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最新大学课件：膜分离技术与应用(ppt教学讲义ppt课件

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第二章 膜分离技术 PPT课件

第二章 膜分离技术 PPT课件

优先吸附—毛细孔流动模型示意图
溶解－扩散模型
• 此模型认为膜是一种完全致密的中性界面， 是非多孔性的 a. 渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解 b. 渗透物在化学位差的推动下靠分子扩散通 过膜 c. 渗透物在膜的透过液侧解吸 • 第二阶段决定了膜的透过速率，速率=推 动力/阻力
四、影响反渗透操作的因素
五、表征膜性能的参数
膜的物化稳定性：膜的强度、允许使用的压 力、温度、pH以及对有机溶剂和化学药品 的耐受力，是决定膜使用寿命的主要因素。 膜的分离性能 1 c 1.分离效率：表观截留率 Re c 100 % Jw=V/St 2.渗透通量： 3.通量衰减系数： Jt=J1tn
p b
• （一）氢键和结合水－孔穴有序扩散模型 • （二）优先吸附毛细管流模型 • （三）溶解－扩散模型
氢键和结合水－孔穴有序扩散模型
• Reid针对醋酸纤维素膜提出的 • 水与醋酸纤维素羰基上的氧原子形成氢键而构成 结合水 • 结合水占满孔径 • 在压力作用下，溶液中的水分子与醋酸纤维素羰 基上的原子形成氢键，而原来水分子间形成的氢 键被断开，水分子解离出来和羰基上的原子形成 新的氢键。 • 膜的多孔层存在大量的毛细管水，水分子能畅通 流出膜外-孔穴扩散
聚砜膜有如下特点
（1）有较高的滤液流量和较好的截留性能。 （2）能耐75℃的高温；耐pH范围宽，达pH 1~13。 （3）耐氯性强，耐游离氯高达50 mg/kg。 （4）耐压不高，一般低于0.17 MPa。
材料
二醋酸纤维素 三醋酸纤维素 混合醋酸纤维素 硝酸纤维素 醋酸硝酸纤维素 醋酸丁酸纤维素 醋酸磷酸纤维素 氰乙基纤维素 聚丙烯晴 聚氯乙烯 芳香酰胺 芳香族聚酰胺酰肼 聚砜
控制浓差极化的措施

膜技术及其应用-第一章 分离膜和膜分离过程ppt课件

膜技术及其应用-第一章 分离膜和膜分离过程ppt课件
无弹性、脆、不适用于热强碱体系
精选ppt
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第三节 分离膜的制备
膜的制备工艺有化学的和物理的方法或 者二者结合。西村正人从高分子材料的选 择和膜材料的化学结构方面，总结出具有 分离孔径膜的10种化学方法和9种物理方 法。
精选ppt
22
•10种化学方法
精选ppt
23
•9种物理方法
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24
一、均质对称膜的制备
[
孔径范围较宽，超滤、微
滤；
疏水性，易被溶质污染 聚 苯 醚 砜 [
CH3
C
O
CH3
O
O
S
O
O
S
O ]n
O
O
O
S
O
O
S
]n
O
]n
O ]n
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18
3、聚酰胺类膜
[ NH [ NH
O
O
C NHNH C
]n
O C NH
O NH C
O NH C
O C]n
反渗透复合膜，多孔、力学强度和热稳定性 良好、pH（3-11）；对氯离子抵抗能力差， 易受蛋白质污染
对称膜是指膜主体具有均一的结构。
1. 致密均质膜
•溶剂浇铸法
适于可溶性聚合物，将聚合物用溶剂溶解，然后用 刮刀或压延辊将聚合物溶液刮在平整的玻璃板或不锈 钢板上，然后让溶剂挥发，对不同的聚合物找到合适 的溶剂是关键。
•挤压法
适于不溶于溶剂的聚合物，将聚合物置于两 加热板间，加热温度在聚合物软化点以上， 在高压下保持一段时间，冷却即可。
膜在分离过程中具有如下功能物质的识别与透过使混合物中各组分之间实现分离的内在因素界面膜将透过液和保留液料液分为互不混合的两反应场膜从表面到孔内表面含有与特定溶质具有相互作用能力的官能团通过物理作用化学反应或生化反应提高膜分离的选择性和分离速度推动力膜过程压力差反渗透超滤微滤纳滤气体分离电位差电渗析膜电解浓度差透析膜传感器温度差膜蒸馏化学反应化学反应膜四膜分离过程的分类10五膜分离的应用领域化学染料工业脱氧氧化酯化皂化磺化硝化脱氢反应中液体的分离纯化甘油己内酰胺苯染料活性剂等有机化工原料的回收汽车仪表及其它工业涂漆的浓缩回收11苹果梨草莓橙芒果桃梅李柠檬等果汁的澄清除菌过滤苹果梨凤梨草莓橙芒果桃梅李柠檬等果汁的脱水浓缩豆蛋白乳清蛋白白蛋白单糖多糖溶液的澄清与浓缩蔬菜抽提汁西红柿汁的脱水浓缩12抗生素维生素有机酸氨基酸酶等发酵液的澄清除菌过滤抗生素维生素有机酸氨基酸等发酵液的蛋白剔除抗生素氨基酸维生素有机酸酶多糖蛋白质的纯化与浓缩其他相关的脱盐浓缩澄清除菌蛋白剔除细胞收集等分离过程13粉碎过程中磷酸盐氧化镁二氧化钛碳粉水泥碳酸钙的回收干燥过程中pvc二氧化硅活性碳肥料等的回收其他一切有关的粉尘收集及空气除尘过程14水处理?饮用纯水的制备?医药工业中注射用水洗瓶水及其他无菌水的制备?电子工业中超纯水的制备?火力发电厂锅炉补给水的制备?饮料与化妆品工业中产品配方用水的制备?饮用水纯化苦碱水脱盐海水淡化?废水循环与再生利用零排放?染料颜料油漆含油废水的处理?纸浆与造纸废水的处理及木素磺酸盐的回收?金属食品皮革农药和除草剂废水的处理?纺织印染废水的处理及丝光废水的回收利用15六国内膜分离技术主要应用?海水淡化?污水再生?净化水16一高分子膜高分子膜的性能与高分子材料的特性密切相关高分子的结构特征由以下因素决定?相对分子量

