第十章 膜分离技术
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膜分离技术的原理及优点1、膜分离的概念即是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的方法称之为膜分离法。
膜分离可用于液相和气相。
对于液相分离,可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。
2、膜分离的基本原理膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。
它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。
膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同(或称为截留分子量),可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是陶瓷膜和金属膜,其过滤精度较低,选择性较小。
有机膜是由高分子材料做成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别。
3、膜分离技术的优点(1)在常温下进行:有效成分损失极少,特别适用于热敏性物质,如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩;(2)无相态变化:保持原有的风味,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的31—81; (3)无化学变化:典型的物理分离过程,不用化学试剂和添加剂,产品不受污染;(4)选择性好:可在分子级内进行物质分离,具有普遍滤材无法取代的卓越性能;(5)适应性强:处理规模可大可小,可以连续也可以间隙进行,工艺简单,操作方便,易于自动化;(6)能耗低:只需电能驱动,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩闹局世或冷冻浓缩的31—81。
4、膜分离技术的缺点(1)膜技术虽然浓缩成本低,但不能将产品浓缩成干物质;(2)膜技术虽然具有选择过滤性,但是同分异构体就无法实现分离。
5、膜分离技术的应用领域膜分离技术,是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术。
膜分离技术膜分离技术是一种重要的分离技术,通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。
它广泛应用于各种领域,如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。
本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用,并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术利用膜作为分离介质,将混合物分离成两个或更多的组分,其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。
根据膜分离的机制可以分为以下三种类型:1、压力驱动膜分离技术压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上,以实现分离的技术。
膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。
该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。
逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜,将混合物中的水增量分离出来,这是制取纯水的主要技术之一。
微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上,实现分离的技术。
例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用,将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中,使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中,最终通过两个极板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异,将混合物中的混合物分离的技术。
例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同,可以将膜分离技术分为以下几种类型:1、纳滤技术纳滤技术是利用孔径在10-100纳米的纳滤膜,将分子大小在10-100纳米之间的物质分离出来。
纳滤技术主要应用于制备高分子材料、微电子器件制造和水处理等领域中。
2、超滤技术超滤技术是利用孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜,将分子大小在1000道100万道之间的物质分离出来。
超滤技术主要应用于蛋白质提取、水处理、生物制品制备和废水处理等领域中。
膜分离技术第一篇:膜分离技术是一种用膜作为过滤介质,通过不同物质在膜上的传递速度差异将混合物分离的技术。
膜分离技术可广泛应用于制药、食品、环保等领域,具有高效、节能、清洁等优点。
膜分离技术根据不同分离机理,可分为压力驱动型、电动驱动型和阴离子交换型等多种分类。
其中,压力驱动型是最为常见的一种,通过给混合物施加一定压力,使其在膜上分离。
这种方法操作简单、适用范围广,但难以完全分离出相似性质的物质。
在膜分离过程中,最重要的是选择合适的膜材料。
目前市场上常用的膜材料有聚丙烯、聚酰胺、聚醚硫醚等。
不同材料的选择与分离物种、操作条件等因素有关。
此外,膜的形态也有多种,包括螺旋膜、中空纤维膜等,再根据不同领域的需求进行不同选择。
膜分离技术在制药领域可用于纯化、分离、浓缩、去除杂质等。
例如,在中药提取中,可用膜分离技术将提取液中的色素、腐植酸等杂质去除,提高纯度和品质。
在食品领域,膜分离技术可用于果汁浓缩、葡萄酒酒精浓缩等。
在环保领域,膜分离技术可用于废水处理中的COD、BOD、氨氮等物质的去除。
随着技术的不断发展,膜分离技术也在不断完善和推广,未来将会更广泛地应用于各个领域,实现更高效、清洁的生产方式。
第二篇:膜分离技术是一种较为新兴的分离技术,具有高效、节能、环保等优点。
在实际应用中,膜分离技术的性能与膜本身的材质有很大关系,因此选择合适的膜材料对膜分离技术的运用是至关重要的。
目前市场上常用的膜材料有聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等多种。
其中,聚酰胺膜的选择是最为广泛的,具有较高的通量、分离效率和耐化学性。
聚醚硫醚膜与聚环氧腈膜也属于高性能膜,适用于一些对材料性能有较高要求的领域。
对于具体的分离要求,不同的膜材料有不同的优势。
例如,聚酰胺膜适用于中分子量的有机物和IEDED类水溶性物质的分离;聚乙烯膜适用于气体分离、有机物质分离等;聚偏氟乙烯膜适用于对PH值和温度有较高要求的分离领域等。
在选择膜材料时,应结合具体的分离条件和工艺要求进行。
膜分离技术及应用1 膜分离技术的简介1.1 膜分离的概念利用膜的选择性(孔径大小),以膜的两侧存在的能量差作为推动力,由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
膜分离的一般示意性图见图1。
1.2 膜的简介在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质,把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。
膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。
膜的厚度应在0.5mm以下,否则不能称其为膜。
1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求:(1)耐压:膜孔径小,要保持高通量就必须施加较高的压力,一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa,反渗透膜的压力更高,约为1~10MPa(2)耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要(3)耐酸碱:防止分离过程中,以及清洗过程中的水解;(4)化学相容性:保持膜的稳定性;(5)生物相容性:防止生物大分子的变性;(6)成本低。
1.2.2 膜的分类按孔径大小:微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构:对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分:有机高分子(天然高分子材料膜、合成高分子材料膜)膜、无机材料膜1.2.3 各种膜材料(1)天然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物,有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。
其中醋酸纤维膜的截盐能力强,常用作反渗透膜,也可用作微滤膜和超滤膜。
醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限,一般使用温度低于45~50℃,pH3~8。
再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。
(2)合成高分子材料膜市售膜的大部分为合成高分子膜,种类很多,主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。
其中聚砜是最常用的膜材料之一,主要用于制造超滤膜。
聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃,有些可高达125℃),适用pH 范围广(pH=l~13),耐氯能力强,可调节孔径范围宽(1~20nm)。
但聚砜膜耐压能力较低,一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa 。