《膜分離技術(shù)簡介》ppt課件-文庫吧
2024-12-31 08:58 本頁面
【正文】 在催化劑（如硫酸、高氯酸或氧化鋅）存在下，能 與冰醋酸、醋酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到二醋酸纖維 素或三醋酸纖維素。 C6H7O2 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH 18 醋酸纖維素是當(dāng)今最重要的膜材料之一。 醋酸纖維素性能穩(wěn)定，但在高溫和酸、堿存在下易發(fā)生水解。 纖維素醋類材料 易受微生物侵蝕， pH值適應(yīng)范圍較窄，不耐高溫和某些有機(jī)溶劑或無機(jī)溶劑 。因此發(fā)展了非纖維素酯類（合成高分子類）膜。 19 醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)示意圖 99％ 表皮層，孔徑 （ 8－ 10） 10－ 10m 過渡層，孔徑 200 10－ 10m 多孔層，孔徑 （ 1000－ 4000） 10－ 10m 1% 20 顯微鏡下膜的照片 21 b. 非纖維素酯類膜材料 常用于制備分離膜的合成高分子材料有 聚砜、聚酰胺、芳香雜環(huán)聚合物和離子聚合物 等。 22 聚砜類樹脂 具有良好的化學(xué)、熱學(xué)和水解穩(wěn)定 性，強(qiáng)度也很高， pH值適應(yīng)范圍為 1～ 13，最高使 用溫度達(dá) 120℃ ， 抗氧化性和抗氯性都十分優(yōu)良。因 此已成為重要的膜材料之一。 23 早期使用的聚酰胺是 脂肪族聚酰胺 ，如尼龍 — 尼龍 — 66等制成的中空纖維膜。這類產(chǎn)品對(duì)鹽水 的分離率在 80％～ 90％之間，但透水率很低，僅 ml/cm2h 。 以后發(fā)展了 芳香族聚酰胺 ，用它們制成的分離膜，pH適用范圍為 3～ 11，分離率可達(dá) ％（對(duì)鹽水），透水速率為 ml/cm2h 。長期使用穩(wěn)定性好。由于 酰胺基團(tuán)易與氯反應(yīng)，故這種膜對(duì)水中的游離氯有較高要求 。 24 常見材料的最高允許使用溫度 名稱 溫度 CA 聚酰胺 聚苯并咪唑 聚苯并咪唑酮 磺化聚苯醚 磺化聚砜 聚醚砜酮 40 35 90 70 70 120 160 25 ?無機(jī)膜多以 金屬及其氧化物 、 多孔玻璃 、 陶瓷 為材料。從結(jié)構(gòu)上可分為致密膜、多孔膜和復(fù)合非對(duì)稱修正膜三種。 26 膜的保存 分離膜的保存對(duì)其性能極為重要。主要應(yīng)防止 微生物、水解、冷凍對(duì)膜的破壞和膜的收縮變形 。 微生物的破壞 主要發(fā)生在醋酸纖維素膜； 而 水解和冷凍 破壞則對(duì)任何膜都可能發(fā)生。溫度、 pH值不適當(dāng)和水中游離氧的存在均會(huì)造成膜的水解。冷凍會(huì)使膜膨脹而破壞膜的結(jié)構(gòu)。 27 膜的收縮 主要發(fā)生在濕態(tài)保存時(shí)的失水。收縮變形使膜孔徑大幅度下降，孔徑分布不均勻，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成膜的破裂。當(dāng)膜與高濃度溶液接觸時(shí)，由于膜中水分急劇地向溶液中擴(kuò)散而失水，也會(huì)造成膜的變形收縮。 28 2 膜分離裝置 29 將膜、固定膜的支撐材料、間隔物或管式外殼等組裝成的一個(gè)單元稱為膜組件。膜組件的結(jié)構(gòu)及型式取決于膜的形狀 ,工業(yè)上應(yīng)用的膜組件主要有 中空纖維式、管式、螺旋卷式、板框式 等四種型式。管式和中空纖維式組件也可以分為內(nèi)壓式和外壓式兩種。 