【文章內容簡介】 體積大小 固體粒子 10000 微 濾 體積大小 ~10μm的固體粒子 50~10000 超 濾 體積大小 1000~1000000道爾頓 2~50的大分子，膠體 納 濾 溶解擴散 離子、分子量 100的有機物 2 反 滲 透 溶解擴散 離子、分子量 100的有機物 滲透蒸發(fā) 溶解擴散 離子、分子量 100的有機物 膜 分 離 法傳質推動力 分 離 原理 應 用 舉 例微 濾 （ MF）壓差 ～ 篩 分 除菌，回收菌，分離病毒超 濾 壓差 ～篩 分 蛋白質、多肽和多糖的回收和濃縮反 滲 透壓差 ～10篩 分 鹽、氨基酸、糖的濃縮、淡水制造滲 析 濃 差 篩 分 脫鹽，除變性劑電 滲 析電 位 差電荷、篩分 脫鹽，氨基酸和有機酸分離滲透氣 化 壓差、溫差溶質與膜的親和作用有機溶劑與水的分離，共沸物的分離 各種膜分離法的原理和應用范圍(1)微濾分離原理l 利用篩分原理，分離、截留直徑為 ?m 到 10 ?m 大小的粒子，即微濾膜的孔徑為 ?m 到 10 ?m。采用壓力為 ～ MPa。水分子 離子 大分子 顆粒與膠體圖示(2)超 濾 分 離 原 理超濾的分離原理也可基本理解為篩分原理，但在有些情況下受到粒子荷電性及其與荷電膜相互作用的影響。它可分離分子量從 1000到1000000道爾頓的可溶性大分子物質，對應孔徑為 20~500埃（?m到 ?m）。采用壓力為 ~1MPa。水分子 離子 大分子 顆粒與膠體圖示(3)反 滲 透 分 離 原 理在高于溶液滲透壓的壓力作用下，只有溶液中的水透過膜，而在高于溶液滲透壓的壓力作用下，只有溶液中的水透過膜，而所有溶液中大分子、小分子有機物及無機鹽全被截留住。理想的反所有溶液中大分子、小分子有機物及無機鹽全被截留住。理想的反滲透膜應被認為是無孔的，它分離的基本原理是溶解擴散（也有毛滲透膜應被認為是無孔的，它分離的基本原理是溶解擴散（也有毛細孔流學說）。細孔流學說）。 “膜孔徑膜孔徑 ”為為 1到到 10埃。采用壓力為埃。采用壓力為 1～～ 10Pa.水分子 離子 大分子 顆粒與膠體圖示反滲透制淡水原理反滲透制淡水原理滲透和反滲透半透膜開始時兩邊液面相 同由于濃度差存在，半透膜又不允許溶質通過，所以水透過膜，使?jié)馑贿呉好嫔?，產生滲透壓在濃水邊加壓，當壓力超過滲透壓時，則水透過半透膜，即反滲透，實現(xiàn)凈化過程。反滲透的應用和特點應用：l 反滲透是一項高新膜分離技術，其孔徑很小，大都≤ 1010 –10（ 10A），它能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物，如細菌、病毒等。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產，還應用于生物、醫(yī)學工程。 特點：l 常溫條件下，可以對溶質和水進行分離或濃縮，因而能耗低；l 雜質去除范圍廣，可去除無機鹽和各類有機物雜質；l 較高的水回用率；l分離裝置簡單，容易操作和維修。(4) 擴散滲析（ diffusion dialysis） 滲析 ：把水溶液中溶質透過 半透膜 而溶質被截留的現(xiàn)象稱為滲析。 l 半透膜：起滲析作用的薄膜，對溶質具有選擇性。l 半透膜的發(fā)展：l動物的膀胱膜、腸膜、羊皮紙；l離子交換膜：陽離子交換膜、陰離子交換膜 擴散滲析的原理 利用離子交換膜的選擇透過性，以濃度差為推動力來實現(xiàn)酸與鹽或者堿與酸的分離。離子交換膜離子交換膜作用機理示意圖擴散滲析回收酸原理示意圖(1) — 原液室； (2) — 回收液室； A — 陰離子交換膜殘液 / 滲析液 H2O回收液 / 擴散液廢酸液A（ 2）（ 1）H+ H+SO42H+H+SO42Fe2+SO42擴散滲析法回收酸的原理 向 ⑴ 室自下而上引入料液(H2SO4和 FeSO4的混合液 )，另向 ⑵ 室自上而下引入水流。由于 ⑴ 室中的酸及鹽的濃度較大，其中的 Fe2＋、 H＋ 、 SO42均有向 ⑵ 室擴散的趨勢，因陰離子交換膜對離子具有選擇透過性，只允許陰離子 SO42通過而不讓陽離子透過，所以 Fe2＋ 受到陰膜的阻擋而不能進入 ⑵ 室，而 H＋ 則因性質特殊，其水合離子半徑小，遷移速度快，也能跟隨 SO42一起進入 ⑵ 室，以保持溶液的電中性。這樣， ⑴ 室中的 H2SO4就不斷擴散進入 (2)室，而FeSO4被阻擋在 ⑴ 室中， 從而實現(xiàn)了酸與鹽的分離。 