膜科学与技术试题汇总

膜科学与技术

绪论

了解膜的发展历史

我国汉代的《淮南子》已有制豆腐的记叙，后来，人们又知道了制豆腐皮、薄粉等方法。这可以说是人类利用天然物制得食用“人工薄膜”的最早记载。

早在2000年前，人们在酿造、烹饪、炼丹和制药的实践中，就利用了天然生物膜的分离特性。古籍中提到“弊箪淡卤”和“海井”淡化海水等记载。

我国的膜技术没有得到应有的发展，出现很早但重视和深化程度不够。

早在1748年，Nelkt就从水能自发地扩散穿过猪膀胱进入酒精的事例中发现了渗透现象;

1854年，发现了透析现象，并开始重视膜的研究和应用，最初主要使用的是动物膜; 1864年，Traube制得历史上第一张人工膜──亚铁氰化铜膜;

1925年德国成立了世界第一个滤膜公司——赛多利斯（Sartorius），实现膜的工业化；

1953年，美国Reid等人首先发现了醋酸纤维素有特殊的半透性质，并对其透水性能加以研究、改进；1960年，制得首张高性能、非对称性醋酸纤维素反渗透膜，用于海水及咸水的淡化；

20世纪60年代以来，超滤膜、微滤膜、反渗透膜和气体分离膜生产实现工业化，并进入实用化阶段；遍及海水淡化、环境保护、石油化工、生物、医药、食品、电子等领域，获得巨大经济效益和社会效益。

如果将20世纪50年代初视为膜科学技术研究的起点，截止现在，其发展可分为三个阶段：

①50年代为奠定基础阶段；（研究发现）

②60年代和70年代为发展阶段，（发现发展）

③80年代至今为发展深化阶段。（开发利用）

膜是如何定义的？

“膜”是两相之间的不连续区间。

膜的分类方法有哪些？分别是如何分类的？

按材料（天然膜、合成膜）

按结构（多孔膜、非多孔膜和液膜）

按功能（分离、能量转化和生物）

按用途（气相系统用膜、气-液系统等）

按作用机理（吸附性膜、扩散性、离子交换等）

按膜的形状：平板膜、管式膜、中空纤维膜和蜂窝状膜

按膜的荷电：可分为荷电膜和非荷电膜

膜技术的优缺点有哪些？

优点：

①高效，简单实用

②集成度高，占地少

③应用范围广

④节能（多数无相变）

⑤附加值高

⑥易放大，可专一配膜

⑦无毒，无公害，无污染，零排放

⑧重要

缺点：

①在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法;

②从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限;

③单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。

膜技术主要应用在哪几个方面？

①分离

微滤、超滤、反渗透、电渗析、气体分离、渗透汽化、渗析等

②控制释放

治疗装置，药物释放装置，农药持续释放，人工器官等

③膜反应器

酶和催化剂反应器，生物反应传感装置等

④能量转换

电池隔膜，燃料电池隔膜，电解器隔膜，固体聚电解质等

分离膜和膜分离过程

理解分离膜的定义和膜分离过程

分离膜广义上指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质，有选择性的膜。膜分离是指借助膜的选择渗透作用，对混合物中的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。

膜分离技术与传统分离技术的区别主要在哪里？

机械分离过程：颗粒大小不同，如筛分和过滤；

重力和离心分离：物体密度不同，如重力沉降、旋风分离等；

平衡分离过程：体系处于平衡状态时不同相态（气液、气固、液固）中浓度不同，如蒸馏、萃取、结晶、吸附、吸收等

速率控制分离过程：物质分子在外力作用下迁移速率不同，如膜分离和电泳

膜选择性渗透的原因？

①膜中分布微细孔穴，不同孔穴选择性渗透

②膜中存在电荷，吸附、排斥产生选择性渗透

③被分离物在膜中的溶解、扩散作用产生选择渗透性

简单概括膜分离过程的特点？

①多数无相变，对能量要求低；

②分离条件较温和，适合于热敏性物质分离；

③操作方便、结构紧凑、维修费用低、易于自动化。

膜在分离过程中具有哪些功能？

①物质的识别与透过

使混合物中各组分之间实现分离的内在因素

②界面

膜将透过液和保留液(料液)分为互不混合的两相

③反应场

膜从表面到孔内表面含有与特定溶质具有相互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生化反应提高膜分离的选择性和分离速度

膜分离过程的推动力有哪几种？各适用于哪些过程？

国内膜分离技术主要用于哪三大领域？

海水淡化，污水再生，净化水

常见高分子膜材料和无机膜材料有哪些？它们各有哪些突出优点？

高分子膜材料：纤维素类膜，聚砜类膜，聚酰胺类膜，聚烯烃类膜，其他类聚合物膜。

特点：种类多，应用广泛，性能优越，但热/化学稳定性差。

无机膜材料：陶瓷膜、玻璃膜、金属膜（含碳）和沸石膜等。

特点：耐温，化学稳定性好，机械强度大，抗微生物腐蚀，适用寿命长，但无弹性、脆、不适用于热强碱体系。

掌握分离膜（对称膜、非对称膜、复合膜和无机膜）常用的制备方法

质均对称膜

1.致密均质膜：溶剂浇铸法、挤压法

2.微孔均质膜：拉伸法、烧结法、溶出法、核刻蚀法

非对称膜

相转化法。根据沉淀方式，又分为热凝胶法和非溶剂凝胶法。

复合膜

层压、浸涂、喷涂、旋转涂敷、界面聚合、原位聚合、离子聚合、接枝等。

无机膜