膜分离技术ppt课件
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膜分离技术标准文档ppt
渗透现象：即纯溶剂通过半透膜由纯溶剂一侧向溶液一侧 的自发流动过程。
渗透压：渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差 。
反渗透：在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的 渗透压(p>)，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等
常见的膜分离过程
过程
膜
微滤
对称细孔高分子膜 孔径0.03~10 nm
超滤
非对称多孔膜 孔径1~20 nm
反渗透
非对称性或复合膜 孔径0.1~1 nm
渗析(透析
非对称离子交换膜 孔径1~10 nm
电渗析
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
气体分离
均质膜和非对称膜
渗透汽化
复合膜
液膜
液体保存在多孔膜中
主要功能
滤除 50 nm的颗粒
滤除 5~100 nm的颗 粒
水溶液中溶解盐类 的脱除
水溶液中无机酸、 盐的脱除
水溶液中酸、碱、 盐的脱除
滤除 50 nm的颗粒
第一节膜分离技术
第一节 膜分离技术
膜分离： 一般是指利用膜对流体混合物中不同组分的选择性渗透的
特点来分离流体混合物的操作过程
膜分离的应用： (1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
素(EC)等。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY- 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易 胺 胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 被浸蚀，孔径型号也较多。
渗透压：渗透过程达平衡时半透膜两侧形成的压差 。
反渗透：在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的 渗透压(p>)，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等
常见的膜分离过程
过程
膜
微滤
对称细孔高分子膜 孔径0.03~10 nm
超滤
非对称多孔膜 孔径1~20 nm
反渗透
非对称性或复合膜 孔径0.1~1 nm
渗析(透析
非对称离子交换膜 孔径1~10 nm
电渗析
阴、阳离子交换膜 孔径1~10 nm
气体分离
均质膜和非对称膜
渗透汽化
复合膜
液膜
液体保存在多孔膜中
主要功能
滤除 50 nm的颗粒
滤除 5~100 nm的颗 粒
水溶液中溶解盐类 的脱除
水溶液中无机酸、 盐的脱除
水溶液中酸、碱、 盐的脱除
滤除 50 nm的颗粒
第一节膜分离技术
第一节 膜分离技术
膜分离： 一般是指利用膜对流体混合物中不同组分的选择性渗透的
特点来分离流体混合物的操作过程
膜分离的应用： (1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
素(EC)等。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY- 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易 胺 胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 被浸蚀，孔径型号也较多。
膜分离技术的应用PPT课件
法、离子交换法和沉淀法，这些方法各有特点但工 艺往往都十分繁杂所需时间长、易变性失活、需消 耗大量的原料、能耗高、回收率低、废水污染严重 且处理难度大。
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
膜分离ppt课件
第4章 膜分离
§4.1 概述 §4.2 纳滤 §4.3 超滤 §4.4 微滤
1
膜分离 (membrane separation)
膜分离技术发展的历史
膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期 最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生产 技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点。 如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离技术研 究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：① 50年代为奠定基础阶段；②60年代和70年代为发展阶 段，③ 80年代至今为发展深化阶段。
17
膜材料
纤维素衍生物 聚砜类 聚酰胺类及杂环含氮高聚物 聚酯类 聚烯烃 乙烯类高聚物 含氟高聚物
18
常用高分子膜材料
类别
纤维素酯 类
膜材料
纤维素衍生 物类
聚砜类
非纤维素 酯类
聚酰(亚)胺 类
聚酯、烯烃 类
含氟(硅)类
其他
举例
醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤 维素等
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚 砜等
26
制备方法 高分子膜
相转化法（流涎、纺丝）
L-S型制膜* 热致相分离*
复合膜法
溶液浸涂或喷涂 界面聚合 原位聚合 等离子聚合 水面展开法
定向拉伸*
痕迹刻蚀法*
固态粒子烧结法*
无机膜
溶胶-凝胶法* 化学提取法
高温分解法
化学气相沉积、电化学沉积等
27
L-S型制膜法
① 高分子材料溶于溶剂中，并加入添加剂，配成制膜液 （铸膜液）。
孔膜的有效扩散系数。基于膜和两类溶质的下列数据，估
计两类溶质在25下的穿膜流率。假定膜两侧的水溶液够稀，
组分间的扩散可以忽略不计。膜数据如下。
§4.1 概述 §4.2 纳滤 §4.3 超滤 §4.4 微滤
1
膜分离 (membrane separation)
膜分离技术发展的历史
膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中期 最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生产 技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点。 如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离技术研 究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：① 50年代为奠定基础阶段；②60年代和70年代为发展阶 段，③ 80年代至今为发展深化阶段。
17
膜材料
纤维素衍生物 聚砜类 聚酰胺类及杂环含氮高聚物 聚酯类 聚烯烃 乙烯类高聚物 含氟高聚物
18
常用高分子膜材料
类别
纤维素酯 类
膜材料
纤维素衍生 物类
聚砜类
非纤维素 酯类
聚酰(亚)胺 类
聚酯、烯烃 类
含氟(硅)类
其他
举例
醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤 维素等
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚 砜等
26
制备方法 高分子膜
相转化法（流涎、纺丝）
L-S型制膜* 热致相分离*
复合膜法
溶液浸涂或喷涂 界面聚合 原位聚合 等离子聚合 水面展开法
定向拉伸*
痕迹刻蚀法*
固态粒子烧结法*
无机膜
溶胶-凝胶法* 化学提取法
高温分解法
化学气相沉积、电化学沉积等
27
L-S型制膜法
