膜分離技術(shù)簡介ppt課件(已修改)
2025-01-27 08:58 本頁面
【正文】 1 2022年 3月 膜分離技術(shù)簡介 2 目錄 ?1 膜技術(shù)概述 ?2 膜分離裝置 ?3 極化、污染現(xiàn)象和控制 ?4 典型的膜分離技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域 ?5 膜工程前沿技術(shù) 3 1 膜技術(shù)概述 4 基本概念 (Membrane)是什么？有何特性？ 膜是具有選擇性分離功能的材料。 利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于，膜可以在分子級范圍內(nèi)進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米或納米級，依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜 等等。 膜上游 膜 膜下游 選擇性膜 5 膜分離的優(yōu)點 在常溫下進行 有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質(zhì)，如醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮 無相態(tài)變化 保持原有的風味，能耗低，其費用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的 1/31/8 無化學變化 典型的物理分離過程，不用化學試劑和添加劑，產(chǎn)品不受污染 選擇性好 可在分子級內(nèi)進行物質(zhì)分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能 適應(yīng)性強 處理規(guī)模可大可小，可以連續(xù)也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化 6 膜分離技術(shù)發(fā)展簡史 膜在大自然中，特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的，但我們?nèi)祟悓λ恼J識、利用、模擬直至現(xiàn)在人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的。我國膜科學技術(shù)的發(fā)展是從 1958年研究離子交換膜開始的。 60年代進入開創(chuàng)階段。 1965年著手反滲透的探索， 1967年開始的全國海水淡化會戰(zhàn)，大大促進了我國膜科技的發(fā)展。 70年代進入開發(fā)階段，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發(fā)出來， 80年代跨入了推廣應(yīng)用階段。 80年代又是氣體分離和其他新膜開發(fā)階段。 7 膜的分類 a. 按膜的材料分類 類 別 膜材料 舉 例 纖維素酯類 纖維素衍生物類 醋酸纖維素，硝酸纖維素，乙基纖維素等 非纖維素 酯類 聚砜類 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚酰 (亞 )胺類 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亞胺等 聚酯、烯烴類 滌綸，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 含氟 (硅 )類 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 其他 殼聚糖，聚電解質(zhì)等 8 b. 按膜的分離原理及適用范圍分類 根據(jù)分離膜的分離原理和推動力的不同，可將 其分為微孔膜、超過濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲 析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。 c. 按膜的形態(tài)分類 按膜的形狀分為平板膜 (Flat Membrane)、管式膜 (Tubular Membrane)和中空纖維膜 (Hollow Fiber)。 9 d. 按膜的結(jié)構(gòu)分類 按膜的結(jié)構(gòu)分為： 對稱膜 (Symmetric Membrane) 非對稱膜 (Asymmetric Membrane) 復合膜 (Composite Membrane) 10 膜分離過程的類型 分離膜的基本功能是從物質(zhì)群中有選擇地透過或輸送特定的物質(zhì)，如顆粒、分子、離子等?；蛘哒f，物質(zhì)的分離是通過膜的選擇性透過實現(xiàn)的。幾種主要的膜分離過程及其傳遞機理如表 2所示。 11 表 2 幾種主要分離膜的分離過程 膜過程 推動力 傳遞機理 透過物 截留物 膜類型 微濾 壓力差 顆粒大小形狀 水、溶劑溶解物 懸浮物顆粒 纖維多孔膜 超濾 壓力差 分子特性大小形狀 水、溶劑小分子 膠體和超過截留分子量的分子 非對稱性膜 納濾 壓力差 離子大小及電荷 水、一價離子、多價離子 有機物 復合膜 反滲透 壓力差 溶劑的擴散傳遞 水、溶劑 溶質(zhì)、鹽 非對稱性膜復合膜 12 膜過程 推動力 傳遞機理 透過物 截留物 膜類型 滲析 濃度差 溶質(zhì)的擴散傳 遞 低分子量物、離 子 溶劑 非對稱性膜 電滲析 電位差 電解質(zhì)離子的 選擇傳遞 電解質(zhì)離子 非電解質(zhì)， 大分子物質(zhì) 離子交換膜 氣體分離 壓力差 氣體和蒸汽的 擴散滲透 氣體或蒸汽 難滲透性氣 體或蒸汽 均相膜、復合膜，非對稱膜 滲透蒸發(fā) 壓力差 選擇傳遞 易滲溶質(zhì)或溶劑 難滲透性溶 質(zhì)或溶劑 均相膜、復合膜，非對稱膜 液膜分離 濃度差 反應(yīng)促進和 擴散傳遞 雜質(zhì) 溶劑 乳狀液膜、支撐液膜 續(xù)上表 13 膜材料 用作分離膜的材料包括廣泛的天然的和人工合 成的 有機高分子材料 和 無機材料 。 原則上講，凡能成膜的高分子材料和無機材料 均可用于制備分離膜。但實際上，真正成為工業(yè)化 膜的膜材料并不多。這主要決定于膜的一些特定要 求，如分離效率、分離速度等。此外，也取決于膜 的制備技術(shù)。 14 15 目前，實用的有機高分子膜材料有： 纖維素酯 類、聚砜類、聚酰胺類及其他材料 。從品種來說， 已有成百種以上的膜被制備出來，其中約 40多種已 被用于工業(yè)和實驗室中。據(jù)粗略統(tǒng)計，纖維素酯類 膜占 53％，聚砜膜占 ％，聚酰胺膜占 ％，其 他材料的膜占 2％，可見纖維素酯類材料在膜材料中 占主要地位。 16 a. 纖維素酯類膜材料 纖維素是由幾千個 椅式構(gòu)型的葡萄糖基通過 1, 4— β— 甙鏈 連接起來的天然線性高分子化合物， 其結(jié)構(gòu)式為： OHOHO HHO H HO HHC H 2 O H HHO H HO HHOC H 2 O HOOHOHO HHO H HO HHC H 2 O HHHHO H HO HHOC H 2 O HHn _ 2217 從結(jié)構(gòu)上看，每個葡萄糖單元上有三個羥基。
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