【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(zhì)的分離 濃度差 膜的分類（ Classification of membrane） 膜 生物膜 合成膜 無(wú)機(jī)膜 固體膜 液膜 有機(jī)膜 不對(duì)稱膜 多孔膜 無(wú)孔膜 不對(duì)稱膜 對(duì)稱膜 轉(zhuǎn)相膜 復(fù)合膜 按來(lái)源分類 按制造方法分類 按形態(tài) /結(jié)構(gòu)分類 按材料分類 膜的材質(zhì)與種類 材料 特點(diǎn) 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(jià)廉易得，使用溫度范圍較廣，可耐稀酸，不適用于酮類，酯類、強(qiáng)酸和堿類等液體的過(guò)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(duì)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(duì)分子質(zhì)量醇類中，不易被浸蝕，孔徑型號(hào)也較多。 聚砜 聚砜 (PS)、聚醚 砜 (PES)微 濾膜 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，耐輻射，機(jī)械強(qiáng)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(xué)穩(wěn)定性好， 耐高溫。如 PTFE膜， － 40～ 260oC，可耐強(qiáng)酸，強(qiáng)堿和各種有機(jī)溶劑。具疏水性，可用于過(guò)濾蒸氣及腐蝕性液體。 膜的材質(zhì)與種類 材料 特點(diǎn) 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(guò)濾膜 化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿和有機(jī)溶劑，價(jià)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(gòu)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(fù)雜，價(jià)格高，應(yīng)用受到限制。 無(wú)機(jī)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(jī)溶劑、耐生物降解等優(yōu)點(diǎn)，特別在高溫氣體分離和膜催化反應(yīng)器及食品加工等行業(yè)中有良好的應(yīng)用前景。 幾種膜的結(jié)構(gòu)（斷面電鏡照片） 轉(zhuǎn)相膜： 表面層和支撐層由同種聚合物構(gòu)成 聚酰胺轉(zhuǎn)相膜 幾種膜的結(jié)構(gòu)（斷面電鏡照片） 非對(duì)稱膜： 是指在滲透方向上結(jié)構(gòu)不均勻的膜，由兩層組成，表層極薄，為微孔直徑極小或無(wú)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(zhì)阻力主要在極薄的表面層，其通量比對(duì)稱膜大很多。 不對(duì)稱超濾膜 幾種膜的結(jié)構(gòu)（斷面電鏡照片） 無(wú)機(jī)膜： 制膜材料主要是金屬、金屬氧化物、多孔玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)物。與有機(jī)膜相比，無(wú)機(jī)膜具有耐高溫，不可壓縮，耐有機(jī)溶劑，透過(guò)量大，污染較少，孔徑分布較窄和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是膜脆易碎，設(shè)備費(fèi)用大。 不對(duì)稱陶瓷膜 陶瓷膜表面 SEM照片 幾種膜的結(jié)構(gòu)（斷面電鏡照片） 納米管膜 膜的分離性能參數(shù) 除了描述膜結(jié)構(gòu)中如孔徑分布，最大孔徑等孔的特性參數(shù)以外，其分離性能主要用膜的分離因素和膜的通量來(lái)表示 截留系數(shù)（ Rejection coefficient） R Cf —— 料液中某組分的濃度； Cp —— 透過(guò)液中該組分的濃度； R —— 該組分的截留系數(shù)。 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(duì)不同的微粒的選擇透過(guò) ， 故分離效率通常都很高 。 相對(duì)于蒸餾等分離過(guò)程 ， 膜分離的分離系數(shù)要大得多 。 膜分離過(guò)程的特點(diǎn) 分離效率高 膜分離過(guò)程中 ， 被分離的物質(zhì)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(shè)備本身沒(méi)有運(yùn)動(dòng)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(guò)程的操作十分簡(jiǎn)便 ， 從啟動(dòng)到得到產(chǎn)品所需時(shí)間較短 ， 故可以頻繁地啟停 。 可 靠 性 膜分離設(shè)備的性能不受處理量大小的影響 ， 即單位生產(chǎn)能力與分離效率 ， 設(shè)備單價(jià)及操作費(fèi)用關(guān)系不大 。 規(guī)?？扇我庾兓? 限制膜分離過(guò)程廣泛使用的一個(gè)重要因素。膜污染使膜的透過(guò)速率不斷降低，且使低分子量溶質(zhì)（鹽）的截留率增加，而最終使流動(dòng)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(shí)，從而使膜的通道減少。反滲透過(guò)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(shí)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(zhì)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(jié)構(gòu)；必要時(shí)可對(duì)膜表面進(jìn)行改性； 2. 選擇適宜的膜組件，以保持較好的流動(dòng)狀態(tài)（流速適當(dāng)大）； 3. 對(duì)料液進(jìn)行必要的預(yù)處理，例如預(yù)過(guò)濾，預(yù)滅菌及調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)?pH值等； 4. 適時(shí)清洗，可以進(jìn)行反沖（ back flush）和化學(xué)清洗（無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸，螯合劑）。但應(yīng)注意頻繁的清洗會(huì)影響膜的壽命； 5. 外加場(chǎng)控制，如電場(chǎng)、離心力場(chǎng)和超聲場(chǎng)。 假設(shè)溶液透過(guò)膜的過(guò)程可視為流體以層流的方式通過(guò)曲折的毛細(xì)管的流動(dòng) ， 其處理方式與過(guò)濾相似 。對(duì)微濾 ， 超濾等過(guò)程可用此模型 。 膜內(nèi)傳質(zhì)的模型 流體流動(dòng)模型 氣體分子運(yùn)動(dòng)平均自由程大于毛細(xì)管管徑 ，則氣體分子的擴(kuò)散阻力取于分子與管壁之間的碰撞 (Knudsen擴(kuò)散 )。 氣體