《膜分离技术》课件

《膜分离技术》课件

控制运行参数
根据实际运行情况，调整压力、流量等运行 参数，优化处理效果。
应急处理
针对突发故障或水质异常情况，采取相应的 应急处理措施，确保系统稳定运行。
04
膜分离技术的优势与局限 性
优势
高效分离
膜分离技术能够高效地分离混合物中 的不同组分，实现高纯度产品的制备 。
节能环保
膜分离过程通常在常温下进行，能耗 较低，且不产生有害物质，符合绿色 环保理念。
感谢您的观看
THANKS
膜分离技术需要使用特定的化学品进行清洗和维护，因此化学品成本 也是需要考虑的因素。
环境效益分析
减少污染排放
膜分离技术可以有效地减少工业 废水中的有害物质排放，减轻对 环境的污染。
节约资源
膜分离技术可以提高资源的利用 率，减少浪费，对环境保护具有 积极的影响。
提高生产效率
膜分离技术可以优化生产流程， 提高生产效率，降低能耗和资源 消耗，从而减少对环境的负面影 响。
特点
孔径分布均匀、过滤精度 高、阻力小。
03
膜分离技术的工艺流程
原水预处理
去除大颗粒杂质
通过过滤、沉淀等方法去除原水中较大的颗粒、悬浮物和杂质。
降低浊度
通过加入絮凝剂、沉淀等方法降低原水的浊度，提高水质清晰度。
调节pH值
根据不同膜材料的特性，通过加酸或加碱调节原水的pH值至适宜 范围。
膜组件的安装与调试
2
膜分离技术可以有效地去除医药产品中的杂质和 有害物，膜分离技术的应用前 景越来越广阔，为新药研发和生产提供了新的技 术支持。
06
膜分离技术的经济效益分 析
投资成本分析
设备购置成本
膜分离技术的设备购置成本较高，包括膜组件、泵、管道等。

