膜分离技术总结ppt
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蒸发 膜透过 扩散 凝缩
透过 液
蒸 汽
进料液 冷壁
冷却水
＆
Z
膜蒸馏分离模型
原理解释:在疏水性多孔 膜的一侧与高温原料 水溶液相接，令一侧 与低温壁相邻，正是 借助这种暖侧与冷侧 之间温度差的蒸汽压 差，促使暖侧产生的 水蒸气通过膜的细孔， 在扩散到冷侧的冷壁 表面被浓缩，而使水 溶液由于多孔膜的疏 水作用无法透过膜被 留在暖侧。
膜分离组件
板框式膜组件
优点：膜的堆积密度大，不需外加支撑材料，浓差极化可忽略， 价格低廉。 缺点：制作工艺与技术复杂，易堵塞，不易清洗。
膜分离组件
管式膜组件
优点：流动状态好，流速易控制，安装拆卸、换膜、维修方 便。能处理含 悬浮固体的溶液，较容易机械清除杂质。 缺点：与板框式膜组件相比，管式膜组件制备条件较难控制 ，单位体积内有效膜面积小，压力降大，关口密封较困难。
膜
稀物料
浓物料
水蒸气压减小
工业化膜分离过程及原理
膜分离-液相色谱联用
流动相 有机萃取剂
出口 泵
样品阀
水样 泵
HPLC UV-检测器
膜分离组件
螺旋卷式膜组件 优点：结构紧凑，单位体积内的有效膜面积大，价格 低廉。 缺点：料液需预处理，膜组件制作工艺复杂，要求高， 用于高压操作时难度大，易污染，清洗难。
膜分离组件
从外向内流动式
从内向外流动式
毛细管和中孔纤维式膜组件
优点：结构紧凑，简单，牢固，能承受高压，性能稳定， 可单独更换膜片。不易被纤维屑等异物堵塞 缺点：装置成本高，流动状态不良，浓差极化严重，易堵 塞，不易清洗，膜的堆积密度小
膜技术在植物提取工艺中的应用
膜技术用于中药精制
膜分离法的应用前景
第七章 膜分离技术
姓名：王金霞 日期：2012-10-24
主要内容
膜分离介绍 膜分离原理 膜分离组件 分析样品处理过程中的膜分离模块结构 液膜分离技术的具体实例 膜分离技术展望
膜分离介绍
原理:是指以选择性透过膜为分离介质，通过在 膜两侧施加某种推动力如：压力差、浓度差、 电位差等，使样品一侧中的欲分离组分选择性 地透过膜，低分子溶质通过膜，大分子溶质被 截留，以此来分离溶液中不同分子量的物质， 从而达到分离提纯的目的。 优点:选择性高，溶剂用量少，分离效率高，可 以实现自动化易与分析仪器在线联用以及准确 度和精密度高。装置简单，结构紧凑，设备体 积小。 特点:不发生相变，是单纯的物理变化，能耗低， 运行成本低且无二次污染。特别适应于热敏性 物质。
纳滤膜在工业上的应用
渗析
渗析液 溶剂或水
水 A
溶 质 X1
B
膜
渗出液
X2
原液
溶剂+扩散分子
推动力: 浓度梯度 截留机理: 由于水的膨润作用 是寄留于构成膜的高分子 链间的水分子以各种状态 存在，因而具有”孔眼 “功能。 NWCO: 截留90%以上的最 小化合物的分子量，使用 时应选择即能保留干扰物 质友能使分析物快速通过Baidu Nhomakorabea的膜。 应用范围: 血液透析，清除生 物样品中的蛋白质，用于 大分子物质的脱盐。
离子交换膜的功能
液膜分离技术
表面活性剂 原液相（外水相） 溶质 内水相
回收相
液膜相
W/O/W型乳化液膜
原液 相 溶质
回收相
疏水 性多 孔膜
液膜相（载体 、有机溶剂）
优点：快速方便、选择性高、 应用前景广泛 应用范围：烃类混合物分离、 废水处理、铀矿浸出液 中浸提铀以及金属离子 萃取
支撑液膜
膜蒸馏
渗透气化
进料
上游 溶解
扩散
蒸发
蒸汽 凝缩
膜
下游
原理：利用膜对液体混 合物中组分的溶解与 扩散性能的不同来实 现其膜分离过程。 优点：分离系数高可达 几十甚至上千。其透 过物有相变，需要提 供汽化热，故此过程 对难分离近沸点混合 物、恒沸物及少量杂 质的分离十分有效
