第4、5章课后习题答案 膜分离技术概论 黄维菊

第四章超滤和纳滤

一、选择题

1. UF同RO、NF、MF一样，均属于压力驱动型膜分离技术。超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物（蛋白质，核酸聚合物，淀粉，天然胶，酶等），胶体分散液（粘土，颜料，矿物质，乳液颗粒，微生物），乳液（润滑脂-洗涤剂以及油-水乳液）。采用先与适合的大分子复合的办法时也可以用超滤来分离低分子量溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质（入蛋白质、酶、病毒）等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。

其操作静压差一般为（A）被分离组分的直径大约为（B）,这相当于光学显微镜的分辨极限，一般为分子量大于500-1000000的大分子和胶体粒子，这种液体的渗透压很小，可以忽略，总之超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和各种的有机物有较好的效果，但它几乎不能截留（C）.UF的分离机理为（D）过程，但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。

A(1)1mpa-10mpa (2)0.01mpa-0.2mpa

(3)0.1mpa-1mpa (4)0.2mpa-0.4mpa

B(1)0.1nm-1nm (2)10nm-0.05um

(3)0.05um-1um (4)0.005um-0.1um

C(1)无机离子（2）大分子物质和胶体（3）悬浮液和乳浓液

D(1)筛孔分离（2）溶解-扩散机理

2. 纳滤膜大多从反渗透膜演化而来，但制作比反渗透膜更精细。日本学者大谷敏郎对纳滤膜进行了具体的定义：操作压力（A）,截留分子量（B）,NaCL的截留率<=90%的膜可以认为是纳滤膜。纳滤以压力为推动力，依靠（C）,可实现低分子有机物的脱盐纯化和高价离子脱除。

A(1)1mpa-10mpa (2)0.01mpa-0.2mpa

(3)0.1mpa-1mpa (4)<=1.50mpa

B(1)200-1000 (2)500-30万（3）>0.05um的颗粒

C(1)筛孔分离（2）溶解-扩散机理

（3）溶解扩散Donna效应（4）离子交换

1.

A（3）

B（4）

C（1）

D（1）

2、

A（4）

B（1）

C（3）

二、填空题

1、超滤是介于______之间的一种膜过程，膜孔径范围为________。超滤的典型应用是从溶液中分离________，所能分离的溶质分子量下限为几千Dalton。超滤和微滤膜均可视为多孔膜，其截留取决于溶质大小和形状（与膜孔大小相对而言）。溶剂的传递正比于操作压力。

2、纳滤膜与反渗透膜几乎相同，只是其网状结构更疏松，这意味着对__________离子的截留率很低，但对________离子的截留率仍很高。这两种膜的应用领域是不同的，当需要对浓度较高的NaCL进行高强度截留时，最后选择________过程。当需要对低浓度、二价离子

