膜分离及课件.pptxVIP

第一部分：膜分离技术;1 膜分离技术概念;1.1 膜; 膜的特性： ◆ 不管膜多薄, 它必须有两个界面。这两个界面分别与两侧的流体相接触 ◆ 膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种或几种物质透过，而不允许其它物质透过。 ;1.2 膜分离应用特点;2 膜分离技术的类型;2 膜分离技术的类型;微滤（ microfiltration MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm之间； 超滤（ ultrafiltration UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02 μm，分离推动力仍为压力差，膜只阻挡大分子，大分子的渗透压不明显。适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质； 纳滤（NF)：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm；;反渗透（ reverse osmosis， RO）：在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩。是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而称为反渗透）； 电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。;膜分离法;;静压差膜分离小结;反渗透、超滤和微孔过滤技术的原理和操作特点比较;4 膜的分类;5 膜材料的特性;5.1各种膜材料;6 超滤技术;6.2 超滤膜的特点;平板式膜组件;管式膜组件;螺旋卷式膜组件;中空纤维式膜组件; 中空纤维状超滤膜的外径为0.5～2μm。特点是直径小，强度高，不需要支撑结构，管内外能承受较大的压力差。此外，单位体积中空纤维状超滤膜的内表面积很大，能有效提高渗透通量。 制备超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纤维素等。超滤膜的工作条件取决于膜的材质，如醋酸纤维素超滤膜适用于pH = 3～8，三醋酸纤维素超滤膜适用于pH = 2～9，芳香聚酰胺超滤膜适用于pH = 5～9，温度0～40℃，而聚醚砜超滤膜的使用温度则可超过100℃。;6.3 超滤膜技术应用领域;（1）纯水的制备。超滤技术广泛用于水中的细菌、 病毒和其他异物的除去，用于制备高纯饮用水、电 子工业超净水和医用无菌水等。 （2）汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。汽 车、家具等制品的电泳涂装淋洗水中常含有1％～2 ％的涂料（高分子物质），用超滤装置可分离出清 水重复用于清洗，同时又使涂料得到浓缩重新用于 电泳涂装。 （3）食品工业中的废水处理。在牛奶加工厂中用超 滤技术可从乳清中分离蛋白和低分子量的乳糖。;（4）果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可除去果汁的果胶和酒中的微生物等杂质，使果汁和酒在净化处理的同时保持原有的色、香、味，操作方便，成本较低。 （5）在医药和生化工业中用于处理热敏性物质，分离浓缩生物活性物质，从生物中提取药物等。如蛋白质、酶、病毒等溶液的浓缩、分离和纯化。 （6）造纸厂的废水处理。;7 微孔过滤技术; 微孔膜具有开放式的网格结构，形成机理为： 制膜液成膜后，溶剂首先从膜表面开始蒸发，形成 表面层。表面层下面仍为制膜液。溶剂以气泡的形 式上升，升至表面时就形成大小不等的泡。这种泡 随着溶剂的挥发而变形破裂，形成孔洞。此外，气 泡也会由于种种原因在膜内部各种位置停留，并发 生重叠，从而形成大小不等的网格。 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。 ;7.3 微孔膜的特点; ③ 无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～50μm之间，因而吸附量很少，可忽略不计。 ④ 无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。 微孔膜的缺点： ① 颗粒容量较小，易被堵塞； ② 使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工作。;7.4 微孔过滤技术应用领域; （3）气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、 纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生物，都可借助微孔膜去除。 （4）食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类进行过滤，可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微生物，提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度，延长存放期。由于是常温操作，不会使酒类产品变味。;（5）药物的除菌和除微粒。以前药物的灭菌主要采用热压法。但是热压法灭菌时，细菌的尸体仍留