膜分离技术及其应用ppt课件

膜分离技术及其应用ppt课件
/荷 兰 1 9 3 0 1 9 5 0 1 9 5 5 1 9 6 0 1 9 6 0 1 9 7 9 1 9 8
国家
德国 德国 荷兰 美国 美国 美国 美国 德国 德 国 /荷 兰
年代
1920 1930 1950 1955 1960 1960 1979 1981 1982
应用
实验室用（细菌过滤器） 实验室用 人工肾 脱盐 海水脱盐 大分子物质浓缩 氢回收 水溶液浓缩 有机溶液脱水
原理
RO membrane UF membrane
NF membrane MF membrane
原理 动漫
膜过程的一些术语
通量：在一定操作条件下，单位时间经过单位面积膜的体 积流量。单位L/m2.h
选择性：将混合物总的组分别分开来的才干。 1〕液体分别的选择性常用截留率表示： R＝1－Cp/Cf 2〕气体分别或有机溶剂混合物的分别常用分别因子表示
(PSA)
聚 聚砜(PS)、聚醚砜 (PES)微滤膜 具有良好的化学稳定性和热稳定性，
砜
耐辐射，机械强度较高。
含 聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚四氟 氟 乙烯膜(PTFE)、聚全氟磺酸 材 料
化学稳定性好，耐高温。如PTFE膜， －40～260oC，可耐强酸，强碱和各 种有机溶剂。具疏水性，可用于过滤 蒸气及腐蚀性液体。
Cf Cm Cp
浓差 膜层 浸透侧 极化层 极化层
膜过程的一些术语
传送阻力： 1〕膜阻Rm:与膜本身的构造有关，包含膜层到
支撑层的传送阻力； 2〕浓差极化阻力Rc：由于被截留组分在膜面
浓度的增大而引起的； 3〕推进力的损失：进料侧和浸透侧的压力损
失； 4〕膜污染阻力：由于物料中的成分对膜产生
化、膜萃取、膜蒸馏和膜反响等新膜过程的研讨，并

膜分离技术PPT

膜分离技术PPT
优化膜结构
通过改变膜孔径、孔道形状和分布等结构参数，提高 膜的分离性能和通量。
强化传质过程
采用促进传递、电场辅助等方法强化传质过程，提高 分离效率。
降低能耗
优化操作条件，如降低操作压力、提高操作温度等， 以降低膜分离过程的能耗。
面临挑战及解决思路
膜污染问题
开发抗污染膜材料、优化操作条件和 采用清洗技术等措施减轻膜污染问题。
石油化工
用于油品脱硫、脱蜡、脱色等石油加工过程，以及化工原料的分 离和提纯。
环保领域
应用于废气处理、重金属回收、垃圾渗滤液处理等环保工程。
05 膜污染与防治策略
膜污染类型及成因分析
无机物污染
由水中的金属离子、矿物质等无机物在膜表面积聚形成，降低膜的 通量。
有机物污染
水中的有机物，如腐殖质、蛋白质等，在膜表面吸附和沉积，导致 膜孔堵塞。
污水处理
采用膜生物反应器（MBR） 技术，结合膜分离和生物 处理，提高污水处理效率 和水质。
气体分离领域应用实例
氧气、氮气分离
工业气体分离
利用气体分离膜的选择透过性，从空 气中分离出氧气和氮气。
应用于合成气、氨分解气等工业气体 的分离和纯化。
天然气处理
通过膜分离技术去除天然气中的二氧 化碳、硫化氢等酸性气体，提高天然 气品质。
创新膜制备技术展望
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现膜材料的精确控制和复杂 结构的制造，提高膜的分离性能和机械强度。
表面改性技术
通过表面涂覆、接枝等方法对膜表面进行改性， 提高膜的选择性、通量和抗污染性能。
3
纳பைடு நூலகம்技术
利用纳米技术制造纳米孔道或纳米结构，提高膜 的分离精度和效率，同时降低能耗。

