膜分离工程第三章膜分离中的传递过程

制药分离工程重点总结目录第一章绪论1、制药工业分类①生物制药、②化学制药、③中药制药。

2、分离过程的本质3、制药分离工程特点第二章萃取分离1、物理萃取与化学萃取2、液固萃取3、液固萃取的萃取过程4、液固萃取浸取溶剂选择原则5、按萃取级数及萃取剂与原料接触方式分萃取操作的三种基本形式①单级浸取；②多级错流浸取；③多级逆流浸取。

6、液液萃取7、乳化、形成乳化条件、乳状液形式①水包油型乳状液；②油包水型乳状液。

8、物理液液萃取、化学液液萃取的传质过程9、反胶团、反胶团萃取10、反胶团萃取蛋白质“水壳模型”的传质过程11、双水相的形成、双水相萃取及其基本原理12、双水相萃取过程13、超临界流体、超临界流体萃取14、超临界流体基本特性15、超临界CO2作萃取剂优点16、依分离条件分超临界流体萃取分离操作基本模式（1）恒温变压法：（2）恒压变温法：（3）恒温恒压吸附法。

17、超临界流体萃取天然产物质量传递过程18、超声波在萃取中的作用19、微波在萃取中的作用第三章膜分离1、膜分离2、膜分离物质传递方式（1）被动传递；（2）促进传递；（3）主动传递。

3、膜分离物质分离机理（1）筛分模型。

（2）溶解—扩散模型。

4、分离膜两个基本特性5、实用分离膜应具备的基本条件6、膜分离的膜组件形式7、膜分离操作的死端操作和错流操作8、膜分离过程的浓差极化9、浓差极化的改善除工艺设计充分注意外，在具体运行过程中可采取以下措施10、纳滤、超滤、微滤、反渗透相比膜孔径大小顺序11、微滤膜分离的截留机理（1）膜表面截留：（2）膜内部截留。

第四章蒸馏分离1、蒸馏、精馏2、精馏式间歇精馏、提馏式间歇精馏3、间歇共沸精馏、间歇萃取精馏：4、水蒸气蒸馏5、水蒸气蒸馏操作方式（1）过热水蒸气蒸馏；（2）过饱和水蒸气蒸馏。

6、分子平均自由程、分子蒸馏7、分子蒸馏机理8、分子蒸馏过程第五章液相非匀相物系分离1、过滤分离及其推动力2、过滤分离类型（1）滤饼过滤；（2）深层过滤。

第一章绪论填空题:1、分离技术的特性表现为其（重要性）、（复杂性）和(多样性 )。

2、分离过程是（混合过程)的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。

3、分离过程分为（机械分离）和（传质分离）两大类4、分离剂可以是（能量）或（物质），有时也可两种同时应用。

5、若分离过程使组分i及j之间并没有被分离，则(a s ij = 1 ）。

6、可利用分离因子与1的偏离程度,确定不同分离过程分离的（难易程度）。

7、平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不相等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其它影响归纳于（级效率 )中.8、传质分离过程分为(平衡分离）和（速率分离）两类。

9、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离。

10、分离过程是将一混合物转变为组成( 互不相等）的两种或几种产品的哪些操作。

11、工业上常用（分离因子 )表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因子）。

12、速率分离的机理是利用传质速率差异，其传质速率的形式为（透过率）、（迁移率 )和( 迁移速率）.13、绿色分离工程是指分离过程( 绿色化的工程）实现.14、常用于分离过程的开发方法有( 逐级经验放大法）、（数学模型法）选择题：1、分离过程是一个（ A )a.熵减少的过程；b。

熵增加的过程；c。

熵不变化的过程；d。

自发过程2、组分i、j之间不能分离的条件是 (C )a。

分离因子大于1; b.分离因子小于1； c.分离因子等于13、平衡分离的分离基础是利用两相平衡时（A )实现分离。

a. 组成不等；b。

速率不等；c. 温度不等4、当分离因子（ C )表示组分i及j之间能实现一定程度的分离。

a. aij = 1 b。

a sij= 1 c。

aij〈15。

下述操作中，不属于平衡传质分离过程的是( C ）a。

结晶；b。

吸收;c。

加热；d。

浸取.6、下列分离过程中属机械分离过程的是(D )：a。

膜分离的原理是什么?何为纳滤膜？答：纳滤膜的透过物大小在1－10nm，科学家们推测纳滤膜表面分离层可能拥有纳米级（10nm以下）的孔结构，故习惯上称之为"纳滤膜"又叫"纳米膜"、"纳米管"。

纳滤膜净化原理？答：（1）溶解--扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度o淌度o推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。

（2）电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南（DONNAN）效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。

