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1、第三章膜分离技术物质分离与纯化技术膜分离技术具有选择透过性是分离膜的基本特征。利用膜的选择性，以膜两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。膜分离特点共同特点：（1）无相变发生，能耗低；（2）一般无需从外界加入其他物质，节约资源，保护环境；（3）可以实现分离与浓缩、分离与反应同时进行，从而大大提高效率；（4）常温常压下进行，特别适用于热敏性物质的分离、浓缩；（5）不仅适用于从病毒、细菌到微粒广泛范围的有机物或无机物的分离，而且还适用于特殊溶液体系的分离如共沸物的分离；（6）膜组件简单，可实现连续操作，易控制、易放大。不足：膜强
2、度较差，使用寿命不长，易于污染反渗透、超滤、微滤和电渗析为四大已开发应用的膜分离技术，有大规模的工业应用和市场。其中反渗透、超滤、微滤相当于过滤技术，用于分离含溶解的溶质或悬浮微粒的液体。电渗析用的是荷电膜，在电场的推动下，用于从水溶液中脱出离子，主要用于苦咸水的脱盐。膜组件(MembraneModule)将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称为膜组件。膜组件的结构及型式取决于膜的形状,工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。板框式(Plate-and-Frame)膜组件板框
3、式是最早使用的一种膜组件。其设计类似于常规的板框过滤装置,膜被放置在可垫有滤纸的多孔的支撑板上,两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液流道空间,组成一个膜单元,单元与单元之间可并联或串联连接。不同的板框式设计的主要差别在于料液流道的结构上。比表面积大，易于更换膜，适于微滤、超滤。管式(Tubular)膜组件管式膜组件有外压式和内压式两种。对内压式膜组件,膜被直接浇铸在多孔的不锈钢管内或用玻璃纤维增强的塑料管内。加压的料液流从管内流过,透过膜的渗透溶液在管外侧被收集。对外压式膜组件,膜则被浇铸在多孔支撑管外侧面。加压的料液流从管外侧流过,渗透溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支撑管
4、内。无论是内压式还是外压式,都可以根据需要设计成串联或并联装置。螺旋卷式(SpiralWound)膜组件目前,螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分离过程。膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适当的方式被组合在一起,然后将其装入能承受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的形式,这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式。中空纤维(HollowFiber)膜组件中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比所有其他组件大,最高可达到30000m2/m3。中空纤维膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁
5、固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端流人,沿纤维外侧平行于纤维束流动,透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出,原液则从膜组件的另一端流出。比较型式优点缺点管式易清洗，无死角，适宜于处理含固体较多的料液，单根管子可以调换保留体积大，单位体积中所含过滤面积较小，压力降大中空纤维式保留体积小，单位体积所含过滤面积大，可以逆洗，操作压力较低，动力消耗较低料液需要预处理，单根纤维损坏时需调换整个模件螺旋卷绕式单位体积中所含过滤面积大，换新膜容易料液需预处理，压力降大,易污染,清洗困难平板式保留体积小，能量消耗界于管式和螺旋卷绕式死体积大截断分子量
6、、水通量、孔的特征、pH适用范围、抗压能力、对热和溶剂的稳定性等。18表征膜性能的参数截留率和截断分子量膜对溶质的截留能力为截留率R（rejection），其定义为：R＝1－Cp／CbCp和Cb：表示在某一瞬间，透过液和截留液的浓度。如R＝1，则Cp＝0，表示溶质全部被截留；如R＝0，则Cp＝Cb，表示溶质能自由透过膜。1920截断曲线质量好的膜，陡直，可使不同分子量的溶质分离完全；反之，会导致分离不完全。透析利用具有一定孔径大小、高分子溶质不能透过的亲水膜，将含有高分子溶质和其他小分子溶质的溶液与纯水或缓冲液分隔，以膜两侧的浓度差为传质推动力，从溶液中分离出小分子物质的过程
7、。在生物分离中主要用于蛋白质的脱盐，血液中代谢废物的脱除。水分子大分子小分子透析膜推动力：浓度差截留分子尺寸：工业>0.02μm人工肾>0.005μm透过组分：分离目的：传递机理:膜类型：小分子溶质大分子溶质溶液脱小分子小分子溶质溶液脱大分子筛分微孔膜内的受阻传递非对称膜、离子交换膜基本概念应用蛋白质、无机盐无机盐缓冲液特点渗析过程是以浓度差作为推动力的，所以速度较慢。随着过程的进行，膜两边盐水的浓度差就越来越小，渗析的速度就越来越慢，直至膜两边的浓度相同，建立了平衡，电解质离子的迁移也就停止了。透析膜
