膜分离技术PPT课件

深冷分离技术
蒸馏、吸附、萃取等分离技术
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当代工业的三大支柱是材料、能源 和信息。这三大产业的发展都离不开新 的分离技术。人类生活水平的进一步提 高也有赖于新的分离技术。在21世纪，
分离技术必将日新月异，再创辉煌。
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1.2 分离和膜分离
将自然界的混合物分开可以采取各种方法。 例如:
蒸馏
又如氮与氢较易分离，而氮与氧则较难分开， 这是因为氮的相对分子质量为28，氢的相对 分子质量为2，二者相差悬殊，而氧的相对 分子质量为32，与氮很接近的缘故。
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分离技术的发展与人类的生产实践密切相 关。伴随着生产力的发展、科学技术的进步， 分离的方法也从简到繁、技术从低级到高级、 工艺从一种方法到多种联用……，不断地改 进、创新，提高质量，降低成本，以满足人 类对生活改善日新月异的需求。例如：从简 单的蒸馏发展到减压蒸馏、多级闪蒸、压汽 蒸馏；从简单的吸附发展到变压吸附、气相 色谱、高压液相色谱；从筛网发展到精密过 滤、膜分离等。
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如果所有物质不按比例均可通过， 那就失去了分离的意义了。膜截留分 子的方式有多种，例如，
按分子孔径大小截留， 按不同渗透系数截留， 按电荷截留，
按不同的溶解度截留，等等。
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物质透过分离膜的能力可以分为两类：
一种借助外界能量，物质发生由低位向高位 的流动；
另一种是以化学位差为推动力，物质发生由 高位向低位的流动。
吸附方法
变压吸附方法
混合物之所以能被分离，是由于它们之间 的物理或化学性质有所差异。我们就是利用这 些差异将其分开的。性质完全相同的物质称为 元素和化合物，元素和化合物是不能被分离的。 性质愈相近，分离就愈困难，反之亦然。
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例如水与油比较容易分开，水与酒精就 不易分开。这是因为水与酒精都具有较 强的极性(分子上都具有羟基)，而油的分 子上只有无极性的C-C键和C-H键。
(1)根据它们物理性质的不同 (2)根据混合物的不同化学性质
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(1)根据它们物理性质的不同
主要是质量、体积大小和几何形态差异， 用过筛的办法将其分离。微滤膜分离过程 就是根据这一原理将水溶液中孔径大于 50nm的固体杂质去掉的。
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图 1—1 各种膜的截留区段
(2)根据混合物的不同化学性质
主要是溶解和扩散
物质通过分离膜的溶解速度完全取决于被分离 物与膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除 化学性质外还与物质的分子量有关。混合物质 透过的总速度相差愈大，则分离效率愈高，反 之，若总速度相等，则无分离效率可言。
物质通过分离膜的速度取决于以下两个步骤的 速度，首先是从膜表面接触的混合物中进入膜 内的速度(称溶解速度)，其次是进入膜内后从 膜的表面扩散到膜的另一表面的速度。二者之 和为总速度。总速度愈大，透过膜所需的时间
态物质所构成的复合体。
膜必定有两个界面，并由这两个界面分别 与被其分隔于两侧的流体相物质相接触。
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膜的定义
膜不是普通的塑料膜或皂泡膜，而是那 些具有一定特殊性能(例如，半透、电学、 光学、识别及反应等特性)的膜。对分离膜 来说，可将它看作是两相之间的一个半渗透 的隔层，该隔层按一定的方式截留分子。因 此，两相间的膜必须起到隔层的作用，以阻 止两相的直接接触。该隔层可以是固体、液 体，甚至是气体的，半渗透性质主要是为了 保证分离效果。
膜分离技术概论
主要章节和学时: 32学时 第1章 导 论 第2章 膜材料和膜制备 第3章 反渗透 第4章 超滤和纳滤 第5章 微滤 第6章 气体膜分离 第7章 其它膜过程 第8章 膜分离过程强化 第9章 21世纪膜分离技术的发展
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Leabharlann Baidu 第1章 导 论
1.1 分离技术在人类生产和生活中的重要作用 1.2 分离和膜分离 1.3 膜分离的基本原理 1.4 膜分离技术的特点 1.5 膜分离技术的发展史 1.6 膜分离的应用及市场 1.7 发展中的膜科学
表1-1 主要膜分离过程的推动力
推动力
膜过程
压力差 电位差 浓度差 浓度差(分压差) 浓度差加化学反应
反渗透、超滤、微滤、气体分离
电渗析
透析、控制释放
渗透气化
液膜、膜传感器
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膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相 之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为 互不相通的两部分，并能使这两部分之间产 生传质作用。 膜的厚度在0.5mm以下，否则，就不称为膜。 膜的特性： 不管膜多薄, 它必须有两个界面。这两个界 面分别与两侧的流体相接触。 膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种 或几种物质透过，而不允许其它物质透过。
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膜器
反渗透膜装置
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膜分离装置
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管式膜
平板膜、卷式膜支撑材料
管式膜过滤设备
. 小型实验室平板超滤膜装置
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1.3 膜分离的基本原理
分离膜具有选择透过特性，所以它可以使混 合物质有的通过、有的留下。但是，不同的 膜分离过程，它们使物质留下、通过的原理 有的类似，有的完全不一样。
总的说来，分离膜之所以能使混在一起的物 质分开，不外乎两种手段。
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1.1 分离技术在人类生产和生 活中的重要作用
地球上的物质，绝大多数是与其他物质混 在一起的(称为混合物)。天然存在的单纯物质 少之又少。生产实践证明，将地球上的各种各
样混合物进行分离和提纯是提高生产和改善生
活水平的一种重要途径。
冶炼术的发明
放射性铀的同位素分离成功
水和空气中微量杂质除去的分离技术
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膜的定义
自然界中存在着这样的物质体系，即在一 种流体相(fluid phase)内或两种流体相之间， 有一薄层凝聚相(condensed phase)物质把流 体相分隔成两部分。这一薄层物质就是所谓的
“薄膜”[或简称膜(membrane)]。
膜可以是固态的或液态的。被膜分隔开的 流体相物质可以是液态的或气态的。膜本身可 以是均匀的一相，也可以是由两相以上的凝聚
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膜分离
膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代 后迅速崛起的一门分离新技术。顾名思义，膜 分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性 能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、 提纯、浓缩的一种分离新方法。这种薄膜必须 具有使有的物质可以通过、有的物质不能通过 的特性。膜可以是固相、液相或气相。目前使 用的分离膜绝大多数是固相膜。