渗透蒸馏
水蒸气压增大
稀盐水 浓盐水
纳滤
特点：介于反渗透与超滤膜之间，对NaCL的脱除率在 90%以上。 优点：化学稳定性好、耐酸碱和有机溶剂、使用寿命长、 截留效率高、能截留透过超滤膜的那部分小分子量的 有机物以及透析被反渗透膜截留的无机盐。 应用范围： 1.主要脱出直径为1nm左右的溶质离子，截留分子量为 100～1000Da。 2.在饮用水领域脱除三卤甲烷中间体，异味，色度，农 药，合成洗涤剂。 3.可溶性有机物，钙镁等硬度成分及蒸发残留物质。 操作压力：一般为0.7MPa，最低为0.3MPa。
分离膜及孔径
压 力
盐水 纯水
半透膜
渗透与反渗透示意图
微滤膜
通孔型 网络型 非对称性
超滤
浓缩液
进 样
膜
透过液
适应范围：实现不同分子量或形状的大分子物质的 分离，如酶、蛋白质、多肽、细胞。病毒及多聚 糖的纯化和浓缩。 优点：稳定的高渗透通量；耐游离氯；PH和温度使 用范围宽；操作简单、能耗低、废液排出量少； 设备体积小。
电渗析
浓缩液出口 稀释液出口 K + Na+ K K K K K Na+ H2
CL2
CL-
CL阴极室液 稀释液人口 浓缩液入口
阳极室液
Na+
+
Na+ + + CL— -
+
+
+
CL—
A(阳膜)
B(阴膜)
异体膜：直接用磨细的离 子交换树脂加入粘合剂 而制成的膜。 均相膜：不含粘合剂，直 接在高分子基膜上直接 接上活性集团，或用含 有活性基团的高分子树 脂的溶液直接制的膜。 半均相膜：将离子交换树 脂和粘合剂同溶于溶剂 中在制成膜。
膜分离应用实例
题目:水，无机盐，有机小分子，细菌，蛋 白质，胶体，多肽，病毒，依次通过微 滤膜，超滤膜，纳滤膜，反渗透膜后各 组分的保留情况。 结果：胶体，蛋白质，多肽，病毒，细菌， 有机小分子，无机盐，水
谢谢大家的观看，请提出宝贵 意见和建议，共同交流学习。 谢谢！！！
透过 液
蒸 汽
进料液 冷壁
冷却水
＆
Z
膜蒸馏分离模型
原理解释:在疏水性多孔 膜的一侧与高温原料 水溶液相接，令一侧 与低温壁相邻，正是 借助这种暖侧与冷侧 之间温度差的蒸汽压 差，促使暖侧产生的 水蒸气通过膜的细孔， 在扩散到冷侧的冷壁 表面被浓缩，而使水 溶液由于多孔膜的疏 水作用无法透过膜被 留在暖侧。
膜分离组件
板框式膜组件
优点：膜的堆积密度大，不需外加支撑材料，浓差极化可忽略， 价格低廉。 缺点：制作工艺与技术复杂，易堵塞，不易清洗。
膜分离组件
管式膜组件
优点：流动状态好，流速易控制，安装拆卸、换膜、维修方 便。能处理含 悬浮固体的溶液，较容易机械清除杂质。 缺点：与板框式膜组件相比，管式膜组件制备条件较难控制 ，单位体积内有效膜面积小，压力降大，关口密封较困难。
膜
稀物料
浓物料
水蒸气压减小
工业化膜分离过程及原理
膜分离-液相色谱联用
流动相 有机萃取剂
出口 泵
样品阀
水样 泵
HPLC UV-检测器
膜分离组件
螺旋卷式膜组件 优点：结构紧凑，单位体积内的有效膜面积大，价格 低廉。 缺点：料液需预处理，膜组件制作工艺复杂，要求高， 用于高压操作时难度大，易污染，清洗难。
膜分离组件
从外向内流动式
从内向外流动式
毛细管和中孔纤维式膜组件
优点：结构紧凑，简单，牢固，能承受高压，性能稳定， 可单独更换膜片。不易被纤维屑等异物堵塞 缺点：装置成本高，流动状态不良，浓差极化严重，易堵 塞，不易清洗，膜的堆积密度小
膜技术在植物提取工艺中的应用
膜技术用于中药精制
膜分离法的应用前景
第七章 膜分离技术
姓名：王金霞 日期：2012-10-24
主要内容
膜分离介绍 膜分离原理 膜分离组件 分析样品处理过程中的膜分离模块结构 液膜分离技术的具体实例 膜分离技术展望
