現(xiàn)代化工分離過程ppt課件(完整版)
【正文】 高過程效率； （ 4）通常在溫和條件下進行，特別適用于熱敏性物質(zhì)分離； （ 5）適用于特殊溶液體系分離，如共沸物或近沸物； （ 6）膜性能可靈活調(diào)節(jié)； （ 7）膜組件簡單，可連續(xù)操作，易與其它過程耦合，易于自控和維修，易于放大。 ? 在膜面上始終存在著一層純水層，其厚度可為幾個水分子的大小 。 在超濾和微濾中，處理的是高分子或膠體溶液，濃度高時會在膜面上形成凝膠層，增大了阻力而使通量降低。因濃縮液中溶質(zhì)含量較原料液高，所以透過液的質(zhì)量有所下降 。 MF滲透通量 ? Jw=?P/ (R m+Rg ) ? ?P 操作壓差 ? Rm：膜阻力 ? Rg：膜上沉淀物的阻力＝ αV ?P ? 微濾應用 1) 除去水 /溶液中的細菌和其它微粒； 2) 除去組織液、抗菌素、血清、血漿蛋白質(zhì)等多種溶液中的菌體； 3) 除去飲料、酒類、醬油、醋等食品中的懸濁物、微生物和異味雜質(zhì)。 ?蛋白、酶、 DNA的濃縮 ?脫鹽 /純化 ?梯度分離（相差 10倍） ?清洗細胞、純化病毒 ?除病毒、熱源 微濾和超濾的分離機理 ? 一般認為是簡單的篩分過程，大于膜表面毛細孔的分子被截留，相反，較小的分子則能透過膜。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來。 ： 對 Na+和 Cl 等單價離子的截留率較低，但對 Ca2+、 Mg2+、 SO42截留率高，對色素、染料、抗生素、多肽和氨基酸等小分子量（２ 001000）物質(zhì)可進行分級分離，實現(xiàn)高相對分子量和低相對分子量有機物的分離， （ Donnan）效應： 納濾膜本體帶有電荷性，對相同電荷的分子（陽離子）具有較高的截留率。 。 納米膜的分離機理 ? 納濾膜由于截留分子量介于超濾與反滲透之間，同時還存在 Donnan效應，廣泛應用于制藥、食品等行業(yè)中。 ?納濾分離范圍介于反滲透和超濾之間，截斷分子量范圍約為 MWCO300～ 1000 ，能截留透過超濾膜的那部分有機小分子，透過無機鹽和水。 ?超濾過程的傳質(zhì)模型 ?篩子模型 ?溶劑的滲透通量： ?溶質(zhì)的滲透通量： 水的滲透通量： ?細孔模型 滲濾 ? 目的是將雜質(zhì)或是固體有效成分從液體中分離出來。其截斷分子量一 般為6000到 50萬，孔徑為幾十 nm，操作壓 。 這種方式得到的濃縮液由于經(jīng)過多段流動，壓力損失較大，生產(chǎn)率下降，為此需增設高壓泵 。推動力 ↑Jw↑，但是膜有一定的耐溫限制、 ? 料液速度 u u↑，傳質(zhì)系數(shù) K↑，濃差極化比減小， Jw↑， 能耗大 ? 料液的濃縮程度 ? 濃縮程度 ↑，水的回收率 ↑， ?π↑ 推動力 ↓ Jw↓，且會引起膜污染 ? 膜材料與結(jié)構(gòu) ? 這是決定 RO的基本因素 ? 改善濃差極化對策： 提高膜面剪切力，減少邊界層厚度， Km? Km 與流速、液體黏度、通道的水力直徑和長度有關(guān) 措施： ① 錯流； ② 進料流速 ↑； ③湍流程度提高，設備改進： a. 小型設備裝攪拌； b. 裝湍流促進器； c. 對料液施加脈沖，以不恒定的線速度進料 。 (a)膜表面對水的優(yōu)先吸附 優(yōu)先吸附毛細孔流動模型圖 如果毛細孔直徑恰等于 2倍純水層的厚度，則可使純水的透過速度最大，而又不致令鹽從毛細孔中漏出，即同時達到最大程度的脫鹽 。 ? 滲透壓： 滲透過程達平衡時半透膜兩側(cè)形成的壓差 ?。 內(nèi)壓管式： 多孔管 膜 料液 外壓管式： 料液 內(nèi)壓式：膜涂在管內(nèi)，料液由管內(nèi)走； 外壓式：膜涂在管外，料液由管外間隙走。濃縮液從另一孔道流出收集。 ? 膜分離過程的 主要缺點 是 : 濃差極化和膜污染、膜壽命短、放大因子呈線性。 膜分離的特點 ? ① 操作在常溫下進行； ? ② 是物理過程 ， 不需加入化學試劑； ? ③ 不發(fā)生相變化 （ 因而能耗較低 ） ； ? ④ 在很多情況下選擇性較高； ? ⑤ 濃縮和純化可在一個步驟內(nèi)完成； ? ⑥ 設備易放大 ， 可以分批或連續(xù)操作； ? ⑦ 膜的性能可以靈活調(diào)節(jié)； ? ⑧ 適用廣泛； （ 有機物或無機物的分離 、 特殊溶液體系如共沸物的分離 ） 。 ? 舉例： 閃蒸和部分冷凝、普通精餾、萃取精餾、共沸精餾、吸收、解吸 (含帶回流的解吸和再沸解吸 )、結(jié)晶、凝聚、浸取、吸附、離子交換、泡沫分離、區(qū)域熔煉等。分離過程在化工類型工業(yè)領(lǐng)域中可謂無所不在。在化學工業(yè)、石油煉制和材料加工工業(yè)等化工類型工業(yè)領(lǐng)域，分離過程可以定義為藉助于物理、化學或電學推動力實現(xiàn)從混合物中選擇性地分離某些成分的過程。 MSA 可以只與混合物中的一個或幾個組分部分互溶，常是某一相中濃度最高的組分。 ? 根據(jù)推動力的不同，膜分離有下列幾種： – ?濃度差：擴散滲析（分離離子、小分子） – ?電位差：電滲析（分離離子） – ?壓力差：反滲透 (RO, reverse osmosis) ? 納濾 (NF,nanofiltration) ? 超濾 (UF,ultrafiltration) ? 微濾 (MF,microfiltration) 影響膜滲透能力的因素： ? 滲透組分分子的大小、形狀、化學性質(zhì) ? 膜的物理化學性質(zhì) ?
教學課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1