第四章膜分离过程原理(完整版)
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溶质通量
• 反渗透与纳滤膜的截流率
在反渗透过程中，膜的分离性质一般用截流率R表示
式中，c0、cP分别为原料液和透过液的浓度，kmol/m3。 在纳滤过程中，则常用脱盐率T来表示：
• 膜过程设计
① 过程回收率
定义透过液体积与原料液体积之比η 称为回收率，即
截流液和透过液浓度、回收率和截流率的函数关系如下
纳滤膜的表层较RO膜的表层要疏松得多，但较UF 膜的要致密得多。因此其制膜关键是合理调节表层的
疏松程度，以形成大量具纳米级的表层孔。
纳滤截留的相对分子量为100-1000其操作压力较低,一般在 0.5-1.5MPa 同时纳滤膜的通量高, 与反渗透相比，纳滤具有能 耗低的优点。因此,纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白,它 能截留透过超滤膜的那部分小分量的有机物,透析被反渗透膜所 截留的无机盐。而且，纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同, 对单价离子的截留率低(10%-80%),对二价及多价离子的截留 率明显高于单价离子(90%)以上。
• 对象：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、矿物料、乳液粒子、微生物）以 及乳液（润滑脂、洗涤剂、油水乳液）
• 采用先与适合的大分子结合的方法也可 以从水溶液中分离金属离子、可溶型溶 质和高分子物质（如蛋白质、酶、病毒） 以达到净化、浓缩的目的。
水、低级醇 有机溶剂*
滤膜溶解法(Soluble Membrane Filter)
对于微过滤膜富集, 通常采用酸等溶剂将沉 积物溶解进行后续测定。而可溶滤膜法将目 标成分转变为憎水的适应收集的形式；抽滤 于合适的可溶膜上；将滤膜及收集物溶于合 适溶剂中；有机相可直接分光等直接测定。 如用硝化纤维素膜过滤, 可以用甲基溶纤剂和 DMF或浓硫酸溶解, 也可用丙酮、乙腈、THF 等溶解。
蒸汽渗透过程与渗透汽化过程不同之处是，蒸汽渗透为气相进料， 相变过程通常发生在
进装置前，在过程中蒸汽相 渗透通过膜，达到混合物的 分离与纯化。
渗透通量和分离因子 根据渗透气化传递过程的基本原理，组分A，B通过膜
的渗透速率可用下式表示
PMA,PMB:组分A和B 的渗透率;lm:膜厚;p0A,p0B:组分A和B的 饱和蒸气压;p1,p2:膜上下侧汽相总压;xA、yA：A在膜两 侧的汽相组成
式中，ci—溶质物质的量浓度，kmol/m3; n—溶液中的组分数。
对电解质水溶液，常引入渗透压系数来校 正偏离程度，对水溶液中溶质i组分， 其渗透压可用下式计算
在实际应用中，常用以下简化方程计算
• 4.2.1.2反渗透操作特性参数计算
基于Sourirajan的优先吸附—毛细孔流动机理，溶剂和溶 质通量可用Kimura-Sourirajan模型求算 溶剂通量
反 渗 透 膜 (homogeneous membrane or skin–type membrane):反渗透膜可截留0.X 60 nm的粒子, 截留粒子分子量可达500以下。 在分析上, 反渗透膜可用于富集水溶液中微量有 机物。
• 在反渗透过程的设计中，溶液的渗透压数据是必不 可少的。对于多组分体系得稀溶液，可用扩展的范 特霍夫渗透压公式计算溶液的渗透压
4.2 以压力差为推动力的膜分离过程
• 微滤是指大于0.1μm的颗粒或可溶物 被截流的压力驱动型膜过程(MF)
• 超滤是指小于0.1μm大于2nm的颗粒 或可溶物被截流的压力驱动型膜过 程(UF)
• 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透 压而选择性透过的膜过程(RO)
• 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被 截流的压力驱动型膜过程(nF)
膜分离法 微滤 超滤
反渗透
透析 电渗析 渗透气化
一.各种膜分离法及其原理
传质推动力
分离原理
应用举例
压差 （0.05～0.5MPa） 压差 （0.1～1.0MPa）
压差 （1.0～10MPa）
浓差 电位差
压差，温差
筛分 筛分
筛分
筛分 筛分，荷电 溶质与膜的亲和力
除菌，回收菌， 分离病毒
蛋白质，多肽和 多糖的回收和 浓缩
两式括号中的第二项可略，上式除以下式并简化后可得
4.3 以浓度差为推动力的膜分离过程
• 4.3.1 渗析过程 • 在浓度梯度为推动力下,使一股液流中的一种
或多种溶质通过膜传递到另一股液流中,最后 达到原料液中溶质被脱除的过程称为渗析。
4.3.2气体分离
• 1.气体在膜内的传递机理
气体的选择性和渗透性
MF
UF
RO
4.2.1 反渗透
渗透是在膜两侧的压力相等的情况下,在浓差作用 下溶剂水分子从低浓度向高浓度透过.
