【正文】 膜相和內(nèi)水相過程乳濁液經(jīng)破乳后 , 膜相可循環(huán)使用 , 而內(nèi)水相另作處理。我國利用液膜處理含酚廢水的技術已經(jīng)比較成熟。 ③ 液膜人工腎； 代腎排出尿素，減輕病人對透析的依賴或幫助病人度過危險期。目前，液膜在青霉素及氨基酸的提純回收 領域也較為活躍， ① 液膜人工肺； 內(nèi)相為氧，膜相為氟代烴（氧、二氧化碳溶解度大，血不互溶），外相為血液。 ? 影響因素： – pH – 流速（攪拌速度） – 共存雜質(zhì) – 反萃相 – 操作溫度 – 操作時間 5. 液膜分離技術應用領域 ? 始于廢水中金屬離子的回收 – 1986年奧地利粘膠人造絲工廠從廢液中回收鋅 （ 1）在生物化學中的應用 在生物化學中，為了防止酶受外界物質(zhì)的干擾 而常常需要將酶“固定化”。 同相遷移 液膜中含有 非離子型載體時 , 它所載帶的溶質(zhì)是中性鹽 。 外水相 膜相 內(nèi)相 (20%H2SO4) Cu2+ 2R CuR2 2H+ 2H+ Cu2+ Cu2+ + 2RH 2R 2H+ + Cu2+ 2H+ 以肟類試劑 (液態(tài)離子交換劑 )為載體，從廢水中分離富集Cu2＋ 為例說明這種遷移機理 , 見上圖。 這樣 , 流動載體在膜內(nèi)外兩個界面之間來回地傳遞被遷移物質(zhì) 。 ③ 萃取和吸附 液膜分離原理 （ 1）無載體液膜的分離機理 (a)選擇性滲透 液膜 料液 (b)滴內(nèi)化學反應 R C 液膜 料液 C+R→P R1 液膜 料液 (c) 膜中化學反應 C+R1 → P1 (d)萃取和吸附 液膜 料液 料液 （ 2）有載體液膜的分離機理 “ 載體輸送 ” A A A A + X AX + X AX 載體 膜內(nèi) 膜外 有載體液膜分離是靠加入的 流動載體 進行分離的 。 油包水型乳液分散在另一水相（料液），就形成一種 (W/O)/W的復合結(jié)構， 兩個水相之間的膜即為液膜 。乳狀液滴內(nèi)被包裹的相為內(nèi)相，內(nèi)、外相 之間的部分是液膜。當支撐型液膜作為萃取劑將料液和反萃液分隔開時，被萃組分即從膜的料液側(cè)傳遞到反萃液側(cè)，然后被反萃液萃取，從而完成物質(zhì)的分離。 缺點： 強度低，破損率高，難以穩(wěn)定操作，而且過程與設備復雜 。 液膜是一層很薄的 液體膜 。 （ 2） O2的富集 其他：從天然氣中分離氮、從合成氨尾氣中回收氫、從空氣中分離 N2或 CO2，從煙道氣中分離 SO從煤氣中分離 H2S或 CO2 具體示例 ： 水果保鮮系統(tǒng) ? 一般說來 ， 水果在收獲后 ， 仍會繼續(xù)呼吸作用 ， 果品將逐漸劣化以至腐爛 ， 為抑制果品的呼吸 ， 可適當降低其保藏容器中的氧氣濃度 ， 增加二氧化碳濃度 。 2OP 此外， 富氧膜大部分可作為 CO2分離膜使用 ， 若在膜材料中引入親 CO2的基團，如醚鍵、苯環(huán) 等，可大大提高 CO2的透過性。其中聚酰亞 胺是近年來新開發(fā)的高效氫氣分離膜材料。 （ 1）非多孔均質(zhì)膜的溶解擴散機理 該理論認為，氣體選擇性透過非多孔均質(zhì)膜分四步進行： 氣體與膜接觸，分子溶解在膜中，溶解的分子由于濃度梯度進行活性擴散，分子在膜的另一側(cè)逸出 。 目前滲透蒸發(fā)膜分離技術已在 無水乙醇的生產(chǎn) 中實現(xiàn)了工業(yè)化。由于在氣相室中該組分的蒸氣分壓小于其飽和蒸氣壓，因而在膜表面汽化。 ? 可用于傳統(tǒng)分離手段較難處理的恒沸物及近沸點物系的分離。如 果在陰、陽兩電極之間插入一張 離子交換膜 （陽離 子交換膜或陰離子交換膜），則陽離子或陰離子會 選擇性地通過膜，這一過程就稱為 電滲析 。由于透析過程以濃差為傳質(zhì)推動力，膜的透過量很小，不適于大規(guī)模生物分離過程、但在實驗室中應用較多。在生物大分子的制備過程中，除鹽、除少量有機溶劑、除去生物小分子雜質(zhì)和濃縮樣品等都要用到透析技術。 結(jié)果表明：發(fā)酵液中的螺旋霉素幾乎全部被截留；膜的透過通量可高達 30L/h；濃縮倍數(shù)和得率高。因此其制膜關鍵是合理調(diào)節(jié)表層的疏松程度，以形成大量具納米級的表層孔 ? 納濾膜主要用于 截留粒徑在 ～ 1nm，分子量為 1000左右的物質(zhì)，可以使一價鹽和小分子物質(zhì)透過，具有較小的操作壓（ ～ 1MPa） 。 （ 3）印染、食品、造紙等工業(yè)中用于處理污水 ，回收利用廢業(yè)中有用的物質(zhì)等。 反滲透過程主要是從水溶液中分離出水，分離 過程無相變化，不消耗化學藥品 ，這些基本特征決 定了它以下的應用范圍。 所分離的物質(zhì)的分子量一般小于 500，操作壓力為 1～ 10MPa。 隨著水的滲透，高濃度水溶液一側(cè)的液面升高，壓力增大。 應用超濾技術 可除去果汁的果膠和酒中的微生物等雜質(zhì)，使果汁 和酒在凈化處理的同時保持原有的色、香、味，操 作方便，成本較低。 