膜分离技术总结PPT..

2.各类膜特点 • 2.1微滤(MF)
• 微滤又称微孔过滤，是以多孔膜（微孔滤膜）为过滤介质，在 0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒 和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少 量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
•
微滤的特点：属于精密过滤，具有高效、方便及经济的特点。微滤能 截留0.1~1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和无机盐等通 过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微 滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。
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2.各类膜特点 • 微滤的缺点：
① 颗粒容量较小，易被堵塞；
② 使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工
作。
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2.各类膜特点 • 2.2超滤
• 超滤技术始于 1861 年，其过滤粒径介于微滤和反渗透之间，约5～ 10 nm，在 0.1～0.5 MPa 的静压差推动下截留各种可溶性大分子， 如多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子及胶体，形成 浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的 超滤膜的应用也十分广泛，在作为反渗透预处理、饮用水制备、制 药、色素提取、阳极电泳漆和阴极电泳漆的生产、电子工业高纯水的 制备、工业废水的处理等众多领域都发挥着重要作用。 超滤技术主要用于含分子量500~500000的微粒溶液的分离，是目 前应用最广的膜分离过程之一，它的应用领域涉及化工、食品、医药 、生化等。主要可归纳为以下方面。
• 最大缺点： • 强度低，破损率高，难以稳定操作，而且过程与设备复杂
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2.各类膜特点
• 2.6电渗析
Na
+
+
Cl
正极
固定离 子
-
负极
电渗析原理
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2.各类膜特点
• 2.6电渗析
• • 应用： 苦咸水淡化，饮用水及工业用水制备方面展示了巨大的优势。
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中草药有效成分的分离和精制：通过电渗析一般可以把中草药提取液分离分 成无机阳离子和生物碱、无机阴离子和有机酸、中性化合物和高分子化合物 三部分。
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压力差
离子大小 及电荷
水、一价 离子、多 价离子 有机物 复合膜
水、溶剂
溶质、盐
1.3常见膜分离比较
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1.3常见膜分离方法比较
膜形态 推 动 力 膜 过 程 反渗透 超 压力差 微 纳 电位差 浓度差 浓度差 浓度差（分压差） 浓度差＋化学反应 滤 滤 滤
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电渗析技术在食品工业、化工及工业废水的处理方面也发挥着重要的作用。 特别是与反渗透、纳滤等精过滤技术的结合，在电子、制药等行业的高纯水 制备中扮演重要角色。
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3.新型膜分离技术
• 3.1渗透蒸发技术
• 渗透蒸发是近十几年中颇受人们关注的膜分离技术。渗透蒸发是指液体混合 物在膜两侧组分的蒸气分压差的推动力下，透过膜并部分蒸发，从而达到分 离目的的一种膜分离方法。可用于传统分离手段较难处理的恒沸物及近沸点 物系的分离。具有一次分离度高、操作简单、无污染、低能耗等特点。 渗透蒸发的实质是利用高分子膜的选择性透过来分离液体混合物。由高分子 膜将装置分为两个室，上侧为存放待分离混合物的液相室，下侧是与真空系 统相连接或用惰性气体吹扫的气相室。混合物通过高分子膜的选择渗透，其 中某一组分渗透到膜的另一侧。由于在气相室中该组分的蒸气分压小于其饱 和蒸气压，因而在膜表面汽化。蒸气随后进入冷凝系统，通过液氮将蒸气冷 凝下来即得渗透产物。渗透蒸发过程的推动力是膜内渗透组分的浓度梯度。
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2.各类膜特点 • 微滤的优点：
① 孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大于制定孔径 的微粒全部截留；
② 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度为107孔/cm2，微 孔体积占膜总体积的70％～80％。由于膜很薄，阻力小，其 过滤速度较常规过滤介质快几十倍； ③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～150m之间， 因而吸附量很少，可忽略不计。 ④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有 纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。
• （2）多孔膜的透过扩散机理： • 用多孔膜分离混合气体，是借助于各种气体流过膜中细孔时产生的 速度差来进行的。
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多孔膜扩散机理
1.努森扩散 气体分子的平均自由程远 大于膜孔径，呈分子扩 散。 孔内分子流动受分子与孔 壁间的碰撞作用支配
2.黏性流扩散 孔径远大于操作条件气体 分子的平均运动自由程， 孔内分子流动受分子之间 碰撞作用支配
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2.各类膜特点
• 2.5液膜
单 滴 型 液 膜 支撑液膜 乳 液 型 液 膜 液膜类型
