現(xiàn)代化工分離技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-14 00:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已成為當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一。 重要組成 —— 膜 ? 膜 是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的 分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于，膜可以在 分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離 ，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。 ? 膜的孔徑一般為 微米級(jí) ，依據(jù)其 孔徑 的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為 微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜 ，根據(jù)材料的不同，可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜，無機(jī)膜主要還只有微濾級(jí)別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。有機(jī)膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。 二、膜分離分類 （一）膜的結(jié)構(gòu)及分類 ： ① 膜通量 大，即在單位時(shí)間內(nèi)膜透過的液體量應(yīng)足夠大； ②截留率適宜，要求對雜質(zhì)有較大的截留率，對藥物成分的截留率較低； ③機(jī)械強(qiáng)度高，耐沖擊；④化學(xué)穩(wěn)定性好； ⑤抗污染能力強(qiáng)；⑥ 孔徑分布窄，截留效率高 ； ⑦易于維護(hù)與更換，能做到隨裝置規(guī)模的改變而改變；⑧自動(dòng)化水平高。 （二）膜分離的類型及機(jī)理 ? 微濾（ MF） ? 又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類，有機(jī)聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機(jī)膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。 ? 對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?～ 1微米 ，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進(jìn)行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。 ? 超濾（ UF） ? 是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在 1nm之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通常可以理解成與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的 壓力差 為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時(shí)，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達(dá)到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。 ? 對于超濾而言，膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在 1000～ 300000，故超濾膜能對大分子有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源。 ? 納濾（ NF） ? 是介于 超濾與反滲透 之間的一種膜分離技術(shù)， 其截留分子量在 80～1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾。 基于納濾分離技術(shù)的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。 ? 對于納濾而言，膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn) NaCl、 MgSO CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在 60～ 90%，相應(yīng)截留分子量范圍在 100～ 1000，故納濾膜能對小分子有機(jī)物等與水、無機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行。 ? 反滲透（ RO） ? 是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動(dòng)力，而實(shí)現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無污染、操作方便運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn) ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節(jié)能、最簡便的技術(shù) .目前已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù) 已成為現(xiàn)代工業(yè)中首選的水處理技術(shù)。 ? 反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對 NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。 納濾膜 nanofiltration membrane ? 納濾膜： 是 允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子 透過的一種功能性的 半透膜。 ? 它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質(zhì)的大小約為納米而得名，它截留有機(jī)物的分子量大約為 150－ 500左右，截留溶解性鹽的能力為 2－ 98%之間，對單價(jià)陰離子鹽溶液的脫鹽低于高價(jià)陰離子鹽溶液。 ? 被用于去除地表水的有機(jī)物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質(zhì)等。 納濾過程的關(guān)鍵是納濾膜 ? 對膜材料的要求是：
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