聚砜(PS)、尼龙等。聚砜 膜的孔径经常为0．45mm、0．2mm或更小，其 孔径分布均匀，水通量大，不易堵塞。而聚丙烯 膜的过滤精度范围广，价格便宜，但精度差。
• 深层过滤：在微滤过程中，膜孔的孔径大于被 滤微粒的粒径，流体中的粒子能进入膜的深层 并被除去。
4.2.4渗透气化与蒸汽渗透
• 1.渗透汽化及蒸汽渗透原理
渗透汽化是指液体混合物在膜两侧压差得作用，利用膜对被分 离混合物中某组分有优先选择性透过膜得特点，使料液侧优 先渗透组分渗透通过膜，在膜得下游侧汽化去除，从而达到 混合物分离提纯得一种新型膜分离技术。
MF
UF
RO
4.2.1 反渗透
渗透是在膜两侧的压力相等的情况下,在浓差作用 下溶剂水分子从低浓度向高浓度透过.
反渗透是利用外压将渗透过程逆转,达到分离物质的
反渗透原理
反渗透（Reverse Osmosis）分离过程是使溶 液在一定压力（10-100 atm）下通过一个多孔 膜，在常压和环境温度下收集膜渗透液。溶液中 的一个或几个组分在原液中富集，高浓度溶液留 在膜的高压侧。
电镀废水膜分离处理工艺流程
电镀废水膜分离处理工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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膜分离过程主要包括哪些类型
1..膜分离过程主要包括哪些类型？有超滤、反渗透、渗析和点渗析。
A2. 2.传质分离方法选择的原则？考虑被分离物系的相态；考虑被分离物系的特性；考虑产品质量的要求；考虑经济程度。
3. 3.对流传质有哪些类型？强制对流传质（又包括强制层流传质和强制湍流传质）和自然对流传质。
B4. 4.停留膜模型的要点？（1）（1）当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停留膜——气膜和液膜，溶质A通过两膜层的传质方式为分子扩散；（2）（2）在气液相界面处，气液两相处于平衡状态，无传质阻力；（3）（3）在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。
5. 5.传质设备按所处理物系相态分类？ B（1）（1）气液传质设备；（2）（2）液液传质设备；（3）（3）气固传质设备；（4）（4）液固传质设备。
6. 6.对传质设备的基本要求？（1）（1）单位体积中，两相的接触面积尽可能大；（2）（2）两相分布均匀，避免或抑制沟流、短路行或返混等现象发生；（3）（3）流体的通量大，单位设备体积的处理量大；（4）（4）流动阻力小，运转时动力消耗低；（5）（5）操作弹性大，对物料的适应性强；（6）（6）结构简单，造价低廉，操作协调方便，运行安全可靠。
7.7.板式塔主要构件及气、液两相连续性？ A板式塔为逐级接触式的气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管和受液盘等部件组成。
板式塔内液相为连续相；汽相为分散相。
8.8.填料塔主要构件及气、液两相连续性？ B填料塔为连续接触式的气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、液体分布器、填料支承板、塔填料、填料压板和液体再分布装置等部件组成。
填料塔内液相为分散相；气相为连续相。
9.9.填料塔与板式塔相比，填料塔具有如下特点 A（1）（1）生产能力大；（2）（2）分离效率高；（3）（3）压力降小，持液量小；（4）（4）操作弹性大；（5）（5）造价较高；（6）（6）易堵塞；（7）（7）侧线出料和进料较难。
膜法
膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。
目录膜分离技术概念膜的性质应用1膜分离优点在常温下进行1无相态变化1无化学变化1选择性好1适应性强1膜分离技术发展史、现状发展史1现状1常用的膜分离过程微滤1超滤1纳滤1反渗透1其他1膜分离技术及其应用第一部分膜分离技术简介1第二部分膜分离系统应用1第三部分行业应用1第四部分——膜系统图片展开编辑本段膜分离技术概念膜分离技术由于具有常温下操作、无相态变化、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点，因此在饮用水净化、工业用水处理，食品、饮料用水净化、除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用，并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域。
