新型膜分离技术..pptVIP

新型膜分离技术 制作：林 波 杜婷婷 修正：闫雪梨 主讲：周运禄 马娟 1.膜蒸馏技术 膜蒸馏（Membrane Distillation）是20世纪60年代中期由M E Findly提出，80年代发展起来的一种新型膜分离技术。其原理是以微孔疏水膜将两种不同温度的水溶液分开，由膜两侧温度差造成二侧蒸气压差，使易挥发组分的蒸气分子通过膜孔从高温侧向低温侧扩散，并冷凝；其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的。 膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程。属热驱动膜过程。 实现MD需要有两个条件：①所用膜必须是疏水微孔膜（对分离水溶液而言）；②膜两侧要有一定的温度差存在，以提供传质所需的推动力。 膜蒸馏示意图 整个传递过程包括三个步骤： 1）高温侧蒸发； 2）蒸气分子通过疏水膜孔进行传递； 3）低温低冷凝。 特点： 该过程几乎是在常压下进行的，设备简单，操作容易，在技术力量比较薄弱的地区也有实现的可能性； 在该过程和运行中，无需把溶液加热到沸点，只要使膜两侧维持适当的温差就可以。这就有可能利用太阳能、地热及温泉等廉价的天然能源以及工厂的余热等； 在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，只有水蒸气能透过膜孔，所以膜蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段； 该过程可以用来处理极高浓度的水溶液； 膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收的形式，并具有以高效率的小型组件构成大规模生产体系的灵活性。 膜蒸馏的弱点： 膜蒸馏是一个有相变的膜过程，汽化潜热降低了热能的利用率，所以在组件的设计上必须考虑到潜热的回收。与其他膜过程相比，膜蒸馏在有廉价能源可利用的情况下才更有实用意义； 膜蒸馏与制备纯水的其他膜过程相比通量较小，所以目前尚未实现在工业生产中应用，如何提高膜蒸馏的通量也就成了一个重要的研究课题； 膜蒸馏采用疏水性微孔膜，与亲水膜相比在膜材料和制备工艺的选择方面都十分有限。 膜蒸馏用膜材料 应满足疏水性和多孔性两个要求，以保证水不会渗入到微孔内和具有较高的通量 近年来，膜蒸馏过程的膜材料的研究开发集中于三种膜材料，即 聚四氟乙烯（PTFE） 聚偏氟乙烯（PVDF） 聚丙烯（PP） 海水或苦咸水的淡化 强酸、强碱中水的分离 甘蔗榨汁液的浓缩 人参露和洗参水的分离浓缩 分离提纯天然盐水中的食盐和芒硝 超纯水的制备 废水的处理 共沸混合物及有机溶液的分离 化学物质的浓缩和回收 相同点 使用的也是疏水性微孔膜，膜两侧也是不润湿膜孔的水溶液，且也是利用膜两侧的蒸汽压差将料液侧水蒸汽传递到膜的另一侧 2.渗透蒸馏 不同点 膜蒸馏两侧有压差是由膜两侧的温度差产生的，而渗透蒸馏两侧的压差是由腊两侧溶液的渗透压产生的 与膜蒸馏相比 应用 膜的一侧是含盐量很低的稀溶液，另一侧为电解质浓溶液，这样即可对低盐溶液进行脱水浓缩。该方法特别适用于新鲜牛奶、水果汁等热敏物质的脱水浓缩 3.膜反应器 膜反应器(MR)：依靠膜的功能、特点改变反应进程，提高反应效率的设备或系统 膜的功能 分离功能 ：选择性透过不同物质的能力 载体功能 ：作为催化剂或生物催化剂的载 体，用于制备具有催化活性的功能膜； 分隔功能和复合功能 分隔功能是指将系统分隔为独立的依靠膜相关联的两部分；复合功能是指利用复合技术制备出具有不同功能的功能型复合层膜系统。 膜反应器类型 膜催化反应器(MCR)——将膜分离与催化反应结合，可突破化学平衡的限制，提高反应转化率。 膜生物反应器(MBR)——将膜分离与生物反应结合，可控制产物抑制作用，回收生物催化剂，提高生化反应转化率。 典型的膜反应器 胶质 果胶酶 半乳糖醛 膜反应器所用膜材料 无机催化膜反应器中的钯膜反应器，用真空蒸镀法或飞溅涂膜法使钯超薄覆盖于无机陶瓷多孔膜的表面上，形成Pd-多孔陶瓷复合膜。 有机催化膜反应器中酶膜反应器的膜材料常用聚砜、芳香聚酰胺；膜生物反应器常用聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚 偏氟乙烯等。 膜反应器应用 钯膜反应器的应用：由天然气或CO制造氢；环已烷的脱氢；低级石蜡族烷烃的芳构化。 酶膜反应器的应用：蔗糖的水解；生物大分子水解；低聚肽合成；手性化合物的生产研究；辅酶的再生；酶法生产L-氨基酸。 膜生物反应器的应用：细胞循环发酵；动/植物细胞培养；城市污水和工业废水的处理。 浙江大学凯华公司MBR工程1 浙江大学凯华公司MBR工程2 浙江大学凯华公司MBR工程3 MBR实际上是一种膜分离与活性污泥法组合的新型污水处理技术. 5.膜控制释放 概念： 控制释放就是将药物或其他生物活性物质和基材（通常为高分子材料）结合在一起，使药物通过扩散等方式在一定的时间内，以某一速率释放到环