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第一章 膜与膜分离

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膜分离技术概述和基本理论

膜分离技术概述和基本理论
➢膜的分离性能 1.分离效率： 2.渗透通量： 3.通量衰减系数：
五、表征膜性能的参数
➢ 膜的分离性能 1.分离效率： 截留率 表观截留率
2.渗透通量： 3.通量衰减系数：
R
1c p cw
100
%
R
1
cp cw
100
%
Re
1 c p cb
100
%
Re 1
cp cb
100
%
Jw=V/St
Jt=J1tn
• 采用逆洗（让逆流液以进料液相反得方向间歇地 流入膜系统）
• 超声波处理膜或进料液（促进溶质的均匀扩散） • 增加液体的湍流程度（在进料通道口设置静态搅
拌器、金属管或流化床等均可增加液体的湍流程 度） • 改变操作方式（切向流式或错流过滤） • 改善膜的性能
（二）膜的压实
• 当反渗透压力较高时，会使膜产生变形， 不透过物在膜表面沉积而被压实，影响透 过的通量。
第二节 反渗透分离技术
• 一、反渗透基本概念 • 渗透：溶剂分子从纯溶剂侧经半透膜渗透到溶液侧。 • 渗透压：渗透一直进行到溶液侧的压强高到足以使溶剂分
子不再渗透为止，此时即达平衡。平衡时膜两侧的压差。 • 反渗透：溶剂分子将从溶液侧向溶剂侧渗透。
渗
渗透平
反渗透
透
衡
渗透压
施加外
（ Δπ ）
压
（P）
重视。 • 20世纪60年代中期，膜分离技术的发展进入了新时代。
Reid、Sourirajan等 。 • 20世纪80年代以来，膜技术进入高速发展阶段。 • 20世纪90年代以来，膜技术的发展相对较为平稳。 • 21世纪是膜科学与技术大显身手的时代，新的膜及膜集成

膜分离技术简介PPT课件

膜分离技术简介PPT课件
• 常用深度处理的方法主要有:活性炭吸附，臭氧氧化，生物活性炭，膜技术等，其中，膜技术看来是最有前 途的一种方法。膜处理法具有良好的调节水质的能力，去除的污染物范围比较广，从颗粒杂质到离子，细 菌和病毒无一幸免。并且其能耗低、操作简单、出水水质良好且稳定.
• 在水处理领域，反渗透、微滤、超滤、纳滤等压力驱动膜分离过程的应用更为广泛。而与反渗透相比，超 滤由于操作压力低，能耗小等独特的优点在国外常常被用于替代常规处理或深度处理，并且其应用研究日 益受到广泛关注。
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膜材料及种类
• 用于分离膜的种类很多。 • 以高分子材ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制成的聚合膜居多。
• 用于制膜的高分子材料：纤维素酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、聚砜、聚丙烯腈、 聚四氟乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶等。
• 无机膜的制备已成为研究热点，其增长速度远快于聚合物膜。
• 以金属及氧化物、陶瓷、多孔玻璃和某些热固性聚合物为材料。其热力学、化 学稳定性好，使用寿命长。
般是指固液分离或气液分离。 • ——膜分离过程将这一应用扩展到了固体或液体溶液中溶解性物质的分离。即以选择性
透过膜为分离介质，在两侧加以某种推动力时，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到 分离或提纯的目的。 • ——不同的膜分离过程中所用的膜具有一定的结构、材质和选择特性;被隔开的两相可 以是液态，也可以是气态;推动力可以是压力梯度、浓度梯度或电位梯度，所以不同的 膜分离过程的分离体系和适用范围也不同 。 • 膜分离有希望代替精馏。从国内情况看，实验室研制应用好，但转化为生产规模有难度。 尤其是膜的质量、膜的组装、密封等。
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膜技术的应用
• 膜的商业应用：
20C60S第一代膜技术，液体分离，微滤、超滤、反渗 透、电渗析。 20C70S，第二代膜技术，气体分离膜技术。 20C80S第三代膜技术，渗透汽化