分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。
编辑本段膜的性质膜是具有选择性分离功能的材料。
利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。
有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
编辑本段应用膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅膜分离技术在中药分离纯化、浓缩中的应用速崛起的一门分离新技术。
膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，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。
第六章膜分离过程
截留分子量： 微滤 0.02～10μm 透析 3000 Dalton～ 几万Dalton 超滤 50 nm～100 nm或5000～50万 Dalton 纳滤 200～1000 Dalton或1 nm 反渗透 200 Dalton
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概述
膜分离法与物质大小（直径）的关系
RO NF UF MF
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。
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”。
膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近30年
也可用作微滤膜和超滤膜。 它的最高使用温度和pH范围有限，一般使用温度
低于45～50℃，pH3～8。
17
醋酸纤维特点：
①透过速度大 ②截留盐的能力强 ③易于制备 ④来源丰富 ⑤不耐温（30℃） ⑥pH 范围窄，清洗困难 ⑦与氯作用，寿命降低 ⑧微生物侵袭 ⑨适合作反渗透膜
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蛋白质、无机盐 缓冲液
无机盐
膜对溶质的截留能力以截留率R（rejection） 来表示，其定义为
R＝1－ Cp／Cb
式中Cp和Cb分别表示在某一瞬间，透过液 （Permeate）和截留液的浓度。
如R＝1，则Cp＝0，表示溶质全部被截留；
如R＝0，则Cp＝ Cb，表示溶质能自由透过膜。
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截 断 曲 线
得到的截留率与分子量之间的关系称为截断曲线。 质量好的膜应有陡直的截断曲线,可使不同分子量的溶质 分离完全；反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。
常用的膜分离技术
常用的膜分离技术膜分离技术是一种利用特殊膜的过滤、分离和浓缩物质的方法。
它可以根据物质的大小、形状、电荷和亲疏水性等特性，通过膜的选择性分离达到分离和纯化目的。
膜分离技术广泛应用于水处理、生物工程、食品加工、医药制造等领域。
本文将介绍常用的几种膜分离技术。
1. 微滤技术微滤技术是一种通过孔径在0.1-10微米之间的膜进行过滤分离的方法。
它可以有效去除悬浮物、细菌、病毒等大分子物质，常用于水处理、食品加工和制药工业中的前处理过程。
2. 超滤技术超滤技术是一种通过孔径在0.001-0.1微米之间的膜进行分离的方法。
它可以去除溶解物、胶体粒子、高分子有机物等物质，广泛应用于饮用水净化、废水处理和生物制药等领域。
3. 逆渗透技术逆渗透技术是一种通过孔径在0.0001-0.001微米之间的膜进行分离的方法。
它可以去除溶解盐、重金属离子等小分子物质，常用于海水淡化、饮用水净化和工业废水处理等领域。
4. 色谱膜技术色谱膜技术是一种利用具有特殊分离机制的薄膜进行分离的方法。
它可以根据物质的分子大小、极性、电荷等特性实现高效分离，常用于生物分析、医药制造和环境监测等领域。