膜組件 (Membrane Module) 30 31 (1)、板框式 (PlateandFrame)膜組件 板框式是最早使用的一種膜組件。其設(shè)計(jì)類似于常規(guī)的板框過濾裝置 , 膜被放置在可墊有濾紙的多孔的支撐板上 ,兩塊多孔的支撐板疊壓在一起形成的料液流道空間 ,組成一個(gè)膜單元 ,單元與單元之間可并聯(lián)或串聯(lián)連接。不同的板框式設(shè)計(jì)的主要差別在于料液流道的結(jié)構(gòu)上。 32 33 (2)、管式 (Tubular)膜組件 管式膜組件有外壓式和內(nèi)壓式兩種。對(duì)內(nèi)壓式膜組件 ,膜被直接澆鑄在多孔的不銹鋼管內(nèi)或用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料管內(nèi)。加壓的料液流從管內(nèi)流過 ,透過膜的滲透溶液在管外側(cè)被收集。對(duì)外壓式膜組件 ,膜則被澆鑄在多孔支撐管外側(cè)面。加壓的料液流從管外側(cè)流過 ,滲透溶液則由管外側(cè)滲透通過膜進(jìn)入多孔支撐管內(nèi)。無論是內(nèi)壓式還是外壓式 ,都可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成串聯(lián)或并聯(lián)裝置。 34 35 (3)、螺旋卷式 (Spiral Wound)膜組件 目前 ,螺旋卷式膜組件被廣泛地應(yīng)用于多種膜分離過程。 膜、料液通道網(wǎng)、以及多孔的膜支撐體等通過適當(dāng)?shù)姆绞奖唤M合在一起 ,然后將其裝人能承受壓力的外殼中制成膜組件。通過改變料液和過濾液流動(dòng)通道的形式 ,這類膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可被設(shè)計(jì)成多種不同的形式。 36 37 (4)、中空纖維 (Hollow Fiber)膜組件 中空纖維膜組件的最大特點(diǎn)是單位裝填膜面積比所有其他組件大 , 最高可達(dá)到 30000m2/m3。中空纖維膜組件也分為外壓式和內(nèi)壓式。將大量的中空纖維安裝在一個(gè)管狀容器內(nèi) ,中空纖維的一端以環(huán)氧樹脂與管外殼壁固封制成膜組件。料液從中空纖維組件的一端流人 , 沿纖維外側(cè)平行于纖維束流動(dòng) ,透過液則滲透通過中空纖維壁進(jìn)入內(nèi)腔 ,然后從纖維在環(huán)氧樹脂的固封頭的開端引出 ,原液則從膜組件的另一端流出。 38 39 各種膜組件的傳質(zhì)特性和綜合性能的比較分別見下表。 40 濃差極化、污染現(xiàn)象和控制 41 濃 差 極 化 定 義 在膜分離操作中，所有溶質(zhì)均被透過液傳送到膜表面上，不能完全透過膜的溶質(zhì)受到膜的截留作用，在膜表面附近濃度升高。這種在膜表面附近濃度高于主體濃度的現(xiàn)象稱為濃度極化或濃差極化(concentration polarization)。 42 濃差極化特性 ◆ 它是一個(gè)可逆過程。只有在膜運(yùn)行過程中產(chǎn) 生存在，停止運(yùn)行，濃差極化逐漸消失。 ◆ 它與操作條件相關(guān)，可通過降低膜兩側(cè)壓差， 減小料液中溶質(zhì)濃度，改善膜面流體力學(xué)條件， 來減輕濃差極化程度，提高膜的透過流量。 43 ?膜表面附近濃度升高，增大了膜兩側(cè)的滲透壓差，使有效壓差減小，透過通量降低。當(dāng)膜表面附近的濃度超過溶質(zhì)的溶解度時(shí)，溶質(zhì)會(huì)析出，形成凝膠層。當(dāng)分離含有菌體、
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1