和分子量在500到几千的微溶质进行截留时，最好选择________过程。由于纳滤过程中水的渗透性要大的多，所以对一定应用场合其资金耗费较低。

1、微滤和纳滤；1nm~0.1μm ；大分子物质和胶体；

2、无机盐；二价；反渗透；纳滤

三、简答题

1.试述超滤的基本原理？

答：UF 的基本机理主要是筛孔分离过程，但膜表面的化学性质也会影响超滤分离

（1）溶质在过滤膜表面以及膜孔中产生吸附；

（2）溶质的粒径大小在与膜孔径相仿，溶质在孔中停留，引起阻塞；

（3）溶质的粒径大于膜孔径，溶质在膜表面被机械截留，实现分离。

2.超滤技术的主要应用有哪些？

答：工业废水处理，城市污水处理、水的净化、食品与医药工业额应用，生物技术工业的应用、酿酒工业、化学工业等。

3.试简述纳滤的分离机理？

答：NF 废水以压力差为推动力而分离，其传质机理是介于筛分和溶解扩散机理之间，大部分为荷电膜，对无机盐的分离行为不仅由化学势梯度控制，同时也受电势梯度的影响。

4.纳滤膜分离性能的主要特点有哪些？

答：（1）对于阴离子，截留率为-----<<<<23

243CO SO OH Cl NO ； （2）对于阳离子，截留率为：++++<<22a Mg Ca N H ；

（3）多价的阴离子，由于膜的负电荷而被排斥在膜外，只有在很高浓度的情况下，膜电荷受到很强的屏蔽，才会导致这些离子也能进入膜中并且渗透；

（4）多价阳离子的截留率高于一价阳离子，因为在膜的微孔中使固定离子屏蔽所必需的高价态阳离子的浓度是较少的；

（5）在三元体系（一种阳离子，两种阴离子）中，较难渗透的阴离子将较容易渗透的阴离子按道南平衡的方向排挤，特别是对于硝酸盐和氯化物来说，在硫酸盐存在的情况下，可以得到负的截留率值，即由于电的相互作用，这些离子可以逆其浓度梯度而渗透；

（6）一般来说，随着浓度的增加，膜的截留率下降，这一方面或以进料流体和膜流体之间的道南平衡解释；

（7）随着跨膜压差的增加，截留率增加，并且趋向于某个极限值。

第五章微滤

一、选择题

微滤是与常规的粗滤十分相似的膜过程。微滤膜的孔径范围为（ ），主要适用于对悬浮液和乳浓液进行截留。

（1）0.05μm~20μm （2）0.1nm~0.05μm （3）0.001μm~0.1μm

（1）0.05μm~20μm

二、填空题

1. 各种压力推动膜过程可用于稀（水或非水）溶液的浓缩或净化。这类过程的特征是溶剂为

连续相而溶质浓度相对较低。溶质颗粒或分子的大小及化学性质决定了所需选用膜的结构，即孔径和孔径分布。根据溶质粒子的大小及膜结构可对压力推动膜过程进行分类，即：已学过的4种压力推动过程是_______ ，_______，_______，_______。

2.可以根据膜结构来区别不同的膜过程。对于微滤，当使用对称多孔膜时，整个膜厚决定传质阻力。膜厚范围为______________以上，。然而大多数微滤具有不对称结构，皮层厚度为1μm左右。超滤、纳滤和反渗透也具有不对称结构，其很薄但相对较致密的皮层（厚度_______）支撑在多孔支撑层（厚度_______）上。流体力学几乎全集中在皮层，支撑层只起到支撑作用，通过膜的通量反比于（有效）膜厚。由于具有不对称结构且皮层厚度小于1μm，所以这种膜在工业应用中受到重视。

3.微滤的操作模式有______________和______________。无流动操作简单易行，适于实验室等小规模场合。对于固含量低于0.1%的料液通常采用这种形式，而固含量在0.1%~0.5%料液则需要进行预处理。对于固含量高于0.5%的料液通常采用错流操作。

当料液流量较大时，为避免膜被污染和阻塞，应采用______________，它在控制浓差极化和污染层堆积方面是有效的。

4.微滤膜可用不同方法制备，所用材料可以是______________或_______________。

5.在推动力即压力的作用下，溶剂和许多溶质分子通过膜，而另一些分子或颗粒截留，截留程度取决于膜结构。从微滤、超滤、纳滤到反渗透，被分离的分子或颗粒的尺寸______________，因此操作压力（推动力）也增大以获得相同的通量。

1.反渗透；纳滤；超滤；微滤

2.150μm；<1μm；125μm

3.无流动操作；横流操作；横流设计

4.有机的（聚合物）；无机的（陶瓷、金属、玻璃）

三、简答题

1.微滤膜有哪些特点？

答：（1）分离效率高；

（2）空隙率高；

（3）滤材薄；

（4）高分子聚合物制成的微滤膜为一均匀的连续体，过滤时没有介质脱落，不会产生二次污染，从而能得到高度纯洁的滤液或者气体；

（5）由于微滤膜主要是表面截留分离，所以其纳容量较小，易被堵塞，因此它最适合应用在精密的终端过滤。

2.试述微滤的截留机理？

答：（1）机械截留作用；

（2）物理作用和吸附截留作用；

（3）架桥截留作用；

（4）网络型膜的网络内部截留作用。

3.微滤膜有哪些主要品种？

答：（1）混合纤维酯MFM

(2)再生纤维素MFM

(3)聚氯乙烯MFM

(4)聚酰胺MFM

(5)聚四氟乙烯MFM

(6)聚丙烯MFM