膜分离介绍
原理:是指以选择性透过膜为分离介质，通过在 膜两侧施加某种推动力如：压力差、浓度差、 电位差等，使样品一侧中的欲分离组分选择性 地透过膜，低分子溶质通过膜，大分子溶质被 截留，以此来分离溶液中不同分子量的物质， 从而达到分离提纯的目的。 优点:选择性高，溶剂用量少，分离效率高，可 以实现自动化易与分析仪器在线联用以及准确 度和精密度高。装置简单，结构紧凑，设备体 积小。 特点:不发生相变，是单纯的物理变化，能耗低， 运行成本低且无二次污染。特别适应于热敏性 物质。
纳滤膜在工业上的应用
渗析
渗析液 溶剂或水
水 A
溶 质 X1
B
膜
渗出液
X2
原液
溶剂+扩散分子
推动力: 浓度梯度 截留机理: 由于水的膨润作用 是寄留于构成膜的高分子 链间的水分子以各种状态 存在，因而具有”孔眼 “功能。 NWCO: 截留90%以上的最 小化合物的分子量，使用 时应选择即能保留干扰物 质友能使分析物快速通过Baidu Nhomakorabea的膜。 应用范围: 血液透析，清除生 物样品中的蛋白质，用于 大分子物质的脱盐。
离子交换膜的功能
液膜分离技术
表面活性剂 原液相（外水相） 溶质 内水相
回收相
液膜相
W/O/W型乳化液膜
原液 相 溶质
回收相
疏水 性多 孔膜
液膜相（载体 、有机溶剂）
优点：快速方便、选择性高、 应用前景广泛 应用范围：烃类混合物分离、 废水处理、铀矿浸出液 中浸提铀以及金属离子 萃取
支撑液膜
膜蒸馏
渗透气化
进料
上游 溶解
扩散
蒸发
蒸汽 凝缩
膜
下游
原理：利用膜对液体混 合物中组分的溶解与 扩散性能的不同来实 现其膜分离过程。 优点：分离系数高可达 几十甚至上千。其透 过物有相变，需要提 供汽化热，故此过程 对难分离近沸点混合 物、恒沸物及少量杂 质的分离十分有效
渗透蒸馏
水蒸气压增大
稀盐水 浓盐水
纳滤
特点：介于反渗透与超滤膜之间，对NaCL的脱除率在 90%以上。 优点：化学稳定性好、耐酸碱和有机溶剂、使用寿命长、 截留效率高、能截留透过超滤膜的那部分小分子量的 有机物以及透析被反渗透膜截留的无机盐。 应用范围： 1.主要脱出直径为1nm左右的溶质离子，截留分子量为 100～1000Da。 2.在饮用水领域脱除三卤甲烷中间体，异味，色度，农 药，合成洗涤剂。 3.可溶性有机物，钙镁等硬度成分及蒸发残留物质。 操作压力：一般为0.7MPa，最低为0.3MPa。
分离膜及孔径
压 力
盐水 纯水
半透膜
渗透与反渗透示意图
微滤膜
通孔型 网络型 非对称性
超滤
浓缩液
进 样
膜
透过液
适应范围：实现不同分子量或形状的大分子物质的 分离，如酶、蛋白质、多肽、细胞。病毒及多聚 糖的纯化和浓缩。 优点：稳定的高渗透通量；耐游离氯；PH和温度使 用范围宽；操作简单、能耗低、废液排出量少； 设备体积小。
电渗析
浓缩液出口 稀释液出口 K + Na+ K K K K K Na+ H2
CL2
CL-
CL阴极室液 稀释液人口 浓缩液入口
阳极室液
Na+
+
Na+ + + CL— -
+
+
+
CL—
A(阳膜)
B(阴膜)
异体膜：直接用磨细的离 子交换树脂加入粘合剂 而制成的膜。 均相膜：不含粘合剂，直 接在高分子基膜上直接 接上活性集团，或用含 有活性基团的高分子树 脂的溶液直接制的膜。 半均相膜：将离子交换树 脂和粘合剂同溶于溶剂 中在制成膜。
膜分离应用实例
题目:水，无机盐，有机小分子，细菌，蛋 白质，胶体，多肽，病毒，依次通过微 滤膜，超滤膜，纳滤膜，反渗透膜后各 组分的保留情况。 结果：胶体，蛋白质，多肽，病毒，细菌， 有机小分子，无机盐，水
谢谢大家的观看，请提出宝贵 意见和建议，共同交流学习。 谢谢！！！