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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1、 分离 程 :是指根据混合物中不同 分 某些性 的差异, 分离 的作用将混合物分成两个或多个 成彼此不同的 物的 程。2、 膜分离 :利用膜 不同 分的 性渗透的原理来分离混合物的 程。3、 固膜分离 程包括 : 微 、 超 、 、 反渗透、 渗析、 气体分离、渗透汽化、 膜蒸 、 膜萃取、 膜吸收等。 用 : 海水淡化 , 超 水制 , 废水 理 , 果汁、 料、 酒等的除菌、 澄清 , 空气中氧氮分离 , 乙醇水的分离 , 血液透析4、制 有机高分子非 称膜的一种常 方法:相 化法 :高分子由液相 ( 溶 中 ) 固相 ,
2、其中最主要的是沉浸凝胶法 , 也叫 LS( Loeb-Sourirajan)法。5、 有机膜的 存 : 有机高分子膜易受到光、 、 空气 ( 氧气 ) 、 微生物等的作用使分离性能下降、 寿命降低 , 因此膜要避光 , 存温度在 5-30 。 期不用 一般 存在 菌液 ( 如 0.5 甲 溶液 ) 内 , 并定期更 菌液。6、 微 : ( 微孔 ) 是以静 差 推 力 , 利用微 膜的 ” 分 ” 作用 行分离的膜 程。 小于膜孔的物 膜 , 大于膜孔的粒子被阻 在膜面上 。7、 微 的操作模式 : ( 1) 端 ( 死端 ) 被截留 粒在膜表面形成 粒 ( 滤饼 ), 且随 的延 , 不断增
3、厚和 , 使 阻力增加 , 在操作 差不 的情况下 , 膜通量下降。操作是 歇的 , 要周期性地停下来清除 或更 膜。用于 理量小或固含量低的 候。( 2) 流 料液以切 方向流 膜表面( 与透 液成 流 ) , 料液流 膜表面 生的高剪切力可使沉 在膜表面的 粒 散返回主体流,从而被 出微 件。8、 微 分离机理 :( 1)膜表面截留 :机械截留 :截留比孔径大或相当的微粒 ( 分作用 ) 吸附截留架 截留表面截留易清洗 ,但 捕捉量相 少。 ( 2) 膜内部截留 :内部截留 , 捕捉量 多 ,但不易清洗。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。9、 超滤 (超过滤 )
4、 :以压力差为推动力的膜分离过程。在压差作用下,料液中的溶剂及小的溶质从高压料液侧透过超滤膜, 而尺寸比膜孔径大的溶质被膜截留。1、 膜的分类 : 从材料来源上可分为 : 天然膜和合成膜。合成膜又分为 : 无机膜和有机高分子膜。根据膜的结构可分为 : 多孔膜 ( 微孔膜 , 孔径 1nm 以上 ) 和致密膜 ( 均质膜、 无孔膜、 非多孔膜 , 孔径 1nm以下 ) 。按膜断面的物理形态可分为对称膜和非对称膜。 非对称膜由极薄的起分离作用的表面活性层和其下部的多孔支撑层构成。 非对称膜又分为转相膜 ( 由相转化法制成 , 其表面层和支撑层由同种材料构成 ) 和复合膜 ( 表面层和支撑层由两种不
5、同的材料制成 ) 。根据膜的形状可分为 : 平板膜、 管式膜、 中空纤维膜等。根据用途可分为 : 微滤膜、超滤膜、 纳滤膜、 反渗透膜、 渗透汽化膜、 气体分离膜、 离子交换膜、 渗析膜等。2、管式膜有内压式与外压式之分 : 对内压式 , 膜在支撑多孔管内壁 , 应用时进料在管内 , 透过物在管外 , 即管内压力高 , 管外压力低。外压式正好相反。9. 膜组件 : 可分为两种构造类型与五种结构形式 : ( 1) 板式膜 : 平板式膜组件 ( 螺旋 ) 卷式膜组件 ( 2) 管状膜 : 管式膜组件 毛细管膜组件 中空纤维膜组件。 其区别大致是管式膜 ( 支撑在多孔管上 10 毛细管膜 0.510