《膜分离技术》PPT课件

《膜分离技术》PPT课件
蛋白质、无机盐
缓冲液
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无机盐
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2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
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• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
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17.1 膜材料 与膜的制造
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膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
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4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
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透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
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透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
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3．膜分离法的分类
膜分离法的种类很多，现已应用的膜过 程有反渗透、纳滤、超滤、微滤、扩散渗析、 电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、 液膜、膜蒸馏等。目前，在废水处理中常用 的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤等四 种膜分离技术。
废水处理中几种常用膜分离法的特点如下表所示。
膜过程 推动力
传质机理
（b）膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏 性物料，如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩；
（c）装置简单，操作简单，控制、维修容易，且分离 效率高。与其它水处理方法相比，具有占地面积小、 适用范围广、处理效率高等特点；
（d）由于目前膜的成本较高，所以膜分离法投资较高， 有些膜对酸或碱的耐受能力较差。所以目前膜分离 法在水处理中一般用于回收废水中的有用成分或水 的回用处理。
（2）食品/饮料工业 ➢ 啤酒/果酒/黄酒/葡萄酒的澄清除菌过滤
➢ 苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠 檬等果汁的澄清除菌过滤
➢ 苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、 李、柠檬等果汁的脱水浓缩
➢ 葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香气味的浓缩保留 ➢ 豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/单糖/多糖溶液的澄清
二、膜的定义和分类
1、膜（分离膜）的定义
分离膜可看作是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。
它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分离膜绝大多数是固 膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上， 膜厚度要远小于其比表面积。
2、膜的分类
➢ 按膜结构分：有对称膜和不对称膜
➢ 按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚四氟
非对称 膜
液膜
化学反应 和浓度差
反应促进和液膜
4、膜分离的应用领域
（1）化学/染料工业 ➢ 活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 ➢ 食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 ➢ 催化剂与贵金属的回收利用 ➢ 脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反应中
液体的分离、纯化 ➢ 甘油/己内酰胺/苯/染料活性剂等有机化工原料的回收 ➢ 汽车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收
一些主要的膜分离过程的推动力
推 动力 压力差 电位差 浓度差
浓度差（分压差） 浓度差加化学反应
膜过程 反渗透，超滤，微滤，气体分 离
电渗析 扩散渗析、控制释放
渗透气化
液膜，膜传感器
2、膜分离技术的特点
（a）膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。 例如在现在的各种海水淡化方法中反渗透法能耗最 低；
1．膜分离的概念
用一张特殊制造的、具有选择透过性 能的薄膜（分离膜），在外力推动下对双组 分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯、浓
缩的方法，统称为膜分离法。膜分离可用于 液相和气相，对液相分离，可以用于水溶液 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等。
膜分离过程的推动力有两类： ①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动； ②以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。
透过物及其 尺寸
截留物
膜类型
电渗析
电位差
离子选择性 溶解性无机 非电解质
透过
物
大分子
离子交 换膜
反渗透
压力差210MPa
溶剂的扩散
水或溶剂
溶质、盐、 非对称
SS
膜
超过滤
压力差0.110.MPa
筛滤及表面 作用
水、盐及低 分子有机物
胶体大分 子、不容 有机物
非对称 膜
渗析 浓度差 溶质的扩散低分离子子物质、 溶剂
与浓缩
➢ 乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脱盐与浓缩 ➢ 蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩
（3）制药/生物工程 ➢ 抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的
澄清除菌过滤
➢ 抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白 剔除
➢ 酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除
➢ 抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋 白质的纯化与浓缩
世界膜工业在2003年经历了公司的重组、裁员，甚至 清算关闭和收购合并等许多挑战性的重大事件，然而 大多数膜公司依然取得了不俗的业绩，增长率达到了 两位数。 对于通用工业分离业务的投资力度不大，这一点在美 国尤其明显。但是，在包括饮用水处理、生物技术和 生物科学、半导体制造、血液透析等关键市场以及新 兴市场如废水再生、mbr相关污水处理和基于膜技术的 燃料电池系统等，投资和市场条件已经明显改善了(其 中的一些领域从来没有降低过)。
粉、水泥、碳酸钙的回收 ➢ 包装过程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收 ➢ 干燥过程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料
等的回收 ➢ 合成氨尾气中氢气的回收利用 ➢ 其他一切有关的粉尘收集及空气除尘过程
（5）水处理 饮用纯水（太空水）的制备 医药工业中注射用水/洗瓶水及其他无菌水的制备 电子工业中超纯水的制备 火力发电厂锅炉补给水的制备 饮料与化妆品工业中产品配方用水的制备 制造业中终端洗涤水的制备 饮用水纯化/苦碱水脱盐/海水淡化 废水循环与再生利用（零排放） BOD/COD的最小化 垃圾填埋场渗出水的浓缩处理 染料、颜料、油漆、含油废水的处理 纸浆与造纸废水的处理及木素磺酸盐的回收 金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处理 纺织印染废水的处理及丝光废水的回收利用
大学课件：膜分离技术与应用 （PPT）
一、膜技术回顾 二、膜的定义和分类 三、膜分离概述 四、扩散渗析（diffusion dialysis） 无、电渗析(electrodialysis) 六、反渗透（ reverse osmosis) 七、超过滤(ultrafiltration)
一、膜技术回顾
➢
乙烯膜、聚乙烯膜等
无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等
➢ 按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜 ➢ 按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜
氧电极法测溶解氧（DO）
2021/1/19
水污染控制工程
9
氨气敏电极测氨（NH3）
三、膜分离概述
1．膜分离的概念 2、膜分离技术的特点 3．膜分离法的分类 4．膜分离法的应用
➢ 6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的 脱盐浓缩
➢ 中成药、保健品口服液的澄清除菌过滤 ➢ 动物血浆、血清的浓缩精制
➢ 其他相关的脱盐浓缩、澄清除菌、蛋白剔除、细胞 收集等分离过程
（4）空气过滤 ➢ 喷雾干燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收 ➢ 电池厂金属镉、氧化铅粉尘的收集 ➢ 粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