精华版]现代分离科学与进展课程论

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1、现代分离科学与进展课程论文n主讲人：贺盛福n专业：应用化学n学号：20130817003n授课老师：欧阳玉祝膜分离技术及其在水处理中的应用研究进展主要内容1膜分离技术分类及其特点2膜分离技术在水处理中的应用前景3分离膜的研究进展4膜分离技术在水处理中的具体应用5结语及展望膜分离技术分类及其特点Ø定义：膜分离技术是利用天然或人工合成的具有选择透过性的膜，以压力差、电场力等外界能量或化学位差为推动力，对双组份或多组分溶质、溶剂进行分离、分级、提纯和富集的一门边缘学科高新技术。Ø分类：膜的类型按结构可分为对称膜和非对称膜；按材料分可分为有

2、机膜和无机膜：按膜孔径可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。而膜分离技术一般按膜孔径及分离物质的不同主要分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析和液膜分离。Ø特点：相比传统的分离技术，膜分离技术普遍具有以下特点（1）节能、高效、无相变；（2）在常温下进行，特别适合于热敏感性物质的分离、浓缩和精制；（3）选择性好，使用分离范围非常广；（4）设备简单、占地面积小、操作方便。几种用于水处理的膜技术特点膜过程膜孔径大小分离机理驱动力适用分离物微滤(MF)1~10mm筛分压力差固体颗粒、细菌等100KP超滤(UF)1~100nm筛分压力差微粒、

3、胶体、细菌、0.1~1MP热源和各种有机物压力差有机小分子物（抗纳滤(NF)平均2nm筛分0.5~1MP生素、合成药、二糖）反渗透(OS)<0.002mm筛分压力差无机盐类（NaCl、0.1~10MPKCl等)电渗析(ED)荷电、电场力非电解质、大分子筛分物质液膜分离萃取、吸油状物(LM)附和迁移国外膜分离技术发展简介20世纪60年代70-80年代80-90年代Loeb，Saurirajan建成无水酒精第一张非对称型开发和应用渗透气化装置醋酸纤维素反渗超滤和气体分离膜有机物的脱水透膜膜促进传递、膜接触器：膜萃取、膜燃料膜反应器、膜传

4、感器膜吸收、膜气提、电池控制释放等膜技术膜蒸馏等技术发达国家2000年至今90年代-2000年研究开发热点国内膜分离技术发展简介1958年开始60年代70年代研究开发出反渗透、离子交换膜研究反渗透膜超滤和电渗析组织海水淡化会战及其膜组件膜生物反应器、继续发展液膜分离膜传感器、气体膜分离和渗透膜燃料电池等技术汽化进入研究开发80年代90年代至今膜分离技术在水处理中的应用前景(1)•国内水污染案例膜分离技术在水处理中的应用前景(2)•全国水污染概况—水污染严重膜分离技术在水处理中的应用前景（3）•城镇水污染处理行业—发展迅速膜分离技术在

5、水处理中的应用前景（4）•城镇污水处理行业—污水处理标准低膜分离技术在水处理中的应用前景（5）•据统计，近十年来全球膜市场出现强劲的增长势头，每年以30%~40%的速率增长，2011年全球膜与膜组件销售额已超过100亿美元；而据膜工业协会统计，我国膜产业总值已从1994年的2亿元上升到2011年的400亿元。据国家环保局和规划局预测，我国“十二五”和“十三五”期间废水治理投入将分别达1.05万亿元和1.39万亿元，其中工业和城镇生活污水的治理投资将分别达4355亿元和4590亿元。在此背景下，广泛应用于污水处理的膜技术在未来十年间将

6、迎来大发展。分离膜的研究进展n膜材料和膜组件简介n高聚物膜材料n醋酸纤维素类膜材料的研究进展n聚醚砜类材料的研究进展n改性聚砜膜材料n无机膜材料的研究进展n膜组件型式n中空纤维式膜组件的研究进展膜材料和膜组件简介u要将膜用于分离过程必须进行两方面的开发工作。首先是选用合适的膜材料研制出具有高选择性、高通量、能大规模生产的膜；其次是研制出性能良好的膜组件。其中膜是膜分离技术的核心，而膜的透过性取决于膜材料的化学特性和形态结构。膜材料u膜材料一般要求具有良好的成膜性，热稳定性，化学稳定性，耐酸碱和微生物侵蚀以及耐氧化性能。u如反渗透膜的

7、材料最好是亲水的；电渗析膜必须是耐酸、碱性和热稳定能良好的离子型材料；气体分离特别是渗透汽化,要求膜材料对透过组分有优先溶解、扩散能力,若用于有机溶剂分离,还要求膜材料耐溶剂；膜蒸馏和膜吸收要求要疏水性膜材料。u因此不同的膜分离过程对分离膜的要求不同,选择合适的膜材料是膜分离技术首要解决的。目前研究和应用的膜材料主要是高聚物材料和无机材料,其中以高聚物膜应用的最多。高聚物膜材料n目前研究和应用的高聚物分离膜材料有：Ø天然物质的衍生物如醋酸纤维，乙酸丁酸纤维，再生纤维和硝酸纤维素等。Ø人造物质如聚酰胺，聚碳酸酯，聚砜、聚乙烯，聚氯乙烯

8、，聚丙烯，聚丙烯腈，聚呋喃，聚四氟乙烯，聚酰亚胺等。Ø特殊材料如电解质复合膜，多孔玻璃，ZrO2/聚丙烯醇，ZrO2/碳等。在这些材料中以醋酸纤维素和聚砜类应用最广。醋酸纤维素(CA)高聚膜的研究进展（1）u醋酸纤维素常用于制备各种孔