現(xiàn)代化工分離過(guò)程ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-31 05:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 最高 低 更換膜費(fèi)用 低 中等 最低 高 通量 較高 中等 /低 最高 /較高 較高 單位體積膜面積 m2/m3 差 (2030) 很好 (萬(wàn) 3萬(wàn) ) 好 /一般(400600) 好 (8001000） 保留體積 大 低 中等 中等 能耗 高 低 中等 中等 抗污染性 很好 差 好 /一般 好 /一般 ? 滲透系數(shù) ? T、 P的影響 ? 溶液性質(zhì)的影響 ? 聚合物膜結(jié)構(gòu)對(duì)滲透性質(zhì)的影響 表征膜性能的參數(shù) ? 截?cái)喾肿恿俊? ? 水通量、 ? 孔的特征、 ? pH適用范圍、 ? 抗壓能力、 ? 對(duì)熱和溶劑的穩(wěn)定性等。 制造商通常提供這些數(shù)據(jù) ? 膜的制造 要求： ? （ 1）透過(guò)速度 ? （ 2）選擇性 ? （ 3） 機(jī)械強(qiáng)度 ? （ 4） 穩(wěn)定性 膜的傳遞理論 ? （ 1）多數(shù)膜分離過(guò)程無(wú)相變，一般能耗較低； （ 2）一般無(wú)需另加物質(zhì)，可節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境； （ 3）分離與濃縮、分離與反應(yīng)可同時(shí)進(jìn)行，提高過(guò)程效率； （ 4）通常在溫和條件下進(jìn)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(jiǎn)單，可連續(xù)操作，易與其它過(guò)程耦合，易于自控和維修，易于放大。 膜內(nèi)傳質(zhì)方程 微孔擴(kuò)散模型 孔模型 溶解 擴(kuò)散模型 4以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程 微濾（ Microfiltration） 超濾（ Ultrafiltration） 納濾（ Nanofiltration） 反滲透 （ Reverse Osmosis） 氣體膜分離（ Gas separation） 滲透蒸發(fā)（ Pervaporation） 電滲析（ Electrodialysis） 液膜分離（ Liquid Membrane） ? 膜分離過(guò)程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)透過(guò)或被截留于膜的過(guò)程，近似于篩分過(guò)程，依據(jù)濾膜孔徑大小而達(dá)到物質(zhì)分離的目的，故而可以按分離粒子大小進(jìn)行分類： ? 微濾（ MF） ：以多孔細(xì)小薄膜為過(guò)濾介質(zhì)，壓力差為推動(dòng)力，使不溶性物質(zhì)得以分離的操作，孔徑分布范圍在 ~14μm之間；常用對(duì)稱微孔膜 ? 超濾（ UF） ：分離介質(zhì)同上，但孔徑更小，為 ~ μm，分離推動(dòng)力仍為壓力差，適合于分離酶、蛋白質(zhì)等生物大分子物質(zhì)；常用非對(duì)稱微孔膜 ? 反滲透（ RO） ：是一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作，孔徑范圍在 ~ μm之間；（由于分離的溶劑分子往往很小，不能忽略滲透壓的作用，故而成為反滲透）；常用非對(duì)稱微孔膜、復(fù)合膜 ? 納濾 ：以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離 300~1000小分子量的膜分離過(guò)程，孔徑分布在平均 2nm；常用復(fù)合膜 ? 電滲析 ：以 電位差 為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，從溶液中脫除或富集電解質(zhì)的膜分離操作； 過(guò)程 膜 主要功能 推動(dòng)力 微濾 對(duì)稱細(xì)孔高分子膜 孔徑 ~10 nm 濾除 ?50 nm的顆粒 壓差 ~ MPa 超濾 非對(duì)稱多孔膜 孔徑 1~20 nm 濾除 5~100 nm的顆粒 壓差 ~ MPa 反滲透 非對(duì)稱性或復(fù)合膜 孔徑 ~1 nm 水溶液中溶解鹽類的脫除 壓差 1~ 10 MPa 滲析 (透析 非對(duì)稱離子交換膜 孔徑 1~10 nm 水溶液中無(wú)機(jī)酸、鹽的脫除 濃度差 電滲析 陰、陽(yáng)離子交換膜 孔徑 1~10 nm 水溶液中酸、堿、鹽的脫除 電位差 氣體分離 均質(zhì)膜和非對(duì)稱膜 濾除 ?50 nm的顆粒 壓差 1~10 Mpa 濃度差 滲透汽化 復(fù)合膜 水、有機(jī)物的分離 滲透邊的分壓下降 液膜 液體保存在多孔膜中 鹽、生理活性物質(zhì)的分離 濃度差 常見(jiàn)的膜分離過(guò)程 膜分離法與物質(zhì)大?。ㄖ睆剑┑年P(guān)系 RO NF UF MF F 微濾 超濾 納濾 反滲透 懸浮顆粒 大分子有機(jī)物 糖類等小分子有機(jī)物 ， 二價(jià)鹽或多價(jià)鹽 單價(jià)鹽 反滲透 ? ? 滲透現(xiàn)象： 即純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)半透膜由純?nèi)軇┮粋?cè)向溶液一側(cè)的自發(fā)流動(dòng)過(guò)程。 ? 滲透壓： 滲透過(guò)程達(dá)平衡時(shí)半透膜兩側(cè)形成的壓差 ?。 ? 反滲透： 在濃溶液一側(cè)加壓，使膜兩側(cè)的壓差大于溶液的滲透壓(?p?)，溶劑從溶液一側(cè)向純?nèi)軇┮粋?cè)液流動(dòng)。 ? 反滲透：優(yōu)先吸附 毛細(xì)孔流動(dòng)模型（有孔學(xué)說(shuō)） ? 優(yōu)先被吸附的組分在膜面上形成一層吸附層，吸附力弱的組分在膜上濃度急驟下降，在外壓作用下，優(yōu)先被吸附的組分通過(guò)膜毛細(xì)孔而透過(guò)膜。 ? 與膜表面化學(xué)性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)。 ? 由 Sourirajan于 1963年建立。 ? 他認(rèn)為用于水溶液中脫鹽的反滲透膜是多孔的并有一定親水性，而對(duì)鹽類有一定排斥性質(zhì)。 ? 在膜面上始終存在著一層純水層，其厚度可為幾個(gè)水分子的大小 。在壓力下，就可連續(xù)地使純水層流經(jīng)毛細(xì)孔。 (a)膜表面對(duì)水的優(yōu)先吸附 優(yōu)先吸附毛細(xì)孔流動(dòng)模型圖 如果毛細(xì)孔直徑恰等于 2倍純水層的厚度，則可使純水的透過(guò)速度最大，而又不致令鹽從毛
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