6、 中空纤维膜 O.5 将 2mm下称中空纤维膜10. 各种膜组件比较圆管式板框式螺旋卷式中空纤维式膜装填密度 (m2/m3)30300150500600l6001600030000每 m2 成本高高低低组件结构简单复杂较复杂较复杂膜更换方式更换膜 (内压 )或组件 (外压 )更换膜更换组件更换组件膜更换成本较低 (内压 )或较高 (外压 )较低较高较高流动形态湍流层流湍流层流抗污染能力很好好中差膜清洗难易(内压 )易(外压 )难易难难资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。料液预处理要求低较低较高高产生压降低中中高能否高压操作能够 ,有一定困难能够 , 有一定困能能难14
7、. 微滤膜的类型与特性 类型 : 对称型 : 通孔型、 网络型。非对称型特性 :孔径较为均一 , 过滤精度较高 , 平均孔径 ( 标称孔径 ) 是微滤膜的一项主要性能指标 , 也是选膜的依据之一。 孔隙率高 一般高达 70% 以上 , 每平方厘米约有 1071011 个孔 , 这类微孔膜的过滤速率比同等截留能力的滤纸至少快 40 倍。膜薄 厚度一般在 90150 m( 无机微滤膜例外 ), 这不但有利于增大过滤速率 , 而且可减少因液体被膜吸附而造成的损失。16. 微滤的应用 : a 医药方面 : 注射液、 抗生素、 疫苗、 血浆等的除菌、 除微粒。b 食品方面 : 饮用水、 果汁、 饮料、
8、啤酒、 白酒、 酱油等的除菌、 澄清。超纯水制备、 废水处理等 .c 作为反渗透等膜分离过程的预处理技术超滤 在膜表面及微孔内吸附;膜孔的堵塞。3. 超滤膜性能表征 : 纯水渗透速率 ( 水通量 ) 指单位时间单位膜面积上透过的纯水的体积 , 一般在 201000 (L/(m2 h) 之间 . 截留 ( 切割 ) 分子量一般定义为膜对标准物截留率为90% 时所对应的标准物的分子量,又叫标称截留分子量。截留率 ( Retention) :指被截留的溶质量占进料中溶质量的百分比。4. 超滤过程的浓差极化 : 超滤过程中 , 料液中溶质受到膜的截留而在膜面上积累 ,使得膜表面溶质浓度高于料液主体浓度
9、,即所谓的浓差极化。5. 浓差极化的影响 : 浓差极化增加了过滤阻力 , 减少了渗透通量 , 使低相对分子质量溶质的截留率升高 , 因而降低了选择性。浓差极化不可避免 , 但能够减轻 ,如提高料液流速或温度 ( 降低粘度、提高扩散系数 )、 增加湍动程度 (如采用卷式膜组件、在料液中投放玻璃小球 ) 、 外加电场或超声场等。 超滤胶体体系时 , 当膜面溶质浓度超过一定值即临界凝胶浓度时 , 膜面上将形成凝胶层一般凝胶层的形成是不可逆的 , 使膜的渗透速率显著降低 , 造成对膜的污染。6. 渗透速率影响因素 : ( 1) 料液浓度的影响 : 料液浓度增加 , 粘度升高 , 浓差极化加重 , 渗透
10、速率下降。 ( 2) 温度的影响 : 温度升高 , 粘度下降 , 扩散系数资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。增加 ,浓差极化减轻 ,渗透速率增加。 ( 3) (膜两边 ) 压差 ( 压降 ) 的影响7. 膜的污染与劣化 :(1) 膜的污染 ( MembraneFouling) 指物料中的微粒 或分子 , 由于与膜的物理 、化学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 ,使膜渗透速率下降的现象。膜污染后一般可经过清洗使其性能得到( 部分 ) 恢复。(2) 膜的劣化 (Degradation) 指膜自身发生不可逆转的变化引起膜性能变化的现象。导致
11、膜劣化的原因有化学、 物理、 生物三个方面。 化学劣化 : 膜材质的水解或氧化反应等造成。 物理劣化 : 膜的压密 ( 在高压下 ) 或干燥等造成。 生物劣化 : 微生物对膜的生物降解等造成。8. 影响膜污染的因素 : 膜的亲水性 : 亲水性膜不易污染 , 疏水性膜易污染。膜的荷电性 : 与膜同电荷的溶质不污染膜 , 反电荷溶质易污染。膜孔 : 孔径大易污染。膜组件 : 管式的不易污染 , 中空纤维式的易污染。 操作温度 : 温度升高 , 粘度下降 , 污染减少。但有些蛋白质的溶解度随温度升高而下降 , 因而增加膜污染。操作压力 : 压力过大可形成凝胶层 , 加重污染。料液流速 : 流速大有利