道南平衡：当把荷电膜置于盐溶液中会发生动力学平衡。

膜相中的反离子浓度比主体溶液中的离子浓度高而同性离子的浓度低，从而在主体溶液中产生道南能位势，该能位势阻止了反离子从膜相向主体溶液的扩散和同性离子从主体溶液向膜的扩散。

当压力梯度驱动水通过膜进同样会产生一个能位势，道南能位势排斥同性离子进入膜，同时保持电中性，反离子也被排斥。

三达纳滤膜具有哪些特点？答：①超低压力下工作（0.15Mpa的压力下就可以稳定工作）。

②大通量供水。

在普通的市政水压下就可以使用，水通量可达15m2／小时。

③选择性离子脱除。

在去除细菌、病毒、过量金属离子、低分子有机物、氟、砷等有害物质的同时，保留一定量钾、钠、钙、铁等对人体有益矿物质。

④使用领域广。

在淡水处理、工业废水处理、医药和食品领域都有广泛的应用。

如何保存纳滤膜？答：纳滤膜的保存目标是防止微生物在膜表布的繁殖及破坏，防止膜的水解，冻结及膜的收缩变形。

前人就有微生物对膜性能的影响进行过多种试验，结果表明：不同的微生物对膜的性能产生不同的影响。

防止膜的水解，对任何膜都很重要。

温度和PH值是醋酸纤维素膜水解的两个主要因素。

《膜科学与技术》思考题第一章导论1．什么是膜分离过程，用图加以解释。

答：膜分离过程以选择透过性膜（固体、液体、气体）为分离介质，当膜两侧存在某种推动力时，原料侧的组分选则性地透过膜以达到分离和提纯的目的。

2．膜分离过程的特点是什么？与传统分离过程相比最明显的优势在哪里？答：1. 是一个高效的分离过程。

分离系数高达80。

2. 能耗低。

被分离物质不发生相变化，分离过程通常在常温下进行。

3. 设备简单，占地面积小，操作十分便捷，可靠度高。

4 放大效应小。

设备的规模和处理能力可在很大程度上变化，而效率、设备的单价和运行费用变化不大。

3．膜分离技术主要的分离过程有哪些？这些过程所分离的对象是属于哪种状态的物质？答：反渗透Reverse Osmosis (RO) : 分离离子例如：海水脱盐、纯水制备超滤Ultra filtration (UF) ：分离分子例如：果汁的澄清、含油废水处理微滤Micro filtration (MF) ：分离粒子例如：城市污水处理气体分离Gas Permeation (GP) ：分离气体分子例如：富集氧气、氢气回收4．画出膜组件的示意图，标出各物流名称。

5．膜组件有哪几种形式？中空纤维膜组件(Hollow Fiber Module螺旋卷式膜组件(Spiral Wound Module)管式膜组件(Tubular Module平板式膜组件(Plate and Frame Module)毛细管式膜组件(Capillary Module)6．60年代，Souriajan –Lone 研制的是什么膜？60年代,Lobe 和Souriajan 共同研制了具有高脱盐率和高透水量的非对称醋酸纤维素(CA)膜,使反渗透过程由实验室转向工业应用.与此同时,这种用相转化技术制备的具有超薄分离皮层膜的新工艺引起了学术和工业界的广泛重视,在它的推动下,随后迅速掀起了一个研究各种分离膜和发展各种膜过程的高潮.7．R O、UF、GS分别代表哪些膜过程？RO—表示反渗透过程UF—表示超滤GS—表示气体分离过程第二章膜材料和膜的制备1．选择膜材料要考虑哪些方面的因素？答：具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性、耐氧化性。

膜分离技术马云翔　田福利(内蒙古大学化学化工学院) 摘　要　本文简要回顾了膜分离技术的发展历史。

简述了膜分离技术的基本原理及分类,并对其发展趋势进行了展望。

关键词　膜;膜分离技术;膜过程1　前言膜还没有一个精确、完整的定义。

一般的定义是,膜为两相之间的选择性屏障。

它以特定的形式限制和传递各种化学物质。

它可以是均相的或非均相的;对称型的或非对称型的;固体的或液体的;中性的或荷电性的。

其厚度可以从几微米(甚至十分之一微米)到几毫米。

膜分离方法是指利用天然或人工制备的无机膜或有机膜,借助于外界能量或化学位差的推动,对双组分或多组分溶质和溶液进行分离、分级、提纯和富集的方法。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩技术,过程中大多无相变化,常温下操作,有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小等优点,特别对于处理热敏物质领域(如:食品、药物和生物工程产品)显出极大优越性,与传统分离操作(如:蒸发、萃取或离子交换等)相比较,具有显著的经济效益。

