【正文】 平衡時，在膜面附近存在一個穩(wěn)定的濃度梯度區(qū)，這一區(qū)域稱為 濃差極化邊界層 ，這一現(xiàn)象稱為 濃差極化 。 UF和 MF的功能區(qū)別 超濾膜中存在的問題 —— 濃差極化 ? 在膜分離過程中，料液中的溶劑在壓力驅(qū)動下透過膜，溶質(zhì)被截留，于是在膜與本體溶液界面或臨近膜界面區(qū)域濃度越來越高。 MF：多數(shù)是 除雜 ，產(chǎn)物是過濾液（滲透液）。 UF的特點 ① 屬于 壓力差驅(qū)動 型膜過程； ② 分離機理一般認為是 篩分 原理； ③ UF膜的形態(tài)為 不對稱結(jié)構(gòu) ； ④ 過濾的方式一般為 錯流過濾 ； ⑤ 膜皮層厚度小于 1μm ，操作壓力較低； ⑥ 易于工業(yè)化，應(yīng)用范圍廣 UF膜結(jié)構(gòu)及截留方式 ? 結(jié)構(gòu)特征 ：一般為非對稱膜，由一層極薄的（ ~1μm ）具有一定孔徑的 表皮層 和一層較厚的（ 125μm左右）具有海綿狀或指狀結(jié)構(gòu)的多孔層 組成，前者起分離作用，后者起支撐作用。 3. 超 濾 是以壓力差為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體中溶質(zhì)進行分離的物理篩分過程。 （ B）錯流過濾（ Crossflow filtration） 錯流過濾： 用泵將濾液打入具有多孔膜壁的管道或薄層道內(nèi)，濾液沿膜表面的切線方向流動，在壓差推動下，使?jié)B透液錯流通過膜。 深層過濾： 微孔膜孔徑大于被濾微粒的粒徑時，在微濾過程中，微粒能進入膜深層并被除去。 （ a）膜表面層截留 （ b）膜內(nèi)部截留 （網(wǎng)絡(luò)中截留） 微濾與常規(guī)過濾在許多方面有相似之處。 （ 2） 膜內(nèi)部截留（ 也稱為網(wǎng)絡(luò)截留），這種截留發(fā)生在膜的內(nèi)部，往往是由于膜孔的曲折而形成。 ⑤顆粒容納量小，易堵塞。由于 MF膜的孔隙率高，因此在同等過濾精度下，流體的過濾速度比常規(guī)過濾介質(zhì)高幾十倍。吸附少，過濾速率大。 MF濾除微粒和微生物的效率 測試微粒 球形 SiO2 球形聚苯乙烯 細菌 熱原 直徑 /μm 脫除率 /% ＞ ＞ 100 ~ 100 ＞ MF 的特點 與深層過濾介質(zhì)如硅藻土、沙、無紡布相比，MF膜有以下幾個特點： ①孔徑均勻，過濾精度高 ②厚度薄， ≤普通深層過濾介質(zhì)的 1/10。操作壓力 。 ?透析法在臨床上常用于腎衰竭患者的血液透析。 截留分子尺寸： 工業(yè) 人工腎 透析原理圖 水分子 大分子 小分子 透析膜 透析法的應(yīng)用 蛋白質(zhì)、無機鹽 無機鹽 緩沖液 ?常用于除去蛋白或核酸樣品中的鹽、變性劑、還原劑之類的小分子雜質(zhì)。 自料液進口處通入一定壓力的壓縮空氣， 當達到穩(wěn)態(tài)時，測定氣泡逸出速度， 如大于規(guī)定值， 表示膜不合格。 完整性試驗 ? 本法用于試驗膜和組件是否完整或滲漏。 ? 將膜表面復蓋一層溶劑（通常為水），從下面通入空氣，逐漸增大空氣壓力，當有穩(wěn)定氣泡冒出時的壓力，稱為 泡點壓力。該性能對分離效果、操作能耗都有決定性的影響 。 分離因數(shù) 的大小反映該體系 分離的難易 程度 ， – αＡＢ 越大，表明兩組分的透過率相差越大，膜的選擇性越好，分離程度越高； – αＡＢ ＝ 1，則表明膜沒有分離能力。對于含有 A、 B兩組分的混合物，分離因數(shù)定義為 ? 式中 —— 原料中 組分 A與組分 B的摩爾分率； —— 透過物中組分 A與組分 B的 摩爾分率。截留分子量的高低，在一定程度上反映了膜孔徑的大小。 分子形狀： 線狀分子易透過， R線 R球； 吸附作用： 溶質(zhì)吸附于膜孔壁上，降低膜孔 有效直徑 R ?； 濃差極化作用 ： 溶質(zhì)在膜面沉積，使膜阻力 ?， R ?，分離性能 ?。 當水透過膜并截留鹽時，在膜表面會形成一個流速非常低的 邊界層 ， 邊界層中的鹽濃度比進水本體溶液鹽濃度高，這種 鹽濃度在膜面增加的現(xiàn)象叫做濃差極化 。 