反渗透是利用外压将渗透过程逆转,达到分离物质的
反渗透原理
反渗透（Reverse Osmosis）分离过程是使溶 液在一定压力（10-100 atm）下通过一个多孔 膜，在常压和环境温度下收集膜渗透液。溶液中 的一个或几个组分在原液中富集，高浓度溶液留 在膜的高压侧。
对小分子则完全透过。
4.2.2.3超滤过程工艺流程
4.2.3 微滤
• 微滤也是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动 下，截留直径在0.1～1μm之间的颗粒，如悬浮 物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体，多用于给 水预处理系统。
• 微滤(MF)也可以称为精过滤。可去除微米(106m)级的水中杂质，其滤膜的孔径为0．05～ 5．00mm，凡太于孔径的颗粒均可被截留，但 孔径增大则出水浊度随之增加。可直接用于中 水回用、制取优质饮用水，也可作为反渗透或 纳滤的预处理设施。
• 超滤膜一般为非对称膜，由一层极薄 （通常为0.1-1um）具有一定孔径的表皮 层和一层较厚（通常为125um）具有海绵 状或指状结构的多孔层组成，前者起筛 分作用，后者起支撑作用。
分离机理：一般认为超滤过程的分离机理 为筛分分离过程。
• 但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要 因素。即超滤过程中溶质的截留包括在膜表面 上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻 塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种方式。
第四章膜分离过程原理
膜分离包括最简单的滤纸过滤到高选择性的 生物膜分离。从分离科学的角度看, 超滤、渗析、 反渗析、电渗析等位垒分离过程是靠在外力的 推动下各种物质穿过一个有限制作用的界面时 在速度上的差别来进的。
微滤、超滤、纳滤和反渗透分离类似 于过滤，用以分离含溶解的溶质或悬浮 微粒的液体。
1) 微滤 2) 超滤 3) 纳滤 4）反渗透
对于理想气体在多孔膜中的传递，如果膜两侧的气体总压 力、温度相等，则可用气体的分压差作为推动力来表示。 若忽略主体流动，则气体的渗透通量可用费克定律来计 算：
超滤是通过莫德筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质 截留，使这些溶质与小分子溶剂分离的膜过程。
4.2.2.1 超滤通量方程
• 1.渗透压阻力模型
• 2.浓差极化与凝胶层阻力模型
式中， 称为浓差极化比，
其值越大，浓差极化现象越严 重。
超滤过程Байду номын сангаас透过率为
图13－25 超滤过程中的浓差极化和凝胶层形成现象 (a)浓差极化；(b)凝胶层现象
盐，氨基酸，糖 的浓缩，淡水 制造
脱盐，除变性剂
脱盐，氨基酸和 有机酸的分离
有机溶剂与水的 分离，共沸物 的分离（如乙 醇浓缩）
4.2.1.1渗透和渗透压 盐溶液 纯水
1885 年 , Van’t Hoff 渗透压定律：
·R·T·Ci 渗透是在膜两边渗透压 差—— 的作用下的溶 剂流动；而反渗透、超 滤是在一外加压力差 P > 的作用下, 溶剂逆 向流动。
纳滤过滤（nanofiltration, nF）
纳滤过滤是上世纪80 年代末问世的新型膜分 离技术 。纳滤膜的孔径为纳米级，介于反渗透 膜(RO)和超滤膜(UF)之间，因此称为“纳 滤”。纳滤膜能够截留分子量为几百的物质， 对NaCl的截留率为50%-70%，对某些低分子 有机物的截留率可达90%。
通量与过率时间的0.5次方衰减的关联式
• JvC: 向着膜方向传递的溶质通量 • ：反向扩散的溶质通量
Js :透过膜的溶质通量
渗滤是超滤的一种衍生过程，常用于小分子和大 分子混合物的分离或精制，被分离的两种溶质的 分子量差异较大，通常选取截留分子量介于两者 之间的膜，这种膜对大分子的截留率为100％,而
