《膜分离过程》PPT课件.ppt

《《膜分离过程》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章膜分离过程Membraneseparation膜分离技术膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其它组份，从而达到分离目的的技术。膜料液水小分子大分子渗透液定义：在流体相之间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。“21世纪的多数工业中，膜技术扮演着战略的角色”“谁掌握了膜技术，谁就掌握了21世纪的未来”一、膜的简介膜的用途浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因此需要除去溶剂；（截留物为

2、产物）纯化：除去杂质；分离：将混合物分成两种或多种目的产物；反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，能提高反应速率或提高产品质量。膜的应用膜海水淡化工业废水处理城市废水资源化天然气生物质利用能源水资源传统工业生态环境除尘CO2控制制药食品化工与石化电子冶金燃料电池洁净燃烧膜分离的特点：无相变、低能耗高效率、污染小工艺简单、操作方便浓缩与纯化同时进行浓缩液进料液渗透液(1)对称膜：结构与方向无关的膜，孔经可一致，结构可不规则；(2)非对称膜：分离层很薄，较致密，为活性膜，孔径的大小和表皮的性质决定分离特性，厚度决定传递速度，朝向待分离浓缩液；多孔的支持层只起

3、支撑作用，使膜具有必要的机械强度。(3)复合膜：选择性膜层(活性膜层)沉积于具有微孔的底膜(支撑层)表面上，表层与底层是不同的材料，膜的性能不仅取决于有选择性的表面薄层而且受微孔支撑层的影响。(4)荷电膜：离交膜，含有高度的溶胀胶载着固定电荷的对称膜。(5)液膜：将在有关章节中讨论。(6)微孔膜：孔径为0.05—20微米的膜。(7)动态膜：在多孔介质(如陶瓷管)上沉积一层颗粒物(如氧化锆)作为有选择作用的膜，此沉积层与溶液处于动态平衡。膜的分类图1对称膜图2非对称膜图3对称膜图4非对称膜二、膜分离过程的类型膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分

4、过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进行分类。膜分离过程的类型1.透析：用具有一定孔径大小的、高分子溶质不能透过的亲水膜将溶质溶液与纯水分隔，在浓差的作用下，小分子溶质透向水侧，水透向溶液一侧。透析膜：孔径5-10nm,实验室中常用透析袋应用：脱盐，血液透析特点：以浓差为推动力，膜透过通量很小，不适于大规模生物分离过程，多在实验室中应用。蛋白质透析透析袋透析简单装置。A:透析夹，B:透析，C:透析示意图2.微滤（Microfiltration,MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力，使不溶性物质得以分离的操作。孔径分布范围在

5、0.025~14μm之间，截留直径为0.02μm~10μm大小的粒子。可应用于消毒、澄清、细胞收集等。如培养基液菌体分离与浓缩，产品消毒。微滤(Microfiltration，MF)一种静态过滤，随过滤时间延长，膜面上截流沉积不溶物，引起水流阻力增大，透水速率下降，直至微孔全被堵塞；3.超滤（Ultrafiltration,UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001-0.02μm，分离推动力仍为压力差，截断分子量可变化。适合于酶、蛋白质等生物大分子物质的分离、浓缩，超滤亲和纯化，血浆分离，脱盐，去热原，在生物工程中应用最广。一种动态过程，由泵提供推动力，在膜

6、表面产生两个分力：一个是垂直于膜面的法向分力，使水分子透过膜面，另一个是于膜面平行的切向力，把膜面截流物冲掉。超滤原理的示意图常规过滤(A)和超滤(B)的示意图AB4.反渗透（Reverseosmosis,RO）:渗透和渗透压：渗透：膜（不能透过溶质）两侧压力相等时，在浓度差作用下，溶剂从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的一侧透过的现象。渗透压：渗透现象中，促使水分子透过的推动力。反渗透：定义：在溶质浓度高的一侧施加超过渗透压的压力，使溶剂透过膜的操作。是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.1~1nm之间。其基本原理为溶解扩散。在高于

7、溶液渗透压的压力作用下，只有溶液中的水透过膜，而所有溶液中的大分子、小分子有机物及无机物全被截留住。主要用于海水脱盐，纯水制造以及小分子产品如乙醇、糖及氨基酸浓缩等。膜法海水淡化分离方法反渗透低温多效多级闪蒸能耗(kWh/m3)3.5>7>10几种分离方法能耗比较嵊泗1000吨/日反渗透海水淡化装置巴黎瓦兹河梅里市14万立方米/天的纳滤厂，每天为巴黎附近50万居民提供14万吨饮用水微滤超滤反渗透○:微粒子●:大分子＋:小分子……..：水5.电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。在直流电场的作用下，由于离子交换

8、膜的阻隔作用，实现溶液的