【正文】 度水溶液向高濃度水溶液一側遷移，這一現象稱 滲透 （圖 a） 。 （ 5）在醫(yī)藥和生化工業(yè)中用于處理熱敏性物質， 分 離濃縮生物活性物質，從生物中提取藥物等。 （ 4）果汁、酒等飲料的消毒與澄清。 （ 2）汽車、家具等制品電泳涂裝淋洗水的處理。 （ 2）食品工業(yè)中的廢水處理。 （ 1）純水的制備。 制備超濾膜的材料主要有 聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和醋酸纖維素 等。支撐層的作用為起支撐作用，提高膜的機械強度。 超濾膜的結構一般由 三層結構組成 。膜上微孔的尺寸 和形狀決定膜的分離效率。其截斷分子量一般為6000到 50萬，孔徑為幾十 nm，操作壓 。 微孔膜可作為微粒和細 菌的富集器，從而進行微粒和細菌含量的測定。 水的高度凈化、食品和飲料的除菌、藥液的過濾、發(fā)酵工業(yè)的空氣凈化和除菌等。 微孔膜的缺點： ① 顆粒容量較小，易被堵塞； ② 使用時必須有前道過濾的配合，否則無法正常工作。 ④ 無介質脫落 。由于膜很薄，阻力小，其過濾速度較常規(guī)過濾介質快幾十倍； ③ 無吸附或少吸附 。能將液體中所有大于制定孔徑的微粒全部截留； ② 孔隙大，流速快 。操作壓力 。 制作工藝和技術較復雜，易堵塞，不易清洗 適于大容量規(guī)模；已商業(yè)化 第四節(jié) 典型的膜分離技術及應用領域 典型的膜分離技術有微孔過濾 (MF)、超濾(UF)、反滲透 (RO)、納濾 (NF)、滲析 (D)、電滲析 (ED)、液膜 (LM)及滲透蒸發(fā) ( PV)等，下面分別介紹之。 適于小容量規(guī)模；已商業(yè)化 管 式 容易清洗和更換；原水流動狀態(tài)好，壓力損失小，耐較高壓力；能處理含有懸浮物的、黏度高的或者能析出固體等易堵塞流水通道的溶液體系 裝置成本高， 管 口密封較難；膜的堆積密度小 適于小容量規(guī)模；已商業(yè)化 螺旋式 膜的堆積密度大，結構緊湊；可使用強度好的平板膜；價格低廉。 各種膜組件的傳質特性和綜合性能的比較分別見下表。 ?中空纖維膜組件的最大特點是單位裝填膜面積比所有其他組件大 , 最高可達到 30000m2/m3。 (4)中空纖維 (Hollow Fiber)膜組件 ?將大量的中空纖維安裝在一個管狀容器內 ,中空纖維的一端以環(huán)氧樹脂與管外殼壁固封制成膜組件。組裝時在膜袋上鋪一層網狀材料（隔網），繞中心管卷成柱狀再放入壓力容器內。 (2) 管式 (Tubular)膜組件 內壓管式： 多孔管 膜 料液 外壓管式： 料液 內壓式：膜涂在管內，料液由管內走； 外壓式：膜涂在管外，料液由管外間隙走。 在多孔支撐板兩側覆以平板膜，采用密封環(huán)和兩個端板密封，壓緊。其設計類似于常規(guī)的板框過濾裝置 。 ?管式和中空纖維式組件也可以分為內壓式和外壓式兩種。 超濾液 保留液 透過液 超濾 循環(huán)清洗 清洗液出口 清洗液入口 清洗液出口 逆洗 清洗液入口 清洗液出口 膜污染的清洗方式 利用膜的 不對稱性 和 膜組件的結構特點 進行清洗 第三節(jié) 膜分離裝置 ?將膜、固定膜的支撐材料、間隔物或管式外殼等組裝成的一個單元稱為膜組件 。 減輕膜污染的方法 ? 料液的有效處理 ? 改善膜的性質 (聚砜膜用乙醇溶液浸泡） ? 改變操作條件 膜污染的處理 ? 物理方法：等壓沖洗；反沖洗；脈沖流動；超聲波 ? 化學方法：化學清洗劑（稀堿、稀酸、酶、表面活性劑、絡合物和氧化劑等） ? 如果用清水清洗就恢復膜的透過性能，則不需使用其他清洗劑。 ? 微生物粘附和生長形成生物膜。隨時間的延長，污染物在膜孔內的吸附或累積會導致孔徑減少和膜阻增大，這是難以恢復的。當過濾液中鹽的濃度超過了其溶解度，就會在膜上形成 沉淀或結垢 。 進料 膜污染 ? 在膜過濾過程中，水中的微粒、膠體粒子或溶質大分子由于與膜存在物理化學相互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量與分離特性的不可逆變化現象 。 ? 在反滲透中，膜面上溶質濃度大，滲透壓高，致使有效壓力差降低，而使通量減小。 膜的濃差極化 ? 在膜分離操作中，所有溶質均被透過液傳送到膜表面上，不能完全透過膜的溶質受到膜的截留作用，在膜表面附近濃度升高。 ?膜的收縮 主要發(fā)生在濕態(tài)保存時的失水 膜的使用壽命 膜的壓密作用 ? 內部結構的變化使膜體收縮。溫度、pH值不適當和水中游離氧的存在均會造成膜的水解。主要應防止 微生物、水解、冷凍對膜的破壞和膜的收縮變形 。 ? 溫度 /濃度， T? C?，使 ??，因為膜吸附作用 ?； ? 錯流速度 ?， ??，因為濃差極化作用 ?； ? pH、離子強度 影響蛋白質分子構型，影響 ?。 