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唐南(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。
• 根据原水水质，可经过预过滤以去除大颗 粒防止膜过快堵塞，亦可视情况投加混凝 剂或粉末活性炭，以生产有机物含量低的 水。但在生产高质量水时，通常作为超滤、 反渗透或纳滤的预处理设施。
• 而在生产高纯水时，微滤常作为纯水或超 滤水生产时的末端处理， 以去除剩余在水 中的痕量杂质。
• 目前，市场上的微滤膜多为平板膜折叠式滤芯， 膜材料为聚丙烯(PP)或聚砜(PS)、尼龙等。聚砜 膜的孔径经常为0．45mm、0．2mm或更小，其 孔径分布均匀，水通量大，不易堵塞。而聚丙烯 膜的过滤精度范围广，价格便宜，但精度差。
• 深层过滤：在微滤过程中，膜孔的孔径大于被 滤微粒的粒径，流体中的粒子能进入膜的深层 并被除去。
4.2.4渗透气化与蒸汽渗透
• 1.渗透汽化及蒸汽渗透原理
渗透汽化是指液体混合物在膜两侧压差得作用，利用膜对被分 离混合物中某组分有优先选择性透过膜得特点，使料液侧优 先渗透组分渗透通过膜，在膜得下游侧汽化去除，从而达到 混合物分离提纯得一种新型膜分离技术。
H2O
渗 透
P >
反渗透
超滤和微滤都是利用膜的筛分性质,以压差 为传质动力.
超滤和微滤膜具有明显的孔道结构, 主要用于截留高分子溶剂
超滤原理:超滤是利用膜的“筛分”作用进 行
• 分离的膜过程。在静压差的作用下，小 于膜孔的粒子通过膜，大于膜孔的粒子 被阻拦在膜的表面上，使大小不同的粒 子得以分离。由于膜孔小，其过滤精度 很高，实际操作压力一般为0.1-0.5MPa。
• 另外，无机精滤膜亦是应用在水处理上的重要微 滤技术之一，如陶瓷膜和预涂膜过滤
根据微滤过程中微粒被膜截留在膜表面或是膜深 层的现象,可将微滤分为表面过滤和深层过滤.
• 表面过滤: 料液中的微粒直径与膜的孔径相近, 随着微滤的进行,微粒被膜截留在膜表面并堵塞 膜孔。
• 完全堵塞式；逐级堵塞式；滤饼过滤式；中间 堵塞式；
4.2.2 超滤
超滤是在1-10大气压作用下分离分子量约 大于1000的大分子和胶体粒子的方法。超滤 膜是一种微孔结构的膜，分离是依靠孔径的 分布来完成的。
超滤膜对某一溶质的阻止程度可表示为： R = (1－Cp / Cf) × 100
Cp 和Cf分别是溶质在滤出液产物中和原料中 的浓度。
• 1.超滤的基本原理
溶质的损失率与膜的截留率和回收率有关，可用下式表 示
② 过程脱除率
对纳滤过程，由于一次脱盐率通常较低，一般需经多 次脱除，因此还取决于过程的总脱盐率。在恒容脱 盐过程中，假定料液体积V0为常数，则料液中盐的 浓度由c0-降到c1-，透过液的总体积为VP，若过程对 盐的脱盐率T恒定不变，则有
设 则有
静压差膜分离小结
RO
UF
MF
F
MW <350
1000~30000 0.1~10um >1um
蛋白质
细菌
新型的nF正好介于UF和RO之间，截流分子量大概在300 1000。
几种静压差膜分离法应用比较
1 溶剂 2 小分子 3 大分子 4 微粒 盐分子 糖蛋白 病毒 胶体
1 2 34
1 2 34
1 2 34
• 超滤的操作模式基本上是死端过滤和错流过滤 两种。产物既可以是渗透液，也可以是截留液 或者二者都有。
微孔过滤
用于从气相或液相物质中截留分离微粒、 细菌、污染物等。 1 微过滤膜:孔径0.025 ~ 3m，特种纤维 素酯、高分子聚合物制成。
三醋酸酯纤维素 聚四氟乙烯 尼龙－66
亲水型
憎水型 通用型
• 反渗透与纳滤膜的截流率
在反渗透过程中，膜的分离性质一般用截流率R表示
式中，c0、cP分别为原料液和透过液的浓度，kmol/m3。 在纳滤过程中，则常用脱盐率T来表示：
• 膜过程设计
① 过程回收率
定义透过液体积与原料液体积之比η 称为回收率，即
截流液和透过液浓度、回收率和截流率的函数关系如下
纳滤膜的表层较RO膜的表层要疏松得多，但较UF 膜的要致密得多。因此其制膜关键是合理调节表层的
疏松程度，以形成大量具纳米级的表层孔。