2　膜分离技术的发展简史膜在自然中,特别是在生物体内是广泛而永恒存在的。

可人类对它的认识、利用、模拟以至人工合成的过程却是及其漫长而曲折的。

人们对膜进行科学的研究则是近几十年来的事。

是在1748年,诺来特(Nollet)就注意到水自发通过猪膀胱而扩散到酒精中。

在1864年,特劳贝(Traube)才成功制成人类历史上第一片人造膜—亚铁氰化酮膜。

但直到1960年洛布(Loeb)和索利拉金(Souriraja)研究出具有商业价值的醋酸纤维素非对称(L-S)膜,确定了L-S制膜工业,才开创了膜技术的新纪元。

随后的20年是“膜技术的黄金时代”。

以石油危机和人类环境意识增强为契机。

伴随相关学科的发展,国内外学者对高分子膜的形成、膜结构、物性、性能、过程及应用等开展研究,取得了很大的进展,为以后膜科学的发展、膜技术的产业化奠定了基础。

3　膜与膜分离法3.1　膜的分类方法膜按材料可分为有机膜和无机膜;按结构可分为对称膜和不对称膜;按推动力分类可分为压力差推动膜、浓差推动膜、电推动膜、热推动膜等。

膜分离技术发展中的新模过程【摘要】膜分离过程是一门新兴的多种学科交叉的高技术，近二十多年来膜技术有了迅速的发展。

膜过程在生产生活中已经占据了重要的地位，是需要物质分离的必不可少的技术。

随着科技的进步，膜分离过程技术已经占据了多个生产领域的半边天，如，气体和液体燃烧的生产、工业废水处理、空气隔离等等，都是贴近生活，造福于人类的技术。

【关键词】膜分离技术发展新模过程膜分离过程是一门新兴的多种学科交叉的高技术，近二十多年来膜技术有了迅速的发展。

膜过程在生产生活中已经占据了重要的地位，是需要物质分离的必不可少的技术。

随着科技的进步，膜分离过程技术已经占据了多个生产领域的半边天，如，气体和液体燃烧的生产、工业废水处理、空气隔离等等，都是贴近生活，造福于人类的技术。

1 纳米膜过滤技术20世纪90年代出现了纳米膜分离过程。

由于这类膜孔径是在纳米范围，所以称为纳滤膜及纳滤过程。

纳滤是介于反渗透与超滤之间的一种以压力为驱动力的新型膜分离过程，它拓宽了液相膜分离过程。

纳滤特别适用于分离相对分子质量为几百的有机化合物，它的操作压力一般小于1 mpa，能截断相对分子质量为300 ～ 1000的分子（近来也有报导大于200或100的），这与制膜的技术有关。

纳米过滤膜截断相对分子质量范围比反渗透膜大而比超滤膜小，因此可以截留能通过超滤膜的溶质而让不能通过反渗透膜的溶质通过，根据这一原理，可用纳米过滤来填补由超滤和反渗透所留下的空白部分。

20世纪80年代初期，美国film tec的科学家研究了一种薄层复合膜，它能使90%的nacl透析，而99%的蔗糖被截留。

显然，这种膜既不能称之为反渗透膜（因为不能截留无机盐），也不属于超滤膜的范畴（因为不能透析低相对分子质量的有机物）。

由于这种膜在渗透过程中对约为1nm的小分子截留率大于95%，因而它被命名为“纳米过滤”。

纳米过滤的特点是：（1）在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，即集浓缩与透析为一体；（2）操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透低，这样，在保证一定的膜通量的前提下，纳米过滤过程所需的外加压力就能比反渗透低得多，具有节约动力的优点。

膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。

膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。

膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。

在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。

膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。

现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。

1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。

2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20 nm，滤除5～100 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。

3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1 nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料 (相对分子质量200～1000)。

4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。

膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。

膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。

膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。

在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。

膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。

现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。

1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。

2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20nm，滤除5～100nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。

3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料(相对分子质量200～1000)。

4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。

《膜分离技术》教案第一章：膜分离技术概述1、膜科学与基础科学的关系膜科学与基础科学的关系如下图所示。

2、膜的定义及特性所谓的膜，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。

3、膜的分离过程原理膜分离过程原理：以选择性透膜为分离介质，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。

4、分离膜的种类5、膜分离技术发展简史高分子膜的分离功能很早就已发现。

1748年，耐克特（A. Nelkt ）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。

1861年，施密特（A. Schmidt ）首先提出了超过滤的概念。

他提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。

这种过滤可称为超过滤。

按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。

然而，真正意义上的分离膜出现在20世纪60年代。

1961年，米切利斯（A. S. Michealis ）等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水—丙酮—溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的超过滤膜。

美国Amicon 公司首先将这种膜商品化。

50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。

1967年，DuPont 公司研制成功了以尼龙—66为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。

同一时期，丹麦DDS 公司研制成功平板式反渗透膜组件。

反渗透膜开分离膜高分子膜液体膜生物膜带电膜非带电膜阳离子膜阴离子膜过滤膜精密过滤膜 超滤膜 反渗透膜纳米滤膜始工业化。