膜制备技术

膜制备技术

第一章绪论1.1膜科学与技术的发展和现状1.1.1引言膜广泛存在于自然界中。

在生物体内,膜是恒久的、一切生命活动的基础。

在生活和生产实践中,人们也早己不自觉地接触和应用了膜过程,我国汉代的《淮南子》已有制豆腐的记叙,这可以说是人类利用天然物制得食用“人工薄膜”的最早记载。

但是,人类对膜的真正认识和研究却较晚,1784年法国学者阿贝.诺伦特(AbbeNollet)发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胧内,首次发现并证实了膜的渗透现象:近200年后,杜布福特(Duburnfaut)1963年制成了第一个膜渗析器,从此开创了膜分离技术的新纪元。

1997年世界分离膜制品市场超过40亿美元,其中美国约为11亿美元,欧9.7亿美元,日本超过10亿美元。

表1.1是世界各地区膜市场的构成情况:表1-1膜类型美国欧洲日本微滤 34% 31.8% 32%超滤 17% 9.8% 5.7%透析 17% 40.6% 39.6%反渗透 16.3% 7.3% 6.6%其他 15.7% 10.5% 16.1%由表1-1中可以看出,微滤、超滤、反渗透及透析膜仍居膜市场的主要地位, 但近年来纳滤、气体分离及渗透汽化等种类的膜的应用也在不断扩展。

膜分离技术除了目前已普遍应用于化工、电子、纺织、轻工、冶金、石油食品、医药等领域外,还将在节能技术、环保技术、清洁生产等领域发挥重要作用。

我国水资源十分紧张,水污染严重,随着对环境要求的不断提高,膜分离技术在工业废水处理方面将具有重大意义。

1.1.2膜的定义和分类目前,膜还没有一个精确、完整的定义。

一种最通用的“膜”的广义定义“两相之间的一个不连续区间,具有选择透过性”以,。

由于膜的种类和功能繁多,分类方法有多种:按形态膜可分为气相态、液相态、固相态或它们的组合:按膜内结构膜可分为均质或非均质膜、对称或非对称膜:按电性可以分为中性膜或荷电性膜。

图1-1是一种按膜的来源、形态和结构分类的示意图:图1-1根据物态,膜可分为固膜、液膜与气膜三大类,目前大规模工业应用的多为固态膜,液膜己有中试规模的工业应用(主要用于废水处理),气膜尚处于实验研究中。

高分子分离膜与膜分离技术 ppt课件

高分子分离膜与膜分离技术 ppt课件

O
O
C N
C
O
C N
C
O
Ar n
19
第五章 高分子分离膜与膜分离技术
其中，Ar为芳基，对气体分离的难易次序如下：
H2O，H(He)，H2S，CO2，O2，Ar(CO)，N2(CH4)，C2H6，C5H8
易
难
聚酰亚胺溶解性差，制膜困难，因此开发了可溶性聚酰亚胺， 其结构为：
O
O
C CH2 CH2 C
9
第五章 高分子分离膜与膜分离技术
1. 纤维素酯类膜材料
纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4— β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物，其结构式 为：
HCH 2O H O
H
O
OH OH
H H
H OH
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH 2O H
HCH 2O H O
H
OБайду номын сангаас
OH
H H
H OH
H OH
5.1.5 膜分离过程的类型
分离膜的基本功能是从物质群中有选择地透过或 输送特定的物质，如颗粒、分子、离子等。或者说， 物质的分离是通过膜的选择性透过实现的。
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第五章 高分子分离膜与膜分离技术
5.2 膜材料及膜的制备
5.2.1 膜材料 用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合
成的有机高分子材料和无机材料。 原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料
开放式网格的孔径一般在0.1～1μm之间，可以 让离子、分子等通过，但不能使微粒、胶体、细菌 等通过。
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第五章 高分子分离膜与膜分离技术
2. 反渗透膜和超过滤膜的双层与五层结构模型