5. 气体分离膜技术气体分离膜技术是一种通过选择性渗透和扩散作用实现气体分离的方法。
它可以根据气体分子的大小、极性和亲疏水性等特性，将混合气体中的不同成分分离出来，常用于天然气净化、气体分离和空气净化等领域。
6. 电渗析技术电渗析技术是一种利用电场和离子选择性膜实现离子分离的方法。
它可以通过调节电场强度和离子选择性膜的特性，实现对离子的选择性排除和富集，常用于废水处理、盐水淡化和电解产氢等领域。
以上是常见的几种膜分离技术，它们在不同领域有着广泛的应用。
随着科技的不断进步和创新，膜分离技术也在不断发展，不断提高分离效率和选择性，为各行各业提供了更高效、更环保的解决方案。
希望本文对您了解膜分离技术有所帮助。
膜分离过程
(3)溶解 扩散模型 溶解—扩散模型 溶解
在均相的，高选择性的膜（如反渗透膜） 在均相的，高选择性的膜（如反渗透膜）中，溶质和溶 剂都能溶解于均质的非多孔膜表面， 剂都能溶解于均质的非多孔膜表面，然后在化学势推动下扩 散通过膜，再从膜下游解吸。 散通过膜，再从膜下游解吸。 物质的渗透能力，不仅取决于扩散系数， 物质的渗透能力，不仅取决于扩散系数，而且还决定 于它在膜中的溶解度。 于它在膜中的溶解度。 溶剂质量通量： 溶剂质量通量：Jl=Al(△p- △p渗) △ Al—溶液渗透系数； 溶液渗透系数 溶液渗透系数； p渗—渗透压。 渗透压。 渗透压
⑤多孔支撑区间：主要对表皮层起支撑作用，而对 多孔支撑区间：主要对表皮层起支撑作用， 渗透物质的流动有一定的阻力。 渗透物质的流动有一定的阻力。 表面区间(Ⅱ ：此区间相似于③中所描述的区间， ⑥ 表面区间 Ⅱ)：此区间相似于③中所描述的区间， 溶质在产品边膜内的浓度与离开膜流入低压边 流体中的浓度几乎相等。 流体中的浓度几乎相等。 ⑦边界层区间(Ⅱ)：此区间与②中区间相似，物质 边界层区间 Ⅱ ：此区间与②中区间相似， 扩散方向与膜垂直。但无浓差极化现象， 扩散方向与膜垂直。但无浓差极化现象，浓度 随流动方向而降低。 随流动方向而降低。 ⑧主流体区间(Ⅱ)：此区间相似于① ，溶质浓度稳 主流体区间 Ⅱ ：此区间相似于① 定，垂直于膜表面的方向无浓度梯度。 垂直于膜表面的方向无浓度梯度。
膜的制造方法
1．相转变法：浇铸液→支持物上捕开 蒸发部分溶剂→凝 相转变法：浇铸液 支持物上捕开→蒸发部分溶剂 凝 支持物上捕开 蒸发部分溶剂 胶形成→热处理(退火) 胶形成 热处理(退火)。 热处理 烧结法： 2．烧结法： 膜材料粉→模具内 严格控制温度和压力 膜材料粉 模具内→严格控制温度和压力 模具内 严格控制温度和压力→ 由 软变熔→ 形成多孔体 形成多孔体→ 机械加工。 机械加工。 软变熔 粒子( 粒子或中子)照射→ 3．核径迹法：厚为5-15µm薄膜→粒子(如a粒子或中子)照射 核径迹法：厚为5 15µ 薄膜 粒子 化学键断裂形成径迹→酸碱液腐蚀 形成孔道。 化学键断裂形成径迹 酸碱液腐蚀→形成孔道。 酸碱液腐蚀 形成孔道 4．拉伸法： 拉伸法： 晶态聚烯烃→在低熔融温度下挤压成膜 晶态聚烯烃 在低熔融温度下挤压成膜→ 延伸 在低熔融温度下挤压成膜 得到高的熔融应力→无张力条件下退火 拉伸 得到高的熔融应力 无张力条件下退火→拉伸。 无张力条件下退火 拉伸。 5．复合膜的制备：是相转变膜的继续发展，制造非常薄的特 复合膜的制备：是相转变膜的继续发展， 征分离层。在多孔支撑层上制作聚合物膜。 征分离层。在多孔支撑层上制作聚合物膜。
膜分离过程
(4)、蒸发过程结束，将 薄膜浸到冰水中，产生溶剂和 水(沉淀剂)之间的交换，而形 成凝胶，其过程可用三元相图
表示。薄膜从一相区(点A)，由
于吸水和失去溶剂而移入两相 区，高聚物相和水相，而在膜 中形成空隙。在B点，溶剂完 全为水所取代。
溶解扩散模型适用于均匀的膜，能适合无机盐的反
渗透过程，但对有机物常不能适用。就这些方面说来，
优先吸附-毛细孔流动模型比较优越。
(三)优先吸附 毛细孔流动模型
Sourirajan认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔 的并有一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。在膜面上 始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个水分子的大小。 在压力下，就可连续地使纯水层流经毛细孔。可想像如果 毛细孔直径恰等于2倍纯水层的厚度，则可使纯水的透过 速度最大，而又不致令盐从毛细孔中漏出，即同时达到最 大程度的脱盐。根据这一想法，成功地选择了膜材料，合 成了一定孔径的膜，以满足应用于不同系统的需要。