在牛奶加工廠中用超 濾技術可從乳清中分離蛋白和低分子量的乳糖。 2. 超濾膜技術應用領域 超濾膜的應用十分廣泛 ，在作為 反滲透預處 理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽極電泳漆和 陰極電泳漆的生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水的制備、工業(yè) 廢水的處理 等眾多領域都發(fā)揮著重要作用。 即最上層的 表面活性層 ，致密而光滑，厚度為 ～ ，其中細孔孔徑一般小于 10nm； 中間的 過渡層 ，具有大于 10nm的細孔，厚度一般為 1～10μm； 最下面的 支撐層 ，厚度為 50～ 250μm，具有 50nm以上的孔。 二、 超濾技術 1. 超濾和超濾膜的特點 超濾技術的核心部件是 超濾膜 ，分離截留的原理 為篩分，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過膜上的微 孔，而大于孔徑的微粒則被截留。 （ 2）微粒和細菌的檢測 。微孔膜為均一的高分子材料，過濾時沒有纖維或碎屑脫落，因此能得到高純度的濾液。一般微孔膜的孔密度為 107孔/cm2，微孔體積占膜總體積的 70％～ 80％。 um A RELATIVE SIZE OF COMMON MATERIAL 過濾對象 MOLECULAR WEIGHT 分子量 10 100 1000 10 4 10 10 5 100 1000 10 6 10 7 100 200 5,000 20,000 150,000 500,000 Aqueous salts 中水鹽份 Metal ions 金屬離子 Sugars 蔗糖 FILTRATION TECHNO LOGY 過濾方法 Pyrogens 熱源 Virus 病毒 Colloidal silica 膠體硅 Albumin protein 白蛋白 Bacteria 細菌 Carbon black 碳黑 Paint pigment 顏料色素 Yeast cells 酵母 Milled flour 面粉 Beach sand 海灘沙礫 Pollens 花粉 RO 反滲透 Ultrafiltration 超濾 Microfiltration 微濾 Particle filtration 一般過濾 THE FILTRATION SPECTRUM 過濾譜圖 NF 納濾 膜形 態(tài)推 動 力 膜 過 程 應 用 實 例對稱 非對 稱 復合壓力差反滲透超 濾微 濾納 濾氣體分離海水淡化超純水 / 白蛋白濃縮前處理 / 終端過濾醫(yī)藥 / 啤酒氣體 / 蒸汽分離***********電位差 電滲析 海水淡化 / 廢水 *濃度差濃度差濃度差 （分壓差）濃度差＋化學反應滲析控制釋放滲透蒸發(fā)液膜人工腎醫(yī)用 / 農(nóng)藥無水乙醇金屬分離 / 廢水***** ** 以多孔薄膜為過濾介質(zhì)，壓力差為推動力，利用篩分原理使不溶性粒子（ ）得以分離的操作。 幾種常用的膜組件 類型 優(yōu)點 缺點 使用狀況 框板式 結(jié)構緊湊、簡單、牢固、能承受高壓，使用強度較高，工藝簡便 裝置成本高，流動狀態(tài)不好，濃差極化嚴重；易堵塞，不易清洗。 ?料液從中空纖維組件的一端流人 , 沿纖維外側(cè)平行于纖維束流動 ,透過液則滲透通過中空纖維壁進入內(nèi)腔 ,然后從纖維在環(huán)氧樹脂的固封頭的開端引出 ,原液則從膜組件的另一端流出。 管式膜組件 (3)螺旋卷式 (Spiral Wound)膜組件 卷式納濾膜濃縮設備 (生產(chǎn)型 ) 由中間為多孔支撐板，兩側(cè)是膜的 “ 膜袋 ” 裝配而成，膜袋的三個邊粘封，另一邊與一根多孔中心管連接。 海水從上部進入組件后，沿膜表面逐層流動，其中純水透過膜到達膜的另一側(cè)，經(jīng)支撐板上的小孔聚集在邊緣的導流管后排出，而未透過的濃縮咸水從下部排出。 ?工業(yè)上應用的膜組件主要有 中空纖維式、管式、螺旋卷式、板框式 等四種型式。老化生物膜主要分解成蛋白質(zhì)、核酸、多糖酯等，強烈吸附在膜面上引起膜表面改性。 （ 2）吸附污染 ? 有機物在膜表面的吸附通常是影響膜性能的主要因素。 ? 在超濾和微濾中，處理的是高分子或膠體溶液，濃度高時會在膜面上形成 凝膠層 ，增大了阻力而使通量降低。 膜的水解作用 ? 乙?；姿?、脫掉，導致膜的截留率降低。 ?微生物的破壞 主要發(fā)生在 醋酸纖維素膜 ； ?水解和冷凍 破壞則對任何膜都可能發(fā)生。 121cccR??c1— 料液中溶質(zhì)濃度， c2— 透過液中溶質(zhì)濃度 影響截留率的因素 ? 分子形狀： 線狀分子易透過， ?線 ?球 ； ? 吸附作用： 溶質(zhì)吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直徑 ? 濃差極化作用 ：高分子溶質(zhì)在膜面沉積，使膜阻力?，較小分子溶質(zhì)的截留率 ?，分離性能 ?。 如 R＝ 1，則 C2＝