質量好的膜，應有陡直的截斷曲線，可使不同分子量的溶質分離完全；反之，斜坦的截斷曲線會導致分離不完全。 用已知分子量的各種物質進行試驗，測定其截留率。 ? 截留率越高 ， 截斷分子量的范圍越窄 的膜越好。 ???AWJ wW— 透水量， A— 膜的有效面積， τ— 時間 截留率和截斷分子量 ? 截留率是指一定相對分子質量的物質，膜能截留的程度。 優(yōu)先吸附毛細孔流動模型 H2OH2O N a+C lH2O N a+C lH2OH2O N a+C lH2O N a+C lH2OH2O N a+C lH2O N a+C lH2OH2O N a+C lH2O N a+C lH2OH2O N a+C lH2O N a+C lH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2O膜 表 面 膜 表 面臨 界 孔 徑多 孔 膜(a)膜表面對水的優(yōu)先吸附 壓力 主體溶液 界面 (b)在膜表面處的流動 界 面 上 的 脫 鹽 水界 面 上 膜 的 臨 界 孔 徑多 孔 膜2 tt多 孔 膜?如果毛細孔直徑恰等于 2倍純水層的厚度，則可使純水的透過速度最大，而又不致令鹽從毛細孔中漏出，即同時達到最大程度的脫鹽。 ? 在膜面上始終存在著一層純水層，其厚度可為幾個水分子的大小。 ? 由 Sourirajan于 1963年建立。然后，在壓力作用下通過膜的毛細管，連續(xù)進入產品溶液中。239。 xRT M 1111?? ??? cDA）－（ 39。 ? 溶劑通量： J1＝ AV(?p－ ??) ? 溶質通量： ? 式中： ?p? 壓差； ??? 滲透壓； ?C2－膜兩側溶質的濃度差； A、 B－與膜材料和性質有關的常數。 混合氣體的分離依賴于各組分在膜中滲透率的差異。例如氣體的滲透分離過程中，推動力是膜兩側滲透物質的分壓差。 ? 描繪 微孔過濾 、 超濾 等過程所用的高孔濾膜。如下圖所示。 多孔支持膜 涂覆 交聯 加熱 形成超薄膜 親水性高分子溶液的涂覆 復合膜 形成超薄膜的溶液 交聯劑 圖 復合制膜工藝流程框圖 膜過濾方式 ? 傳統(tǒng)過濾方式為 死端過濾 ：料液一進一出，因濾材表面被堵塞，而導致過濾速度迅速減少。而用 L— S法 制備表面層小于 。它的厚度約 ～ 1μm，相當于總厚度的 1/100左右。 ? 加拿大人勞勃（ S. Leob）和索里拉金（ S. Sourirajan）發(fā)明的，并首先用于制造醋酸纖維素膜。 （ 1） 相轉化制膜工藝 ? 將均質的制膜液通過溶劑的揮發(fā)或向溶液加入非溶劑或加熱制膜液，使液相轉變?yōu)楣滔嗟倪^程。從結構上可分為致密膜、多孔膜和復合非對稱修正膜三種。 磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜 是最常用的兩種離 子聚合物膜。與離子 交換樹脂相同，離子交換膜也可分為 強酸型陽離子 膜、弱酸型陽離子膜、強堿型陰離子膜和弱堿型陰 離子膜 等。但 酰胺基團易與氯反應。 ?芳香族聚酰胺 ： pH適用范圍廣 3～ 11；分離率高，可達 ％（對鹽水）；透水速率大（ ml/cm2這類產品對鹽水的分離率在 80％～ 90％之間，但透水率很低，僅 ml/cm2 特點： 耐熱、耐酸堿、耐生物腐蝕的，強度高， pH值適應范圍為 1～ 13，最高使用溫度達 120℃ ， 抗氧化性和抗氯性都十分優(yōu)良。 優(yōu)點： ①透過速度大 ②截留鹽的能力強 ③易于制備 ④來源豐富 缺點： ①易受微生物侵蝕； ② pH值適應范圍較窄； ③不耐高溫； ④與某些有機溶劑或無機溶劑作用。 在催化劑（如硫酸、高氯酸或氧化鋅）存在下，能 與 冰醋酸、醋酸酐進行酯化反應 ，得到二醋酸纖維 素或三醋酸纖維素。 ? 以日本為例，纖維素酯類膜占 53％，聚砜膜占 ％，聚酰胺膜占 ％，其他材料的膜占 2％。 ? 物質的分離是通過 膜的選擇性透過 實現的。 4. 按膜的 結構 分類 （ 1）對稱膜 (Symmetric Membrane) （ 2）非對稱膜 (Asymmetric Membrane) （ 3）復合膜 (Composite Membrane) ＊結構與方向無關 ＊可以是致密的，或是多孔的，膜透量小 ＊主要用于 電滲析和個別氣體分離 ＊ 有一個很薄的單比較致密的分離層和多孔支撐層 ＊ 高傳質和良好的機械強度； 被脫除的物質大都在其表面，易于清除。 ? 因而在生物產品的處理中占有重要地位 四、 膜的分類 1. 按膜的 材料 分類 表 1 膜材料的分類 類 別 膜材料 舉 例 纖維素酯類 纖維素衍生物類 醋酸纖維素，硝酸纖維素，乙基纖維素等 非纖維素酯類 聚砜類 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等