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2.各类膜特点 • 2.5液膜
• 液膜特点： • 传质推动力大，速率高，且试剂消耗量少，这对于传统萃取工艺中试 剂昂贵或处理能力大的场合具有重要的经济意义。 • 液膜的选择性好，分离效果显著，往往只能对某种类型的离子或分子 的分离具有选择性。
• 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%)。
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2.各类膜特点
• 2.4反渗透
反渗透的工作原理
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2.各类膜特点
• 2.4反渗透
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反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于500，操作压力为 2~100MPa。 用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜。反渗透膜大部分为不对称膜，孔径小 于0.5nm，可截留溶质分子。 制备反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化 聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。 反渗透膜的分离机理至今尚有许多争论，主要有氢键理论、选择吸附-毛细管 流动理论、溶解扩散理论等。
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来自百度文库
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• 3.1渗透蒸发技术
真 空 气 化
惰 性 气 体 吹 扫
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• 3.2气体分离膜 • 气体分离膜有两种类型：非多孔均质膜和多孔膜。它们的分离机理各 不相同。
• （1）非多孔均质膜的溶解扩散机理： • 该理论认为，气体选择性透过非多孔均质膜分四步进行：气体与膜 接触，分子溶解在膜中，溶解的分子由于浓度梯度进行活性扩散，分 子在膜的另一侧逸出。
传递机理 透过物 截留物 悬浮物颗 粒 交替和超 水、溶剂 小分子 过节流相 对分子量 的小分子 非对称性 膜 膜类型 纤维多孔 膜 颗粒大小、 水、容积 形状 分子特性、 溶解物
推动力 压力差
超滤
大分子溶液脱 小分子，大分 子分级
压力差 大小、形
状
溶剂脱有机组
分、脱高价离 纳滤 子、软化、脱 色、浓缩、分 离 溶剂脱溶质、 反渗透 含小分子溶质 溶液浓缩 压力差 溶剂的扩 散传递 非对称复 合膜
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2.各类膜特点 • 2.3纳滤
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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”。纳滤膜主要用于截留粒径在0.~1nm，分子量为 1000左右的物质，可以使一价盐和小分子物质透过，具有较小的操 作压（0.5~1MPa）。其被分离物质的尺寸介于反渗透膜和超滤膜之 间，但与上述两种膜有所交叉。
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上游
膜
上游
膜
下游 （ 1 ）
上游
膜
下游 （ 2 ）
下游 （ 3 ）
非多孔均质膜的溶解扩散机理
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气体分离膜材料
无机材料 多孔性 非多孔性（均质）
多孔性玻璃、烧结体（陶 瓷、金属）
有机高分子材料
微孔聚乙烯，多孔乙酸纤 维
离子导电性固体（ZrO2） 均质乙酸纤维，合成高分 钯合金 子（硅氧烷橡胶，聚碳酸 酯等）
膜分离技术
唐汉卿 2111423036
报告框架
• 1.膜分离技术基本介绍 • 2.各类膜分离技术特点 • 3.新型膜分离技术
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1.1基本原理
膜分离过程原理：以选择性膜为分离介质，通过在 膜两边施加一个推动力（如浓度差、压力差或电位 差等）时，使原料侧组分选择性地透过膜，以达到 分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜上游，透过 侧称为膜下游。
应 用 实 例
对称
海水淡化 超纯水/白蛋白浓缩 前处理/终端过滤 医药/啤酒 气体/蒸汽分离 海水淡化/废水 人工肾 医用/农药 无水乙醇 金属分离/废水
非对称
复合 * *
* * * * * * * * * * * * * *
气体分离 电渗析 渗析 控制释放 渗透蒸发 液膜
*
* *
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★气体分离膜应用
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• 3.表面扩散 • 气体分子吸附在膜 孔壁上，在浓度差的 作用下，分子沿膜孔 表面移动，产生表面 扩散流
4.分子筛分 膜孔介于不同气体分子 直径之间 直径小的分子就能通过 膜孔，而大分子就被挡 住，达到分离效果
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5.毛细管凝聚 在操作温度处于较低温度的情况下，当气体通过微孔 介质时，易冷凝组分达到毛细管冷凝压力时，孔道被 易冷凝组分的冷凝液体堵塞，从而阻止非冷凝组分渗 透，从而出现毛细管冷凝分离。
选择性透膜
膜上游
膜
膜下游
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1.2分离膜种类
• 膜类型分类
带电膜 高分子膜
阳离子膜 阴离子膜
分 离 膜
非带电膜 液体膜
过滤膜
精密过滤膜 超滤膜
纳米滤膜
生物膜 反渗透膜
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1.3常见膜分离方法比较
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膜过程 微滤 分离目的 溶液、气体脱 粒子 溶液脱大分子，
表1.分离方法比较