① 高分子材料溶于溶剂中，并加入添加剂，配成制膜液 （铸膜液）。
孔膜的有效扩散系数。基于膜和两类溶质的下列数据，估
计两类溶质在25下的穿膜流率。假定膜两侧的水溶液够稀，
组分间的扩散可以忽略不计。膜数据如下。
《膜分离技术》课件
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
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 (Membrane Separation)PPT课件
Na+ +
固定离子
Cl-
正极 阴离子交换膜 负极
高分子膜中间有足够大的孔隙，水中的离子 在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中电迁移运 动。例如，在水溶液中, 阴离子交换膜的活性 基团会发生离解，留下的是带正电荷的固定基 团，构成了强烈的正电场。在外加直流电场作 用下，根据异电相吸原理，溶液中带负电的阴 离子就可被它吸引、传递而通过离子交换膜到 另一侧，而带正电荷的阳离子则离子膜上固定 负电荷基团的排斥不能通过交换膜。
静压膜分离操作
1) 膜的选择性
2) 常用被分离溶质的截留率/去留率表示：
3)
R = (CF－CP)/ CF×100%
4) CF：原液浓度, CP：透过液中溶质浓度。
2) 浓度极化现象
通常沉淀溶液过滤时会出现“滤饼”现象, 使滤膜
孔洞受阻变小, 流速变慢。
对于实际过程, 膜的排除率应修正为：
(CM －CP) / (CF－CP) = exp (JV /k) JV ： 膜 透 过 流 束 (cm2/cm·s) ； k ： 物 质 移 动 系 数
根据溶质与流动载体之间的可逆化学反应提出了促进传递概念上世纪60年代中期bloch等采用支撑液膜研究了金属提取过程黎念之发明乳化液膜推演出了促进传递膜的新概念并导致了后来各种新型液膜的发明?湿法冶金?废水处理?核化工?气体分离?有机物分离?生物制品分离与生物医学分离?化学传感器与离子选择性电极液膜过程和萃取类似但它的萃取与反萃取分别发生在膜的两侧界面溶质从料液相萃入膜相并扩散到膜相另一侧再被反萃入接收相由此实现萃取与反萃取的内耦合
应用：
➢ 低聚糖的分离和精制 ➢ 果汁的高浓度浓缩
多肽和氨基酸的分离
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan) 效应,即相同电荷排斥 而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽在等电点时是中性的, 当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带 有静电官能团, 基于静电相互作用, 对离子有一定的截留率, 可 用于分离氨基酸和多肽。纳滤膜对于处于等电点状态的氨基酸 和多肽等溶质的截留率几乎为零, 因为溶质是电中性的并且大 小比所用的膜孔径要小。而对于非等电点状态的氨基酸和多肽 等溶质的截留率表现出较高的截留率, 因为溶质离子与膜之间 产生静电排斥, 即Donnan 效应而被截留。
《膜分离技术》PPT课件
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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精选ppt
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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。
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，
膜分离技术课件
学习交流PPT
8
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
浓缩液
的装置、过程、工艺的集成与
应用
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
学习交流PPT
9
膜的分类
学习交流PPT
10
膜的适用范围
• 分离对象的粒径分布
学习交流PPT
学习交流PPT
17
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
学习交流PPT
18
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。
“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了21世纪的未来”
学习交流PPT
4
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
学习交流PPT
5
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）；
纳滤 0.0005-0.005m： 低聚糖、染料、多价离子
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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P2
R etentate
R ecirculation loop
山东格瑞水务有限公司
.
15
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。
山东格瑞水务有限公司
.
17
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
山东格瑞水务有限公司
.
18
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。
山东格瑞水务有限公司
.
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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：
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
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
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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3
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”
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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
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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
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
1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。
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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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）；
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