【文章內容簡介】 滲透邊的分壓下降 液膜 (L) Liquid Membrane 液體保存在多孔膜中 鹽、生理活性物質的分離 濃度差 膜的分類（ Classification of membrane） 膜 生物膜 合成膜 無機膜 固體膜 液膜 有機膜 不對稱膜 多孔膜 無孔膜 不對稱膜 對稱膜 轉相膜 復合膜 按來源分類 按制造方法分類 按形態(tài) /結構分類 按材料分類 膜的材質與種類 材料 特點 纖維素 二醋酸纖維素 (CDA)、三醋酸纖維素 (CTA)、硝化纖維素 (CN)，混合纖維素 (CNCA)、乙基纖維素 (EC)等。 成孔性、親水性好、價廉易得，使用溫度范圍較廣，可耐稀酸，不適用于酮類，酯類、強酸和堿類等液體的過濾。 聚酰胺 尼龍 6(NY6)、尼龍 66(NY66)、芳香聚酰胺 (PI)、芳香聚酰胺酰肼 (PPP)、聚苯砜對苯二甲酰 (PSA) 具親水性能，較耐堿而不耐酸，在酮、酚、醚及高相對分子質量醇類中，不易被浸蝕，孔徑型號也較多。 聚砜 聚砜 (PS)、聚醚 砜 (PES)微 濾膜 具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，耐輻射，機械強度較高。 含氟材料 聚偏氟乙烯膜 (PVDF)、聚四氟乙烯膜 (PTFE)、聚全氟磺酸 化學穩(wěn)定性好， 耐高溫。如 PTFE膜， － 40～ 260oC，可耐強酸，強堿和各種有機溶劑。具疏水性，可用于過濾蒸氣及腐蝕性液體。 膜的材質與種類 材料 特點 聚烯烴 聚丙烯 (PP)、聚乙烯拉伸式微孔膜、聚丙烯纖維式深層過濾膜 化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿和有機溶劑，價格便宜，但孔徑分布寬。商品膜有平板式和中空纖維式多種構型，孔徑規(guī)格 (從 ~70 ?m)。 聚碳酸酯 主要用于制備核孔微孔膜。核孔膜孔非常均勻，厚度 5～ 15?m。制造工藝較復雜，價格高，應用受到限制。 無機材料 如陶瓷微孔膜，玻璃微孔膜，各類金屬微孔膜等。 具有耐高溫、耐有機溶劑、耐生物降解等優(yōu)點，特別在高溫氣體分離和膜催化反應器及食品加工等行業(yè)中有良好的應用前景。 幾種膜的結構（斷面電鏡照片） 轉相膜： 表面層和支撐層由同種聚合物構成 聚酰胺轉相膜 幾種膜的結構（斷面電鏡照片） 非對稱膜： 是指在滲透方向上結構不均勻的膜，由兩層組成，表層極薄，為微孔直徑極小或無孔的活性層（起分離作用），支撐層孔徑較大，空隙率較高（不起分離作用）。傳質阻力主要在極薄的表面層，其通量比對稱膜大很多。 不對稱超濾膜 幾種膜的結構（斷面電鏡照片） 無機膜： 制膜材料主要是金屬、金屬氧化物、多孔玻璃、陶瓷等無機物。與有機膜相比，無機膜具有耐高溫，不可壓縮，耐有機溶劑，透過量大，污染較少，孔徑分布較窄和壽命長等優(yōu)點，缺點是膜脆易碎，設備費用大。 不對稱陶瓷膜 陶瓷膜表面 SEM照片 幾種膜的結構（斷面電鏡照片） 納米管膜 膜的分離性能參數 除了描述膜結構中如孔徑分布，最大孔徑等孔的特性參數以外，其分離性能主要用膜的分離因素和膜的通量來表示 截留系數（ Rejection coefficient） R Cf —— 料液中某組分的濃度； Cp —— 透過液中該組分的濃度； R —— 該組分的截留系數。 fpfCCCR ??名義分子量分割（ MWCO） Nominal molecular weight cutoff 是指 R = 那種組分的分子量 ， 表示分子量大于或等于MWCO的分子基本上都能夠被截留 。 膜分離的原理大多為對不同的微粒的選擇透過 ， 故分離效率通常都很高 。 相對于蒸餾等分離過程 ， 膜分離的分離系數要大得多 。 膜分離過程的特點 分離效率高 膜分離過程中 ， 被分離的物質大都不發(fā)生相變 ， 與蒸發(fā) ， 蒸餾相比 ， 操作所需能耗很小 。 能 耗 低 膜分離設備本身沒有運動部件 ， 且操作溫度和壓力不高 。 操作的可靠性主要取決于膜的性能 。 膜分離過程的操作十分簡便 ， 從啟動到得到產品所需時間較短 ， 故可以頻繁地啟停 。 可 靠 性 膜分離設備的性能不受處理量大小的影響 ， 即單位生產能力與分離效率 ， 設備單價及操作費用關系不大 。 規(guī)模可任意變化 限制膜分離過程廣泛使用的一個重要因素。膜污染使膜的透過速率不斷降低，且使低分子量溶質（鹽）的截留率增加，而最終使流動通道堵塞。所以制造不易發(fā)生膜污染的分離膜是非常重要的。 膜污染（ Membrane fouling） 1. 膜被壓實，從而使膜的通道減少。反滲透過程中，由于操作壓差較大，故這一因素的影響較為明顯。膜被壓實本不是真正意義上的膜污染，但因其與膜污染有同樣的效果，故也歸于此； 2. 膜孔的有效直徑因被某些溶質阻塞而減小，或部分孔道被完全堵塞； 3. 膜表面附著一層凝膠層。 形成原因 膜污染（ Membrane fouling） 解決方法 1. 選好膜的種類，考慮包括親水性、荷電性、膜孔結構；必要時可對膜表面進行改性； 2. 選擇適宜的膜組件，以保持較好的流動狀態(tài)（流速適當大）； 3. 對料液進行必要的預處理，例如預過濾，預滅菌及調節(jié)適當的 pH值等； 4. 適時清洗，可以進行反沖（ back flush）和化學清洗（無機酸、有機酸，螯合劑）。但應注意頻繁的清洗會影響膜的壽命； 5. 外加場控制，如電場、離心力場和超聲場。 假設溶液透過膜的過程可視為流體以層流的方式通過曲折的毛細管的流動 ， 其處理方式與過濾相似 。對微濾 ， 超濾等過程可用此模型 。 膜內傳質的模型 流體流動模型 氣體分子運動平均自由程大于毛細管管徑 ，則氣體分子的擴散阻力取于分子與管壁之間的碰撞 (Knudsen擴散 )。 氣體