優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：l 優(yōu)點優(yōu)點 ：能耗小，設備結構簡單，操作方便，不：能耗小，設備結構簡單，操作方便，不需要對膜進行酸堿再生，分離過程中不需要加需要對膜進行酸堿再生，分離過程中不需要加入其它化學藥劑。入其它化學藥劑。l 缺點缺點 ：滲析速度慢，分離效率低。：滲析速度慢，分離效率低。應用應用 ：：l 在生物醫(yī)學上的應用最為廣泛，主要的用途是在生物醫(yī)學上的應用最為廣泛，主要的用途是血液滲析法（又稱為人工腎），此外還有人工血液滲析法（又稱為人工腎），此外還有人工肺。肺。l 在工業(yè)方面的應用在工業(yè)方面的應用l從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它從鋼鐵工業(yè)酸洗廢液中回收硫酸及在其它廢酸液中回收硝酸等；廢酸液中回收硝酸等；l從化工廠人造絲漿壓液中回收從化工廠人造絲漿壓液中回收 NaOH（ 5） 電滲析的基本原理 電滲析是在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性 (即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過 ），而使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純的一種膜過程。++++++陽極－－－－－－陰極ClNa＋陽膜陽極室ClClClNa＋Na＋ClNa＋Na＋ClClNa＋Na＋濃縮室 淡化室 濃縮室 陰極室陰膜 陽膜 陰膜電滲析過程原理圖電滲析過程原理圖陰極 電滲析在廢水處理中的應用 目前， 電滲析在廢水處理實踐中應用最普遍 的有：⑴ 造紙工業(yè)廢水處理，利用電滲析法處理造紙工業(yè)的亞硫酸紙漿廢液和洗漿廢水及堿法造紙黑液，從中回收化學藥品，已得到工業(yè)應用。⑵ 從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉。⑶ 從酸洗廢液中制取硫酸和沉淀重金屬離子。⑷ 電鍍廢水和廢液處理，含 Cd2+、 Cu2+、 Ni2+、 Zn2+、 Cr6+等重金屬離子和氰化物的電鍍廢水都適宜用電滲析法處理，其中應用最成熟的是含鎳廢水處理。⑸ 從放射性廢水中分離放射性元素，然后將其濃縮液掩埋。 （（ 6）） 滲滲 透透 氣氣 化化 分分 離離 原原 理理 它的基本原理是利用膜與被分離有機液體混和物中各組份的它的基本原理是利用膜與被分離有機液體混和物中各組份的親合力不同而有選擇地優(yōu)先吸附溶解某一組份，及各組份在膜中擴親合力不同而有選擇地優(yōu)先吸附溶解某一組份，及各組份在膜中擴散速度不同來達到分離的目的，因此它不存在蒸餾法中的共沸點的散速度不同來達到分離的目的，因此它不存在蒸餾法中的共沸點的限制，可連續(xù)分離、濃縮，直至得到純有機物限制，可連續(xù)分離、濃縮，直至得到純有機物 。 滲透氣化的原理示于左圖。疏水膜的一側通入料液，另一側 (透過側 )抽真空或通入惰性氣體，使膜兩側產生溶質分壓差。在分壓差的作用下，料液中的溶質溶于膜內，擴散通過膜，在透過側發(fā)生氣化，氣化的溶質被膜裝置外設置的冷凝器冷凝回收。因此，滲透氣化法根據(jù)溶質間透過膜的速度不同，使混合物得到分離。膜與溶質的相互作用決定溶質的滲透速度。 滲透氣化法利用溶質之間膜透過性的差別，特別適用于共沸物和揮發(fā)度相差較小的雙組分溶液的分離。例如，利用滲透氣化法濃縮乙醇，由于膜的選擇性透過乙醇的特性、可消除共沸現(xiàn)象，得到高濃度乙醇。因此，滲透氣化又稱膜蒸餾。滲透氣化膜主要為多孔聚乙烯膜、聚丙烯膜和含氟多孔膜等。膜分離技術的特點 回顧（ a）膜分離過程不發(fā)生相變，因此能量轉化的效率高。例如在現(xiàn)在的各種海水淡化方法中反滲透法能耗最低；（ b）膜分離過程在常溫下進行，因而特別適于對熱敏性物料，如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮；（ c）裝置簡單，操作簡單，控制、維修容易，且分離效率高。與其它水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、處理效率高等特點；（ d）由于目前膜的成本較高，所以膜分離法投資較高，有些膜對酸或堿的耐受能力較差。所以目前膜分離法在水處理中一般用于回收廢水中的有用成分或水的回用處理。 膜分離的應用領域 （ 1）化學 /染料工業(yè) l 活性染料的脫鹽、純化、濃縮與回收活性