纳滤截留的相对分子量为100-1000其操作压力较低,一般在 0.5-1.5MPa 同时纳滤膜的通量高, 与反渗透相比，纳滤具有能 耗低的优点。因此,纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白,它 能截留透过超滤膜的那部分小分量的有机物,透析被反渗透膜所 截留的无机盐。而且，纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同, 对单价离子的截留率低(10%-80%),对二价及多价离子的截留 率明显高于单价离子(90%)以上。
• 对象：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、矿物料、乳液粒子、微生物）以 及乳液（润滑脂、洗涤剂、油水乳液）
• 采用先与适合的大分子结合的方法也可 以从水溶液中分离金属离子、可溶型溶 质和高分子物质（如蛋白质、酶、病毒） 以达到净化、浓缩的目的。
水、低级醇 有机溶剂*
滤膜溶解法(Soluble Membrane Filter)
对于微过滤膜富集, 通常采用酸等溶剂将沉 积物溶解进行后续测定。而可溶滤膜法将目 标成分转变为憎水的适应收集的形式；抽滤 于合适的可溶膜上；将滤膜及收集物溶于合 适溶剂中；有机相可直接分光等直接测定。 如用硝化纤维素膜过滤, 可以用甲基溶纤剂和 DMF或浓硫酸溶解, 也可用丙酮、乙腈、THF 等溶解。
蒸汽渗透过程与渗透汽化过程不同之处是，蒸汽渗透为气相进料， 相变过程通常发生在
进装置前，在过程中蒸汽相 渗透通过膜，达到混合物的 分离与纯化。
渗透通量和分离因子 根据渗透气化传递过程的基本原理，组分A，B通过膜
的渗透速率可用下式表示
PMA,PMB:组分A和B 的渗透率;lm:膜厚;p0A,p0B:组分A和B的 饱和蒸气压;p1,p2:膜上下侧汽相总压;xA、yA：A在膜两 侧的汽相组成
式中，ci—溶质物质的量浓度，kmol/m3; n—溶液中的组分数。
对电解质水溶液，常引入渗透压系数来校 正偏离程度，对水溶液中溶质i组分， 其渗透压可用下式计算
在实际应用中，常用以下简化方程计算
• 4.2.1.2反渗透操作特性参数计算
基于Sourirajan的优先吸附—毛细孔流动机理，溶剂和溶 质通量可用Kimura-Sourirajan模型求算 溶剂通量
反 渗 透 膜 (homogeneous membrane or skin–type membrane):反渗透膜可截留0.X 60 nm的粒子, 截留粒子分子量可达500以下。 在分析上, 反渗透膜可用于富集水溶液中微量有 机物。
• 在反渗透过程的设计中，溶液的渗透压数据是必不 可少的。对于多组分体系得稀溶液，可用扩展的范 特霍夫渗透压公式计算溶液的渗透压
4.2 以压力差为推动力的膜分离过程
• 微滤是指大于0.1μm的颗粒或可溶物 被截流的压力驱动型膜过程(MF)
• 超滤是指小于0.1μm大于2nm的颗粒 或可溶物被截流的压力驱动型膜过 程(UF)
• 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透 压而选择性透过的膜过程(RO)
• 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被 截流的压力驱动型膜过程(nF)
膜分离法 微滤 超滤
反渗透
透析 电渗析 渗透气化
一.各种膜分离法及其原理
传质推动力
分离原理
应用举例
压差 （0.05～0.5MPa） 压差 （0.1～1.0MPa）
压差 （1.0～10MPa）
浓差 电位差
压差，温差
筛分 筛分
筛分
筛分 筛分，荷电 溶质与膜的亲和力
除菌，回收菌， 分离病毒
蛋白质，多肽和 多糖的回收和 浓缩
两式括号中的第二项可略，上式除以下式并简化后可得
4.3 以浓度差为推动力的膜分离过程
• 4.3.1 渗析过程 • 在浓度梯度为推动力下,使一股液流中的一种
或多种溶质通过膜传递到另一股液流中,最后 达到原料液中溶质被脱除的过程称为渗析。
4.3.2气体分离
• 1.气体在膜内的传递机理
气体的选择性和渗透性
MF
UF
RO
4.2.1 反渗透
渗透是在膜两侧的压力相等的情况下,在浓差作用 下溶剂水分子从低浓度向高浓度透过.