5、价廉。
（二）、制造膜的材料
(1)、天然物质的衍生物
醋酸纤维(纤维素－2－醋酸酯、纤维素—2，5—醋酸 酯酝、纤维素－3—醋酸酯) 乙酸丁酸纤维 再生纤维素
硝酸纤维素
(2)、人造物质 聚酰胺(芳香族聚酰胺、共聚多酰胺、聚酰胺酰肼) 聚苯并咪唑、聚砜，聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚 脲、聚呋喃、聚四氟乙烯、聚二氟乙烯、聚醚、聚酰亚胺、 聚苯醚等。
(3）、耐氯能力强 一般在短期清洗时，对氯的耐受量可高 达200ppm，长期贮存膜时，耐受量达50ppm。
(4)、孔径范围宽 孔径范围(10一200)×l0－10m，截断分子 量范围1000—500000，符合于超滤膜的要求，但不能制成 反渗透膜或微过滤膜。
膜的分离过程
时间的延长而逐渐降低，膜外观厚度减少， 膜由半透明变为透明。
影响因素：操作压力和温度。
2.膜的水解作用 醋酸纤维素是有机酯类化合物，比较容
易水解，水解的结果是乙酰基脱掉。 实际操作中，可控制进液pH和进料温度。
3.膜的浓差极化 • 在膜分离过程中，膜表面上溶质浓度高于主体溶质浓度的现象。如下图：
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。
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）
思考题
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？ 3.简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性 能、分离机理及其应用等方面的异同点 3.膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？ 4.何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少 浓差极化现象的措施？ 5.膜的清洗及保存方法有那几种？ 6.膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优 缺点？
盐溶液 反渗透
2. 反渗透（reverse osmosis） • 在膜的两边造成一个压力差，并使其大于 渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的 溶液进一步浓缩。 3. 超滤（ultrafiltration） • 按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分 子的膜分离操作； • 膜只阻挡大分子，大分子的渗透压不明显。
第四章膜分离过程原理(完整版)
4.2 以压力差为推动力的膜分离过程
• 微滤是指大于0.1μm的颗粒或可溶物 被截流的压力驱动型膜过程(MF)
• 超滤是指小于0.1μm大于2nm的颗粒 或可溶物被截流的压力驱动型膜过 程(UF)
• 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透 压而选择性透过的膜过程(RO)
• 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被 截流的压力驱动型膜过程(nF)
• 超滤的操作模式基本上是死端过滤和错流过滤 两种。产物既可以是渗透液，也可以是截留液 或者二者都有。
微孔过滤
用于从气相或液相物质中截留分离微粒、 细菌、污染物等。 1 微过滤膜:孔径0.025 ~ 3m，特种纤维 素酯、高分子聚合物制成。
三醋酸酯纤维素 聚四氟乙烯 尼龙－66
亲水型
憎水型 通用型
式中，ci—溶质物质的量浓度，kmol/m3; n—溶液中的组分数。
对电解质水溶液，常引入渗透压系数来校 正偏离程度，对水溶液中溶质i组分， 其渗透压可用下式计算
在实际应用中，常用以下简化方程计算
• 4.2.1.2反渗透操作特性参数计算