膜分离技术 ppt课件

膜分离技术 ppt课件
式中 V ―透过溶液的体积 S ―膜的有效面积 t ―运转时间
10
3 通量衰减系数
膜的渗透通量衰减是由于过程的浓差极化、膜孔的 堵塞等原因造成的，将随时间衰减。
Jt =J1 tm
式中
Jt ―膜运转t小时的透过速度 J1 ―膜运转1h的透过速度 m ―通量衰减系数
11
截留分子量
膜孔的大小是表征膜性能的一个重要参数，通常用截 留分子量表示膜的孔径特征。
膜分离技术
1
内容提纲
膜技术的发展历史 膜技术的基本原理 膜技术加工的工艺设备 膜技术的特点 膜技术在食品中的应用 膜技术的发展前景
2
膜技术的定义
膜技术是用天然人工合成的高分子薄膜，以 外界能量或化学位差为推动力，对双组分的溶 质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。 可利用液相和气相，对于液相分离，可用于水 溶液体系、水溶胶体系以及非溶液体系等。膜 技术是一种分子水平上的分离技术。
3
1 膜技术的发展历史
Abble Nollet 发现水能自然的扩散到装有酒精溶液的猪 1978年 膀胱内，首次揭示了膜分离现象
1816年 Schmide首先提出超滤
1864年 1918年
Traube制成第一片人造膜——亚铁氰化铜膜 Zsigmomdy提出商品微孔滤膜制造法
1953年 1960年 1961年
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23
24
膜污染
膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒 子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械 作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径 变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变 化现象。
气体分离过程用的是一种均聚物制成的非对称膜, 这一过程主要 用于气体及蒸汽的分离。

膜分离技术 PPT课件

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3 核孔滤膜有极平滑的表面，同一面上高低之差小于0.3μm， 为作显微分析提供了十分理想的背景，过滤后可就地观测。
4 聚碳酸酯核孔滤膜不易染色，可以选择性地将滤膜表面的生 物有机物染色，使图像更为清晰。
5 聚碳酸酯核孔滤膜有较好的化学稳定性和热稳定性。能够在 1210C温度下重复地高压消毒。
6 核孔滤膜有较高的强度和韧性。它能够弯曲、折叠而不断裂。
（3） L-S相转化法
荷电材料通过L-S相转化法直接成膜。
2020/5/20
现代食品分离技术（3）
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5 烧结法
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现代食品分离技术（3）
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6 蚀刻法
当具有一定能量的带电粒子进人塑料
薄膜等绝缘固体时，它在所经过的路径上 使周围的分子电离、激发，聚合物分子的 长链断裂，并生成自由基，形成辐射损伤 区——径迹。受辐射损伤的分子较正常分 子更易被化学蚀刻剂所溶解，故辐照后经 化学腐蚀，可在薄膜上得到形状、尺寸比 较整齐的孔洞 。
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2 相转化（L-S法）
将高分子溶液浸入非溶剂浴中，高分子 聚合物在界面快速析出，形成极薄的致密层， 而在致密层的下面形成了多孔层，这种外密 内疏的界面即是膜的基本结构。
L-S法是相转移方法中最重要和简便的方 法。是制膜技术发展史上的里程碑。迄今， 反渗透、超滤、气体分离等所用膜大都用此 法 制 造 。 L-S 法 制 成 的 膜 ， 分 离 层 仅 0.1 一 1μm，透过阻力小。
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现代食品分离技术（3）
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按制造方法分
• 流涎膜：醋酸纤维素平板膜等。 • 浇铸膜：醋酸纤维素平板膜等。 • 延展膜：金属致密膜等。 • 纺丝膜：中空纤维膜、毛细管膜。 • 天然生物膜：直接（改性）利用。
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