12、于减少污染。溶液 pH 值 : 影响溶质的荷电性、 溶解度等。9. 膜污染控制 : 膜及膜组件的合理选择。 料液预处理 : 絮凝、 离心、 过滤、 微滤等进行预处理。操作条件的控制。膜的清洗 : 水力学清洗 : 用水或透过液冲洗。机械清洗 : 如管式膜用海绵球、 刷子等擦洗。化学清洗 : 用酸液 ( 如 HCl) 、碱液 ( 如 NaOH) 、氧化剂 ( 如 NaOCl、H2O2、 O3)、 洗涤剂、螯合剂 (如 EDTA即乙二胺四乙酸 )、 杀菌剂 ( 如甲醛 , 清除微生物、 细菌的污染 ) 、 酶( 如蛋白酶清除蛋白质污染 ) 等清洗。以上方法结合。10. 胶束强化超滤 : 在废水中加入
13、离子型表面活性剂 , 使其浓度达到临界胶束浓度而形成胶束 ( 疏水基向内、 亲水基向外的缔合体 ) , 胶束具有增溶作用 , 非极性有机物被增溶在胶束的内核 , 而极性有机物和金属离子被增溶在胶束的外层资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。或表面 , 再利用超滤膜将胶束截留从而实现分离。11. 超滤的应用 : 化学工业 : 胶乳的回收与利用 , 油微粒的去除 , 染料、 表面活性剂、 油脂精制 , 水溶性聚合物的浓缩 ; 生物化工 : 发酵产品、 酶、 微生物菌体的分离、 精制 ; 医药 : 疫苗、 病毒、 核酸、 蛋白质、 激素、 多糖等的分离 , 热原去除 , 无菌
14、水制造 ; 机械 : 各种压延用油、 切削油的处理 , 各类油水分离 ; 纺染 : 纤维加工油剂的回收再利用 , 洗毛废水中回收羊毛脂 ;1. 反渗透 : 以压力差为推动力的膜分离过程 , 它能将溶剂 ( 一般是水 ) 与小分子溶质 ( 如无机盐、 金属离子、 小分子有机物等 ) 分开 , 其截留的溶质大小在 0.11 nm,最早用于海水、 苦咸水脱盐淡化。2. 渗透与反渗透 ( 1) 渗透 : 用一张只透过水而不透过盐的理想半透膜把水与盐水隔开 , 水分子在浓度差的推动下从纯水侧经过半透膜向盐水侧扩散 , 即是渗透现象。 ( 2) 反渗透 : 对处在渗透平衡状态的体系 , 如果在盐水侧加压
15、, 则盐水中水的化学位增大 , 破坏已形成的渗透平衡 , 则出现净的水分子从盐水侧经过半透膜向纯水侧扩散渗透 , 即反渗透。5. 反渗透分离机理 ( 当前主要有两种理论 ) : 优先吸附 - 毛细孔流理论 : 水优先吸附 , 在膜表面形成极薄的纯水层 ; 膜表面存在毛细小孔 , 水从中流到膜另一侧。 溶解 - 扩散理论 : 膜表面无孔 ; 水和溶质经过膜分为两步 : 先溶解于膜表面 , 再扩散经过膜 , 而且扩散是控制步骤。反渗透膜一般为非对称膜, 其表面活性层是无孔的 ,因而溶解 - 扩散理论更现实。6. 反渗透过程的浓差极化 ( 1) 浓差极化层 : 膜面盐浓度 C2 高于主体盐浓度 C1
16、的边界层。 C2/C1 称为浓差极化度。 ( 2) 浓差极化的影响 :a 、 提高了渗透压 , 降低了水通量 ; b、 增加了透盐率 , 降低了脱盐率 ; c、 导致膜上沉淀污染、 甚至出现结晶 , 增加了膜上阻力、 进一步降低了水通量。 ( 3) 减轻浓差极化 : 提高流速、 强化湍流、 提高温度 ( 降低粘度、 提高扩散系数 ) 。7. 反渗透膜的性能 : 透过性能透水率 ( 水通量 ) Jw=A( p- ) ( A 为膜的水渗透系数 )分离性能透盐率 (盐通量 )JS=B( C2-C3) ( B为膜的盐渗透系数 )资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。通量衰减系数