基于Sourirajan的优先吸附—毛细孔流动机理，溶剂和溶 质通量可用Kimura-Sourirajan模型求算 溶剂通量
盐，氨基酸，糖 的浓缩，淡水 制造
脱盐，除变性剂
脱盐，氨基酸和 有机酸的分离
有机溶剂与水的 分离，共沸物 的分离（如乙 醇浓缩）
4.2.1.1渗透和渗透压 盐溶液 纯水
1885 年 , Van’t Hoff 渗透压定律：
·R·T·Ci 渗透是在膜两边渗透压 差—— 的作用下的溶 剂流动；而反渗透、超 滤是在一外加压力差 P > 的作用下, 溶剂逆 向流动。
膜分离的基本原理及其分类
膜分离的基本原理及其分类膜分离技术是一种基于膜材料分离不同物质的技术。
它通过将膜作为一种分离介质，使物质根据其尺寸、极性、溶解度等物理化学性质进行分离，从而达到纯化、浓缩、分离和净化等目的。
本文将介绍膜分离的基本原理和分类。
1.膜分离原理膜分离技术的基本原理是依据膜的性质和膜分离机理来进行物质分离的。
膜是一种具有选择性透过能力的材料，它可以是固体的、半固体的或液体的。
膜分离过程包括以下几个步骤：（1）当溶液与膜接触时，溶液中的物质会根据其性质差异而开始向膜两侧扩散；（2）某些物质会更容易穿过膜，而某些物质则不容易穿过膜；（3）随着时间的推移，不穿过膜的物质会在膜的一侧积累，而穿过膜的物质则会在膜的另一侧积累；（4）最终，膜两侧的物质浓度会产生差异，从而实现物质的分离。
膜分离机理主要包括分子筛机理、静电排斥机理、氢键解离机理和溶解-扩散机理等。
这些机理的具体作用方式会因膜材料和溶液性质的不同而有所不同。
2.膜分离分类膜分离技术可以根据不同的标准进行分类。
以下是常见的几种分类方式：（1）按材料分类：根据膜材料的不同，膜分离技术可以分为无机膜分离、有机膜分离和复合膜分离等。
（2）按过程分类：根据膜分离过程的不同，膜分离技术可以分为过滤膜分离、渗析膜分离、渗透汽化膜分离、电渗析膜分离和反渗透膜分离等。
其中，过滤膜分离是一种常见的膜分离技术，它通过将悬浮液中的固体颗粒截留下来，从而达到固液分离的目的。
渗析膜分离则主要用于离子交换和废水处理等领域。
渗透汽化膜分离是一种较为新型的膜分离技术，它通过将渗透物质转化为气态来实现分离。
电渗析膜分离和反渗透膜分离则是应用广泛且成熟的膜分离技术，主要用于海水淡化、食品饮料加工和化学工业等领域。
（3）按功能分类：根据膜的功能不同，膜分离技术可以分为分离膜、过滤膜、催化膜和生物膜等。
分离膜主要用于物质的分离和纯化，过滤膜主要用于固液分离和污水净化，催化膜则用于反应过程的催化，生物膜则用于生物反应和生物发酵等领域。
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二、超滤膜材料和制备
常用的超滤膜材料有醋酸纤维超滤膜、聚砜超滤膜、聚砜酰 胺超滤膜等。
非对称平板膜、管状膜采用溶液浇注法 中空纤维膜采用纺丝法
三、超滤膜设备
超滤膜装置一般由若干超滤组件构成。超滤过程的膜形式包 括管式、板框式、卷简式个字纤维式、薄层流道式以及平行叶片 式。各种膜组件的特征及优缺点见表。
七、微滤膜的应用现状及前景
超滤（UF）
超滤膜属于压力驱动型膜分离过程，它是利用孔径在1～100nm左右的膜， 通过筛分原理分离，选择性透过溶剂和某些小分子溶质的性质，对料液侧施加 压力(操作压差范围大约在0.9MPa～1.0MPa)，使大分子溶质或细微粒子从溶液 中分离出来的过程。超滤是一种机械分离方法，只有小于0.002μm粒子、水、 盐糖和芳香物等能够通过超滤膜，超滤膜空隙尺寸在15~1000埃，过滤粒子尺 寸范围0.002~0.2μm。采用的滤膜较反渗透膜粗，类似盐、糖的溶质能够通过滤 膜，蛋白质等大分子的溶质被隔在膜外，超滤的滤膜分子量吸收限制值在500 至几十万道尔顿，直径大于0.1μm的溶质，如蛋白质、果胶、脂肪及所有微生 物，尤其是酵母菌、霉菌，不能通过超滤膜。
在实际使用中，究竟采用哪种组件形式，要针对膜材料和被处理液的性 能而定。一般来说，当原水含有易产生凝胶的溶质或存在一定量悬浊物时， 采用管式和板式组件为宜。不过，不论采用哪种形式的组件，对待超滤的原 水最好都进行一定的前处理，特别是对一些水质较差、浊度较高的原水，均 需要采取严格的前处理措施。例如加入某些乳化剂以防止沉淀聚结；加入络 合剂把可能形成污染的物质络合起来，防止它们形成沉淀；调节溶液的pH值 使聚电解质处于比较稳定的状态等。
