《膜分离补充》PPT课件.ppt
膜 分 离,膜分离,湖南中医药大学制药工程教研室,膜 分 离,膜分离,“21世纪的多数工业中，膜技术扮演着战略的角色”“谁掌握了膜技术，谁就掌握了21世纪的未来”,膜 分 离,膜的发展历史,1748年Abble Nelkt 发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象；1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）；1861年Schmidt提出超滤概念；1864年Traube成功研制了人类历史上第一张人造膜（亚铁氰化铜膜）1918年Zsigmondy提出了商品微滤膜的制备方法，并将其应用于微生物、微粒等方面的分离和富集；,膜 分 离,膜的发展历史,1950年W.Juda成功研制了第一张具有实用价值的离子交换膜；1960年Loeb 和Sourirajan研制出第一张不对称的醋酸纤维素反渗透膜，导致了膜分离技术进入了实用和装置的研制阶段；1967年以后在美国、丹麦、日本等国出现了多家膜及其组件的生产厂家，逐渐开始了膜分离技术的规模应用。,膜 分 离,膜的发展历史,我国1958年开始研究离子交换膜和电渗析。1966年开始研究RO、UF、MF、液膜、气体分离等膜分离过程应用与开发研究。80年代后期又陆续开展了渗透汽化、膜萃取、膜蒸馏和膜反应等新膜过程的研究，并着手进行膜技术的推广应用工作。,膜 分 离,膜的发展历史,国内主要的膜研究和推广单位：1）气体分离：大连化学物理研究所（天邦膜公司）2）液体分离：杭州水处理技术中心（西斗门公司）天津纺织工学院（膜天公司）3）无机膜：南京工业大学（久吾高科）中国科技大学,膜 分 离,膜的概念,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是液体或气体-膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜,膜 分 离,分离膜应具备的四个基本条件,(1)分离性三个要点分离膜必须对被分离的混合物具有选择透过的能力(具有分离作用)。分离能力要适度。因为膜的分离性能和渗透性能是相互关联的，分离性能提高，渗透量下降，这样就提高了操作费用。膜分离能力主要取决于膜材料的化学特性、膜的形态结构和操作条件。,膜 分 离,分离膜应具备的四个基本条件,(2)透过性 分离膜的透过性能是它处理能力的主要标志。工业上，透过量不能过低，否则经济上不合算。(3)物理、化学稳定性(4)经济性 分离膜的价格要合理。价格取决于材料和制造工艺。不少高聚物很具特色，但价格太贵，无法作为商品。,膜 分 离,膜材料,天然材料：膀胱膜合成高聚物：纤维素类（醋酸纤维素、硝酸纤维素、醋酸丙烯纤维素、再生纤维素）、聚砜类、聚酰胺类、聚烯烃类、芳香杂环类、硅橡胶类、含氟高分子、聚碳酸酯等无机膜：玻璃膜，金属及其氧化物膜，陶瓷膜等,膜 分 离,膜材料,醋酸纤维的特点：透过速度大 截留盐的能力强易于制备 来源丰富不耐温（30）pH 范围窄，清洗困难与氯作用，寿命降低 微生物侵袭适合作反渗透膜,膜 分 离,膜材料,聚砜膜的特点：（1）温度范围广：最高达120（2）pH 范围广：113（3）耐氯能力强（4）孔径范围宽（5)操作压力低（6）适合作超滤膜,膜 分 离,膜材料,聚酰胺类膜的特点：聚酰胺含有酰胺基团（-CO-NH-）,亲水性好,且其机械稳定性、热稳定性及水解稳定性均很好,是最典型的反渗透膜材料之一，但同样不耐氯。与醋酸纤维素反渗透膜相比,它具有脱盐率高、通量大、操作压力要求低、pH 范围广411。,膜 分 离,膜的保存,主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。,膜 分 离,膜分离,优点:1)、能耗低。膜分离不涉及相变，对能量要求低，与蒸馏、结晶和蒸发相比有较大的差异；2)、分离条件温和，对于热敏感物质的分离很重要；3)、操作方便，结构紧凑、维修成本低、易于自动化。,膜 分 离,膜分离,缺点1)、膜面易发生污染，膜分离性能降低，故需采用与工艺相适应的膜面清洗方法；2)、稳定性、耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限，故使用范围有限；3)、单独的膜分离技术功能有限，需与其他分离技术连用。,膜 分 离,膜 分 离,几种膜分离技术的分离范围,膜 分 离,膜系统的操作方式,膜 分 离,膜系统的操作方式,膜 分 离,膜系统的操作方式,膜 分 离,膜的污染,原因：A、浓差极化或凝胶极化引起的凝胶层；B、溶质在膜表面的吸附层；C、膜孔堵塞；D、膜孔内溶质吸附；E、膜劣化：化学劣化、物理劣化和生物劣化。膜污染不仅造成透过通量大幅度，而且影响产物的回收率。,膜 分 离,浓差极化,膜 分 离,浓差极化,在分离过程中，料液中溶剂在压力驱动下透过膜，大分子溶质被带到膜表面，但不能透过，被截留在膜的高压侧表面上，造成膜面浓度，于是在膜表面与临近膜面区域浓度越来越高，产生膜面到主体溶液之间的浓度梯度，形成边界层，这种膜面浓度高于主体浓度的现象称为浓差极化。,膜 分 离,克服浓差极化的方法,错流；进料流速；湍流程度提高，设备改进：小型设备装搅拌；b.装湍流促进器；c.对料液施加脉冲，以不恒定的线速度进料;温度不要太低。,膜 分 离,浓差极化,进料液的预处理：预过滤、调pH及金属离子控制氯化、活性炭吸附、化学净化、预微滤和预超滤等；选择合适的膜材料：减轻膜的吸附；改善操作条件：加大流速。膜组件清洗：水力清洗、机械清洗、化学清洗和电清洗四种。,膜 分 离,浓差极化,
