中国药科大学高等制药分离工程3膜分离 (Membrane Separation).ppt

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1、第五章膜分离（MembraneSeparation）5.1总论一、膜分离过程膜分离:以选择性透过膜为分离介质，膜两侧在一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的过程。膜:固相、液相和气相膜。推动力:膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度差等。推动力→膜分离分为多种过程。压力推动的膜过程有反渗透、纳滤、超滤、微滤。在压力的作用下，小分子通过膜，大分子和微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。1）反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（离子）而使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa；第五

2、章膜分离（MembraneSeparation）反渗透、超过滤．微粒过滤的比较2）纳滤膜孔径为2～5nm，能截留部分离子及有机物，操作压力为0.7～3MPa；3）超滤膜孔径为2～20nm，能截留小胶体粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1MPa；4）微滤膜孔径为0.05～10μm，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，操作压力为0.05～0.5MPa。第五章膜分离（MembraneSeparation）膜过程的分离范围膜过程的现状与发展趋势D一透析；MF一微滤；UF一超滤；RO一反渗透；ED一电渗析；CR一控制释放；GS一气体分离；PV一渗

3、透汽化；MD一膜蒸馏；LM一液膜；MR一膜反应器；NF一纳滤；GM一闸膜；AT～主动传递二、膜分离特点（1）无需外加物质，可实现高纯度的分离；（2）过程不发生相变化，能耗较低；（3）在常温下进行，适合处理热敏性物料；（4）设备没有运动的部件，可靠性高，操作、维护方便。第五章膜分离（MembraneSeparation）三、膜分离过程的传递机理物质透过膜的三种传递方式：被动传递、促进传递和主动传递。被动传递：物质由高化学位相侧向低化学位相侧传递，化学位差是膜分离传递过程的推动力，它可以是压力差、浓度差、电位差、温度差等。第五章膜分离（Me

4、mbraneSeparation）促进传递：膜内有载体，在高化学位一侧，载体同被传递的物质发生反应，而在低化学位一侧又将被传递的化学物质释放，这种传递过程有很高的选择性。主动传递：膜中的载体同被传递物质在低化学位侧发生反应并释放出能量，使被传递物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧，物质的传递方向为逆化学位梯度方向。主动传递尚未用于工业过程。第五章膜分离（MembraneSeparation）膜分离过程的机理(1)筛分机理：膜的表面具有无数微孔，膜的孔径分布比较均一，大于膜孔径的分子被截留，而小于膜孔径的分子可以穿过膜达到分离的目的。分

5、离机理依据分子大小的差异，如超滤、微滤过程。第五章膜分离（MembraneSeparation）(2)溶解一扩散机理假设溶质和溶剂都能溶解于膜中，然后各自在浓度差或压力差造成的化学位差推动下扩散通过膜，再从膜下游解吸。溶质和溶剂在膜相中溶解度和扩散性的差异影响着它们的通量大小。(3)孔流模型流体通过膜孔的流动为毛细管内的层流第五章膜分离（MembraneSeparation）四、分离膜应具备四个基本条件：(1)分离性——三个要点①分离膜必须对被分离的混合物具有选择透过的能力(具有分离作用)。②分离能力要适度。根据被分离混合物的原始状态和

6、分离后要达到的目标来合理确定。因为膜的分离性能和渗透性能是相互关联的，分离性能提高，渗透量下降，这样就提高操作费用。第五章膜分离（MembraneSeparation）③膜分离能力主要取决于膜材料的化学特性、膜的形态结构和操作条件。(2)透过性能够对被分离的混合物进行有选择的透过。不需要通过的物质透过速度要低，需要通过的物质透过速率要高。分离膜的透过性能是它处理能力的主要标志。工业上，透过量不能过低，否则经济上不合算。膜的透过性能与膜材料的化学特性、分离膜的形态结构和操作因素有关。第五章膜分离（MembraneSeparation）(3

7、)物理、化学稳定性分离膜材料：高聚物，需要定期更换。高聚物的“老化”问题压密现象：高聚物膜长期处于高压下会发生被压密，使膜在长期使用中渗透量慢慢减小，最终不能使用的现象。膜污染：在使用过程中与混合物接触的表面会被各种各样的杂质所污染，减少了膜的有效使用面积。第五章膜分离（MembraneSeparation）(4)经济性分离膜的价格要合理。价格取决于材料和制造工艺两方面。不少高聚物很具特色，但价格太贵，无法作为商品。分离膜要求:具有分离作用的膜越薄越好，(30nm)；膜如果属于多孔性的，则膜上的孔要求越多越好，孔径相差不大，只有这样，膜

8、的透过量才能大，分离物的纯度才高。第五章膜分离（MembraneSeparation）2.膜的分类膜的分类3.膜材料和制备固体分离膜大多数是高分子聚合物膜，近年来开发了无机材料分离膜。高聚物膜通常是用纤维素