反渗透是利用外压将渗透过程逆转,达到分离物质的
反渗透原理
反渗透（Reverse Osmosis）分离过程是使溶 液在一定压力（10-100 atm）下通过一个多孔 膜，在常压和环境温度下收集膜渗透液。溶液中 的一个或几个组分在原液中富集，高浓度溶液留 在膜的高压侧。
对小分子则完全透过。
4.2.2.3超滤过程工艺流程
4.2.3 微滤
• 微滤也是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动 下，截留直径在0.1～1μm之间的颗粒，如悬浮 物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体，多用于给 水预处理系统。
• 微滤(MF)也可以称为精过滤。可去除微米(106m)级的水中杂质，其滤膜的孔径为0．05～ 5．00mm，凡太于孔径的颗粒均可被截留，但 孔径增大则出水浊度随之增加。可直接用于中 水回用、制取优质饮用水，也可作为反渗透或 纳滤的预处理设施。
• 超滤膜一般为非对称膜，由一层极薄 （通常为0.1-1um）具有一定孔径的表皮 层和一层较厚（通常为125um）具有海绵 状或指状结构的多孔层组成，前者起筛 分作用，后者起支撑作用。
分离机理：一般认为超滤过程的分离机理 为筛分分离过程。
• 但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要 因素。即超滤过程中溶质的截留包括在膜表面 上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻 塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种方式。
第四章膜分离过程原理
膜分离包括最简单的滤纸过滤到高选择性的 生物膜分离。从分离科学的角度看, 超滤、渗析、 反渗析、电渗析等位垒分离过程是靠在外力的 推动下各种物质穿过一个有限制作用的界面时 在速度上的差别来进的。
微滤、超滤、纳滤和反渗透分离类似 于过滤，用以分离含溶解的溶质或悬浮 微粒的液体。
1) 微滤 2) 超滤 3) 纳滤 4）反渗透
对于理想气体在多孔膜中的传递，如果膜两侧的气体总压 力、温度相等，则可用气体的分压差作为推动力来表示。 若忽略主体流动，则气体的渗透通量可用费克定律来计 算：
超滤是通过莫德筛分作用将溶液中大于膜孔的大分子溶质 截留，使这些溶质与小分子溶剂分离的膜过程。
4.2.2.1 超滤通量方程
• 1.渗透压阻力模型
• 2.浓差极化与凝胶层阻力模型
式中， 称为浓差极化比，
其值越大，浓差极化现象越严 重。
超滤过程Байду номын сангаас透过率为
图13－25 超滤过程中的浓差极化和凝胶层形成现象 (a)浓差极化；(b)凝胶层现象
盐，氨基酸，糖 的浓缩，淡水 制造
脱盐，除变性剂
脱盐，氨基酸和 有机酸的分离
有机溶剂与水的 分离，共沸物 的分离（如乙 醇浓缩）
4.2.1.1渗透和渗透压 盐溶液 纯水
1885 年 , Van’t Hoff 渗透压定律：
·R·T·Ci 渗透是在膜两边渗透压 差—— 的作用下的溶 剂流动；而反渗透、超 滤是在一外加压力差 P > 的作用下, 溶剂逆 向流动。
纳滤过滤（nanofiltration, nF）
纳滤过滤是上世纪80 年代末问世的新型膜分 离技术 。纳滤膜的孔径为纳米级，介于反渗透 膜(RO)和超滤膜(UF)之间，因此称为“纳 滤”。纳滤膜能够截留分子量为几百的物质， 对NaCl的截留率为50%-70%，对某些低分子 有机物的截留率可达90%。
通量与过率时间的0.5次方衰减的关联式
• JvC: 向着膜方向传递的溶质通量 • ：反向扩散的溶质通量
Js :透过膜的溶质通量
