分离技术_刘宏伟part1解读.ppt

参考书 《现代分离技术》尹芳华 钟璟主编，化学工业出版社 《新型分离技术》陈欢林主编，化学工业出版社 《膜分离技术》赵黎明主编，中国纺织出版社 《新型萃取分离技术的发展和应用》，戴猷元主编，化学工业出版社 《电泳》何忠效 张树政主编，科学出版社 膜分离技术 以压力为驱动力：微滤、超滤、纳滤、反渗透等； 以浓度为驱动力：透析（渗透）、液膜分离、渗透气化、膜萃取、膜蒸馏等； 以电位差为驱动力：电渗析、膜电解、电泳等。 膜的种类 主要内容 第五章以浓度为推动力的膜分离 5.1透析 5.2液膜分离 第六章以电位差为推动力的膜过程 6.1电渗析 6.2.膜电解 6.3 电泳分离法 主要内容 第五章以浓度为推动力的膜分离 5.1透析 5.2液膜分离 第六章以电位差为推动力的膜过程 6.1电渗析 6.2.膜电解 6.3 电泳分离法 5.1 透析（dialysis） 5.1.1概述 5.1.2透析原理 5.1.3透析膜材料 5.1.4应用 5.1.1 透析概述 一些动物膜（如膀胱膜、羊皮纸），有分隔水溶液中某些溶质的作用。例如，食盐能透过羊皮纸，而糖、淀粉、树胶等则不能。如果用羊皮纸包裹一个穿孔杯，杯中盛满盐水，放在一个盛放清水的烧杯中，隔一段时间，会发现烧杯内的清水带有咸味，表明盐已经透过羊皮纸进入清水。如果把穿孔杯中的盐水换成糖水，则会发现烧杯中的清水不会带甜味。显然，如果把盐和糖的混合液放在穿孔杯内，并不断地更换烧杯中的清水，就能把穿孔杯中混合液内的食盐基本上都分离出来，使混合液中的糖和盐得到分离。这种方法其实就是透析，羊皮纸是一种半透膜。 5.1.1 透析概述 半透膜：指一类可以让小分子物质透过而大分子物质不能通过的薄膜的总称。分为两类： 中性膜：膜上不带电荷，依靠薄膜中“孔道”的大、小，按溶质粒径作选择，小分子能够透过膜上微孔而得到分离。是非对称膜。 离子交换膜：膜上带电荷，按离子的电荷性质做选择，阳离子交换膜易透过碱，阴离子交换膜易透过酸（见电渗析）。 截留分子尺寸： 工业 0.02μm 人工肾 0.005μm 5.1 透析（dialysis） 5.1.1概述 5.1.2透析原理 5.1.3透析膜材料 5.1.4应用 5.1.2 透析原理 原理： 透析是溶质依靠其在膜两侧液体中的浓度差与膜的孔径大小，从膜的进料侧通过透析膜流向透析液侧的过程。 透析是一种传质速率控制的膜过程，在浓度梯度为推动力下，是一股液流中的一种或多种溶质通过膜传递到另一液流中，最后达到原料液中溶质被脱除的过程。 在进料液流中，小分子溶质的透析速率要比大分子溶质大，如果透析液不被连续的更新，则膜两边的浓度会趋向平衡。 5.1.2 透析原理 溶解-扩散机理： J=KD△c/L J—传质速率； D—溶质通过膜的扩散系数； L—膜厚； △c—组分在膜两侧的浓度差； K—溶质在膜和溶液中的分配系数 DB=P/(cfi-cdi) DB —透析度 P—总传质量； cfi、cdi—单位长度料液和透析液的浓度 5.1 透析（dialysis） 5.1.1概述 5.1.2透析原理 5.1.3透析膜材料 5.1.4应用 5.1.3 透析膜材料 纤维素膜： 再生纤维素：如铜仿膜或铜氨膜、皂化纤维素膜、粘胶纤维素膜 纤维素膜衍生物：如醋酸纤维素膜(包括一、二、三取代等) 合成高分子聚合膜： 聚丙烯腈膜： 聚甲基丙烯酸甲酯膜 乙烯基乙烯醇共聚膜 聚砜膜 聚酰胺膜 聚酯聚合物合金膜 …… 5.1 透析（dialysis） 5.1.1概述 5.1.2透析原理 5.1.3透析膜材料 5.1.4应用 5.1.4 透析应用 工业应用：压榨(碱)液的回收、酒精饮料脱醇、酶和辅酶脱盐等 医学应用：血液透析、腹膜透析、结肠透析 实验室应用：蛋白、多肽、多糖等的纯化 工业应用 压榨(碱)液的回收： 在粘胶纤维生产中，压榨液约为纤维产量的18～22倍。压榨液的碱浓度为16％～17％，还含有大量的半纤维素、树脂和机械杂质。 透析法回收压榨液中NaOH中空纤维透析器的膜材料由聚乙烯醇制成。经预处理过的压榨液和软水分别由压榨液和软水进口管进入透析器，在膜的两侧反向流动，压榨液中的NaOH不断进入软水中。残余液出透析器后进入废液槽，经处理后排放。 工业应用 实验室应用 蛋白透析 protein dialysis protocol.doc 截留分子量（MWCO)：溶质的稀溶液体系下表观截留率为90%所对应的电中性有机物的相对分子量。 主要内容 第五章以浓度为推动力的膜分离 5.1透析 5.2液膜分离 第六章以电位差为推动力的膜过程 6.1电渗析 6.2.膜电解 6.3 电泳分离法 5.2 液膜分离 概述：液膜分离法又叫液膜萃取法，是一种