二、微滤分离原理
四、微滤膜制备方法
五、主要的微孔滤膜材料
六、微滤设备和应用
微孔滤膜由于本身性脆易碎，机械强度 较差，因而在实际使用时，必须把它衬贴在 平滑的多孔支撑体上，最常用的支撑体是以 烧结不锈钢或烧结镍等制成的，其他还有尼 龙布或丝绸等均可，但需以密孔筛板作支撑。 工业用做滤的组件有板框式、管式、螺 旋卷式、中空纤维、普通筒式及折叠筒式等 多种结构。 微孔滤膜具有孔径均匀、孔隙率高、滤 材薄等特点，因此主要用来对一些只含微量 悬浮粒子的液体进行精密过滤，以得到澄清 度极高的液体；或用来检测、分离某些液体 中残存的微量不溶性物质，以及对气体进行 类似的处理。简而言之，微孔滤膜主要用于 分离流体中尺寸为0.1-10 μm的微生物和微粒 子。
3．胶束强化超滤(MEUF)用于合重金属废水的处理 胶束强化超滤是最近发展起来的与表面活性剂技术相结合的一种 超滤法。其原理如图。在工业废水中注入浓度高于临界胶束浓度的表 面活性剂，其疏水端向内缠结，而带负电的亲水端排列在表面，因而 使得该胶束表面带有负电荷。废水中的金属阳离子由于静电作用而吸 附在上面，采用截留分子景小于胶束分子量的超滤膜，则可使金属离 子被截留。
一、超滤膜的结构
超滤膜一般由构成膜骨架的有机高分子材料或无机材料以及 溶剂和添加剂三部分组成。 膜的结构有两种，一种是指状结构，一种是类似海绵状的开 放式网络结构。
一般认为，超滤膜的结构与形成机理是溶胶-凝胶的相互转化。制膜后， 溶剂首先从膜与空气的界面处开始蒸发，由于表面溶剂的蒸发速度比溶剂从膜 内向溶剂表面迁移的速度快，因此形成了表面层。
管式
平行叶片式
四、超滤膜的应用
1．电泳漆回收 在金属电泳涂漆过程中，带电荷的金属物件浸入一个装有带相反 电荷的涂料池内。由于异电相吸，涂料使能在金属表面形成一层均匀 的涂层，金属物件从池内捞出井水洗除去随带出的涂料。为达到保护 环境，节能闭合循环的目的，可采用超滤过程将聚合物树脂及颜料颗 粒阻留下来，而允许无机盐、水及溶剂穿过超滤膜出去。阻留下来的 组分再回至电泳漆贮罐中去，滤液用于淋洗刚从电泳漆中取出的新上 漆的制件，以回收制件夹带的多余的漆。
2．含油废水的回收 油水乳浊液在金属机械加工过程中被广泛用作工具和工件反复冷 拔操作及金属滚轧成形，切削操作的润滑和冷却，但出在使用过程中 易混入金属碎屑、菌体及清洗金属加工表面的冲洗用水，导致其使用 寿命非常短。单独的油分子就其分子量而言小得可通过超滤膜，而对 这些含油废水超滤则能成功地分离出其油相，这是因为油水界面张力 足够使油滴不能透过已被水浸湿的膜，经过超滤后渗透液中的油浓度 通常低于10g/m3，已达排放标准可排入阴沟，而浓缩液中最终含油达30 ％-60％可用来燃烧或它用。
微滤孔径范围0.02μm-10μm之间。微孔过滤是以静压差为推 动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。微孔滤膜具有 比较整齐、均匀的多孔结构，在静压差的作用下，小于膜孔的粒 子通过滤膜，比膜孔大的粒子则被阻拦在滤膜面上，使大小不同 的组分得以分离，其作用相当于“过滤”。由于每平方厘米滤膜 中约包含1千万至1亿个小孔，孔隙率占总体积的70％-80％，故阻 力很小，过滤速度较快。 微滤主要从气相和液相物质中截留微米及亚微米级的细小悬 浮物、微生物、微粒、细菌、酵母、红血球、污染物等以达到净 化，分离和浓缩的目的、其操作压差为0.01-0.2MPa，被分离粒子 直径的范围为0.1-10μm。 目前，以MF的应用最广，经济价值最大，它是现代大工业， 尤其是尖端技术工业中确保产品质量的必要手段。
膜的 种类 微滤
膜的功能 多孔膜、溶液的 微滤、脱微粒子
分离 驱动力 压力差
透过物质 水、溶剂 和溶解物
被截流物质 悬浮物、细菌类、微 粒子、大分子有机物
超滤
脱除溶液中的胶 体、各类大分子
脱除溶液中的盐 类及低分子物质 脱除溶液中的盐 类及低分子物质 脱除溶液 中的离子 溶液中的低分子 及溶剂间的分离
压力差
溶剂、离 子和小分子
蛋白质、各类酶、细 菌、病毒、胶体、微粒子
无机盐、糖类、 氨基酸、有机物等 无机盐、糖类、 氨基酸、有机物等 无机、有机离子Leabharlann 反渗透 和纳滤压力差
水和溶剂
透析
浓度差
离子、低分 子物、酸、碱 离子
电渗析 渗透 气化
电位差 压力差、 浓度差
蒸汽
液体、无机盐、乙醇溶液
微滤（MF）