渗滤是超滤的一种衍生过程，常用于小分子和大 分子混合物的分离或精制，被分离的两种溶质的 分子量差异较大，通常选取截留分子量介于两者 之间的膜，这种膜对大分子的截留率为100％,而
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唐南(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。
• 根据原水水质，可经过预过滤以去除大颗 粒防止膜过快堵塞，亦可视情况投加混凝 剂或粉末活性炭，以生产有机物含量低的 水。但在生产高质量水时，通常作为超滤、 反渗透或纳滤的预处理设施。
• 而在生产高纯水时，微滤常作为纯水或超 滤水生产时的末端处理， 以去除剩余在水 中的痕量杂质。
• 目前，市场上的微滤膜多为平板膜折叠式滤芯， 膜材料为聚丙烯(PP)或聚砜(PS)、尼龙等。聚砜 膜的孔径经常为0．45mm、0．2mm或更小，其 孔径分布均匀，水通量大，不易堵塞。而聚丙烯 膜的过滤精度范围广，价格便宜，但精度差。
• 深层过滤：在微滤过程中，膜孔的孔径大于被 滤微粒的粒径，流体中的粒子能进入膜的深层 并被除去。
4.2.4渗透气化与蒸汽渗透
• 1.渗透汽化及蒸汽渗透原理
渗透汽化是指液体混合物在膜两侧压差得作用，利用膜对被分 离混合物中某组分有优先选择性透过膜得特点，使料液侧优 先渗透组分渗透通过膜，在膜得下游侧汽化去除，从而达到 混合物分离提纯得一种新型膜分离技术。
H2O
渗 透
P >
反渗透
超滤和微滤都是利用膜的筛分性质,以压差 为传质动力.
超滤和微滤膜具有明显的孔道结构, 主要用于截留高分子溶剂
超滤原理:超滤是利用膜的“筛分”作用进 行
• 分离的膜过程。在静压差的作用下，小 于膜孔的粒子通过膜，大于膜孔的粒子 被阻拦在膜的表面上，使大小不同的粒 子得以分离。由于膜孔小，其过滤精度 很高，实际操作压力一般为0.1-0.5MPa。
• 另外，无机精滤膜亦是应用在水处理上的重要微 滤技术之一，如陶瓷膜和预涂膜过滤
根据微滤过程中微粒被膜截留在膜表面或是膜深 层的现象,可将微滤分为表面过滤和深层过滤.
• 表面过滤: 料液中的微粒直径与膜的孔径相近, 随着微滤的进行,微粒被膜截留在膜表面并堵塞 膜孔。
• 完全堵塞式；逐级堵塞式；滤饼过滤式；中间 堵塞式；
4.2.2 超滤
超滤是在1-10大气压作用下分离分子量约 大于1000的大分子和胶体粒子的方法。超滤 膜是一种微孔结构的膜，分离是依靠孔径的 分布来完成的。
超滤膜对某一溶质的阻止程度可表示为： R = (1－Cp / Cf) × 100
Cp 和Cf分别是溶质在滤出液产物中和原料中 的浓度。
• 1.超滤的基本原理
溶质的损失率与膜的截留率和回收率有关，可用下式表 示
② 过程脱除率
对纳滤过程，由于一次脱盐率通常较低，一般需经多 次脱除，因此还取决于过程的总脱盐率。在恒容脱 盐过程中，假定料液体积V0为常数，则料液中盐的 浓度由c0-降到c1-，透过液的总体积为VP，若过程对 盐的脱盐率T恒定不变，则有
设 则有
静压差膜分离小结
RO
UF
MF
F
MW <350
1000~30000 0.1~10um >1um
蛋白质
细菌
新型的nF正好介于UF和RO之间，截流分子量大概在300 1000。
几种静压差膜分离法应用比较
1 溶剂 2 小分子 3 大分子 4 微粒 盐分子 糖蛋白 病毒 胶体
1 2 34
1 2 34
1 2 34
• 超滤的操作模式基本上是死端过滤和错流过滤 两种。产物既可以是渗透液，也可以是截留液 或者二者都有。
微孔过滤
用于从气相或液相物质中截留分离微粒、 细菌、污染物等。 1 微过滤膜:孔径0.025 ~ 3m，特种纤维 素酯、高分子聚合物制成。
三醋酸酯纤维素 聚四氟乙烯 尼龙－66
亲水型
憎水型 通用型