17、 ( 压密系数 )m有机高分子膜长期处于高压下会被压密, 造成透水率随时间不断下降。压密系数m 由下式定义 : JW1/JWt=tm( JW1为 1小时时的透水率 ,JWt 为 t 小时时的透水率 ) m 越小越好 ,一般要求 m0.03 (m=0.03时 , 一年后透水率为原来的 75左右 )8. 反渗透膜的污染与清洗 :(1) 膜的污染 :进料中存在的各种污染物在膜表面和内部沉积,造成系统性能( 脱除率和产水量 ) 下降。料液预处理、膜的定期清洗和消毒是减少、防治膜污染的主要措施。( 2) 料液预处理方法 :对悬浮物和胶体 :絮凝、 离心、 多介质过滤、 微滤、超滤等 ;对微生物 :杀菌消
18、毒 (如氯化杀菌 )。( 3)膜的清洗 :物理法 (水冲洗、机械擦洗)和化学法 (清洗剂清洗)。污染物清洗剂选择钙垢、 金属离子等无机以各种酸、结合EDTA(乙二胺四乙酸, 螯合剂 )除去物Si02 等胶体高pH值下以NH4F类结合EDTA及特种洗涤剂洗涤生物污染物有机物高 pH 值下EDTA清洗 , 用 Cl2 、CH20 、NaHS03、 NaOCl 、 过氧乙酸短期冲洗专用试剂 ,结合表面活性剂处理H2O2 、9. 反渗透的应用 : 制水 : 海水、 咸水的淡化 , 纯水、 锅炉、 医药用水制造。废水处理 : 石化废水处理、 回收 , 胶片废水中回收药剂 , 含油废水处理 , 染料废水中
19、染料和助剂的去除、 水回收利用。食品加工 : 果汁浓缩 , 糖液浓缩 ,蛋白质和氨基酸的回收、浓缩。1. 纳滤 : 以压力差为推动力的膜分离过程 , 也有人称为低压反渗透。 它截留的溶质大小在 1nm 左右 ( 15 nm) , 分子量在 1001000 左右 , 能将糖、 染料、 高价离子截留 , 而允许低价离子 ( 部分 ) 经过。纳滤膜为非对称膜 , 大多带负电( 如含 -COOH、 -SO3H 基团 ) , 溶质的电荷性、 溶液的 pH 影响膜分离性能。与反渗透比较 , 纳滤的通量较大 , 压差较低 , 单位滤液的成本较低。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
20、2. 纳滤分离机理 : 对不带电荷的物质 ( 如葡萄糖 ) , 主要是筛分效应 ; 对离子(如 Mg2)的分离 ,除筛分效应外 ,更重要的是电荷效应 ( 或 Donnan效应 ) 。3. 纳滤的应用 : 主要用于三种场合 ( 1) 对单价盐不要求有很高的截留率 ;( 2) 不同价态离子的分离 ; ( 3) 高相对分子质量与低相对分子质量有机物的分离。饮用水 :水的软化 ( 去除钙、镁等二价离子 ) 、 色度与有机物的脱除 ,比反渗透的通量大、 成本低。食品 : 乳清脱盐、 果汁浓缩、 酵母生产、 低聚糖的分离。医药 : 抗生素与维生素的生产、 多肽与氨基酸的分离 ( 氨基酸的净电荷随 pH 值
21、变 , 使荷电型纳滤膜对氨基酸的截留率随 pH 值变 ) 。废水处理 : 除去有机物、 色素、 高价盐 , 如造纸、 印染、 纺织、 电镀、 涂料、 制糖、 制药、 化工等生产废水及生活污水。1. 电渗析 : 是指在直流电场的作用下 ( 即电位差的推动下 ) , 溶液中带电离子选择性地透过离子交换膜的分离过程。 主要用于除去溶液中的电解质 ( 如海水的淡化 )2. 电渗析过程 ( 以 NaCl 水溶液为例 )在正、 负两电极之间交替地平行放置阳离子 (Cation) 交换膜 ( 简称阳膜 , 以 C 表示 ) 和阴离子 (Anion) 交换膜 ( 简称阴膜 , 以 A 表示 ) 。当向膜间引人NaCl 水溶液并通人直流电流时,在电位差的作用下Na和 Cl 将分别向阴极和阳极移动, Na 能够经过阳膜C 但不能经过阴膜A, 而 Cl 则相反 ,这样就在膜之间形成了交替排列的淡化室和浓缩室,实现了水的脱盐淡化。3. 离子交换膜离子交换膜是电渗析的关键。离子交换膜与离子交换树脂具有相同的化学结构,能够分为基膜和活性基团两大部分。基膜是具有立体网状结构的高分子化合物( 常见的是苯乙烯与二乙烯苯的共聚物 ) ,活性基团是由与基膜相连的固定离子( 固定基团 )和具有交换作用的解离离子 (反离子 )所组成。在水溶液中 ,解离离子溶于水溶液,使阴 (阳)膜孔内表面带正 (负)电 ,阴