質(zhì)量好的膜應(yīng)有陡直的截斷曲線 ,可使不同分子量的溶質(zhì)分離完全； 反之，斜坦的截斷曲線會導致分離不完全。 ? 100％截留率表示溶質(zhì)全部被膜截留； ? 0％ 截留率則表示全部溶質(zhì)透過膜，無分離作用。 （ 1）截留率 ? 對于反滲透過程，通常用截留率表示其分離性能。 ?由 Jw的數(shù)值可了解膜是否污染和清洗是否徹底。 tAVJ??水通量： 純水在一定壓力、溫度 (， 25℃)下透過膜的速度， L / h?m2。h)或 kg/(m2 ? 透過速率 —— 指單位時間、單位膜面積透過組分的通過量，對于水溶液體系，又稱透水率或水通量， 以 J表示 。 膜的性能主要包括兩個方面： 透過性能 分離性能 1．透過性能 ? 能使待分離的混合物有選擇的透過是分離膜的最基本條件。 ? 交聯(lián)改性 —— 利用交聯(lián)劑使高分子鏈形成網(wǎng)狀機構(gòu)，提高穩(wěn)定性和機械強度。 ? 溶劑化處理 —— 在一定時間一定溫度下，用某種溶劑對聚合膜進行預處理，以提高膜的分離性能。加拿大人勞勃和索里拉金發(fā)明的，并首先用于制造醋酸纖維素膜。 相轉(zhuǎn)化制膜工藝 相轉(zhuǎn)化是指將均質(zhì)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(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。 （ 6） 相轉(zhuǎn)化法 —— 通過適當途徑使聚合物 制膜液由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài) 即可。（適用于聚乙烯、聚丙烯、尼龍等不溶于流延液的膜材料） （二）膜的制備 （ 4） 徑跡蝕刻法 —— 膜片接受高能粒子輻射，聚合物受到損傷形成徑跡，再將此膜片浸入腐蝕性溶液中，徑跡處即被腐蝕而形成圓柱形的孔，且分布均勻。 （ 2）溶劑澆鑄法 —— 用澆鑄刀或壓延棒將制膜液在平整玻璃板或鋼板上流延成膜，然后使溶劑蒸發(fā)，在板上即可形成均勻的聚合物薄膜。燒結(jié)過程中，顆粒間的界面消失。 v、聚碳酸酯 ? 方法：燒結(jié)法、溶劑澆鑄法、熔壓法、徑跡蝕刻法、拉伸法、相轉(zhuǎn)化法等。 iii、聚烯烴類 聚乙烯醇 聚四氟乙烯 聚丙烯 磺酸： RSO3H 羧酸： RCOOH 全氟： R中氫原子全被 氟 取代而成。 用作膜材料的乙烯基聚合物包括聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚四氟乙烯等。目前工業(yè)化的有兩大類 ： 聚間苯二甲酰間苯二胺（ Nomex） 聚對苯二甲酰對苯二胺 聚對苯二甲酰胺 全對位聚芳酰胺 ?聚酰胺含有酰胺基團（ CONH） ,親水性好 ,且其機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及水解穩(wěn)定性均很好 ,是 最典型的反滲透膜材料之一 ，不耐氯。 N H C H 2 N H COC H 2 COp 2nmmp型脂肪族聚酰胺 。長期使用穩(wěn)定性好。 早期使用的聚酰胺是 脂肪族聚酰胺 ，如尼龍 尼龍 — 66等制成的中空纖維膜。 這類樹脂中，目前的代表品種有： 主要的非纖維素酯類膜 材料 i、聚砜類 聚砜結(jié)構(gòu)中的特征基團為 SOO聚酰胺（俗稱尼龍）是指分子主鏈上含有酰胺基團（ NHCO）的高分子化合物。 ? ① 透過速度大 ? ②截留鹽的能力強 ? ③易于制備 ? ④來源豐富 ? ⑤不耐溫（ 30℃ ） ? ⑥ pH 范圍窄，清洗困難 ? ⑦易受微生物侵襲 醋酸纖維素的特點 非纖維素酯類膜材料 (1)非纖維素酯類膜材料的基本特性 ① 分子鏈中含有親水性的極性基團； ② 主鏈上應(yīng)有苯環(huán)、雜環(huán)等剛性基團， 使之有高的抗壓性和耐熱性； ③ 化學穩(wěn)定性好； pH值適應(yīng)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。 醋酸纖維素是當今最重要的膜材料之一 。 日本工業(yè)中膜材料的應(yīng)用纖維素酯類膜聚砜膜聚酰胺膜其他纖維素酯類膜材料 纖維素是由幾千個葡萄糖基通過 1, 4β糖苷