膜分离技术ppt课件

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膜元件
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膜元件
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膜过程的一些术语
终端过滤 污染严重
错流过滤 污染轻
膜分离的形式——错流过滤
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膜过程的一些术语
错流过滤
F eed
Permeate
P3 P1
C rossflow m em brane m odule
国内主要的膜研究和推广单位： 1）气体分离：大连化学物理研究所（天邦膜公司） 2）液体分离：杭州水处理技术中心（西斗门公司）
天津纺织工学院（膜天公司） 3）无机膜：南京工业大学（久吾高科）
中国科技大学
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膜的发展历史
膜过程 国家
年代
微滤
德国
1920
超滤
德国
1930
血液渗析 荷兰
1967年以后在美国、丹麦、日本等国出现了多家膜及其组件的生 产厂家，逐渐开始了膜分离技术的规模应用。
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膜的发展历史
我国1958年开始研究离子交换膜和电渗析，1966年开 始研究RO、UF、MF、液膜、气体分离等膜分离过程 应用与开发研究。80年代后期又陆续开展了渗透汽化、 膜萃取、膜蒸馏和膜反应等新膜过程的研究，并着手 进行膜技术的推广应用工作。
反渗透0.0001-0.001m： 电解质、大于100Da的有机溶质 水、小于100Da的有机溶质
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膜的简介
定义： 具有选择性分离的功能 薄膜材料。
水 小分子 大分子 料液
膜 渗透液
“21世纪的多数工业中， 膜技术扮演着战略的角色”
“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了21世纪的未来”
电渗析 美国
反渗透 美国
超滤
美国
气体分离 美国
1950 1955 1960 1960 1979 1981
膜蒸馏 德国
1982
全蒸发 德国/荷兰
/荷兰 19 301950 195519 601960 197919 8
应用
实验室用（细菌过滤器） 实验室用 人工肾 脱盐 海水脱盐 大分子物质浓缩 氢回收 水溶液浓缩 有机溶液脱水
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膜过程的一些术语
通量衰减系数m：由于过程的浓差极化、膜的压密、 膜污染等的影响，使得通量随时间的变化
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膜过程的一些术语
推动力： 1）对多孔膜而言，在对流流动的情况下，传质推动力是膜两侧的 压力差。
P2 P1
P3
P＝（P1＋P2）/2－P3
膜压降：P1-P2，是由于流体流动引起的。 2）对致密膜而言，推动力为膜两侧的化学势之差。
1）膜阻Rm:与膜本身的结构有关，包含膜层到支撑层的 传递阻力；
2）浓差极化阻力Rc：由于被截留组分在膜面浓度的增大 而引起的；
3）推动力的损失：进料侧和渗透侧的压力损失； 4）膜污染阻力：由于物料中的成分对膜产生吸附、堵塞、
以及沉积等现象而引起的。
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膜污染
Rm 膜管本身阻力 Ri 膜孔内污染阻力 Rg 凝胶层阻力 Rc 浓差极化阻力
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报告内容
膜技术简介
发展历史 专业术语 应用实例
典型膜过程
反渗透 超滤 微滤
陶瓷膜技术
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膜的发展历史
1748年Abble Nelkt 发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内， 首次揭示了膜分离现象；
1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）；
膜分离技术及其应用
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膜分离发展过程和趋势
反 超 微透 渗 滤 滤析 透
膜 反 活闸 应 化膜 器 传 递
析电
放控渗
制 气释 体 渗分 透离 双汽 极化 液膜 膜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
低增长 高增长 可用？
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膜的适用范围
微滤 0.1-10m： 细菌、煤灰、发酵细胞、颜料、 蛋白等 超滤 0.005-0.1m： 蛋白、颜料、多糖、大分子 纳滤 0.0005-0.005m： 低聚糖、染料、多价离子
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膜过程的一些术语
浓差极化：在膜分离过 程中，一部分溶质被截 留，在膜表面及靠近膜 表面区域的浓度越来越 高，造成从膜表面到本 体溶液之间产生浓度梯 度，这一现象称为“浓
差极化”。
1
2
3
Cf
Cm
Cp
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浓差 膜层 渗透侧
极化层
极化层
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膜过程的一些术语
传递阻力：
P2
R etentate
R ecirculation loop
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膜过程的一些术语
错流过滤的优点：
(1)便于连续化操作过程中控制循环比； (2)流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜
表面的沉积物，防止污染层积累，使之处于动态平衡， 从而有效地改善液体分离过程，使过滤操作可以在较 长的时间内连续进行； (3)错流过滤所产生的流体剪切力和惯性举力能促进膜表 面的溶质向流体主体的反向运动，提高了过滤速度。
1861年Schmidt提出超滤概念；
1864年Traube成功研制了人类历史上第一张人造膜（亚铁氰化铜 膜）
1918年Zsigmondy提出了商品微滤膜的制备方法，并将其应用于微 生物、微粒等方面的分离和富集；
1950年W.Juda成功研制了第一张具有实用价值的离子交换膜；
1960年Loeb 和Sourirajan研制出第一张不对称的醋酸纤维素反渗 透膜，导致了膜分离技术进入了实用和装置的研制阶段；
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膜过程的一些术语
通量：在一定操作条件下，单位时间通过单位面积膜的体积流量。 单位L/m2.h
选择性：将混合物总的组分分离开来的能力。 1）液体分离的选择性常用截留率表示：
R＝1－Cp/Cf 2）气体分离或有机溶剂混合物的分离常用分离因子表示选择性：
A/B＝(yA/yB)/(xA/xB)，其中y表示渗透侧各组分的浓度，x表示原 料侧的浓度。当A/B等于1，表示无法实现分离目的，大于1表示 A组分通过膜的速度大于B组分。
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膜的简介
特征：具有选择性分离的功
能薄膜材料，以及以其为核心 的装置、过程、工艺的集成与 应用
浓缩液
特点：
渗 透
无相变、低能耗
液
高效率、污染小
工艺简单、操作方便 便于与其它技术集成
进料液
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膜的分类
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膜的适用范围
分离对象的粒径分布