分离科学与技术第8章 膜分离法ppt课件.ppt

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1、第八章膜分离法概述膜分离过程和膜的材料反渗透分离技术微滤、超滤和纳滤分离技术液膜分离技术第八章膜分离法20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一种新的分离技术。膜分离技术特点：兼有分离、浓缩、纯化、精制的功能高效、节能、环保、分子级过滤过滤过程简单、易于控制，应用广泛第一节概述膜分离技术的发展简史膜的定义和分类膜分离的特点第一节概述一、膜分离技术的发展简史膜及膜过程在自然界，如生物体内广泛而恒久存在，与生命起源和生命活动密切相关，是一切生命活动的基础。膜过程在自然现象中发挥了重大作用，在现代经济发展和日常生活中也扮演着重要角色。第一节概述一、膜分离技术的发展简史人类对膜的认识、利用、

2、模拟，及人工合成的历史过程是极其漫长而曲折的。中国汉代《淮南子》中制豆腐，利用天然物制得食用“人工薄膜”的最早记载；1748年，Nollet发现了渗透现象；19世纪中叶，Graham发现了透析现象；第一节概述一、膜分离技术的发展简史人类对膜的认识、利用、模拟，及人工合成的历史过程是极其漫长而曲折的。20世纪30年代，德国建立了世界上首座生产微滤膜的工厂；20世纪中叶，随各学科的深入发展，新型膜材料及制膜技术不断开拓，各种膜分离技术相继出现和发展。第一节概述一、膜分离技术的发展简史20世纪中期后，膜分离技术的发展分三个阶段：50年代奠定基础阶段基础理论研究及初期工业化60~70年代发展阶段

3、工业化生产及应用80年代发展演化阶段提高工业化水平及应用拓展近30年来，膜分离技术研究不断深入，被公认为是最有发展前途的高新技术之一。第一节概述二、膜的定义和分类膜：分隔开两种流体的一个薄的阻挡层，该阻挡层阻止了两种流体间的力学流动，但流体借助吸着作用和扩散作用实现膜传递膜的渗透性。气体渗透：高压气体膜低压气体液体渗透：液相膜液/气相半透膜：不同分子透过膜的传递速率不同。第一节概述二、膜的定义和分类膜：具有一定特殊性能的分离膜，相当于两相之间的一个半渗透的隔层，可防止两相的直接接触。膜（隔层）的形态：固体、液体、气体（具半渗透性）膜（隔层）的截留方式：分子孔径大小、渗透系数、电

4、荷、溶解度等。第一节概述二、膜的定义和分类膜的分类：材质：高分子、金属、陶瓷膜结构：对称、非对称膜（膜断面形态结构是否均一）形状：平板、管式、中空纤维、核孔膜功能：离子交换、渗析、微滤、反渗透、渗透气化膜第一节概述二、膜的定义和分类膜的分类：形态：固膜、液膜、气膜高分子固膜应用广泛，陶瓷膜化学性质稳定、耐高温、机械强度高。根据膜中高分子的排布状态及膜的结构紧密疏松程度分为：多孔膜（超滤膜）、致密膜（玻璃纸）。第一节概述三、膜分离的特点膜的功能：分离、浓缩、纯化、精制分离效率高纳米级分离能耗低分离过程不发生相变，室温下进行分离温度接近室温热敏感物质分离，医药、生物分离分离规模和处理能力变化

5、大效率、运行费用变化不大第一节概述三、膜分离的特点膜的功能：分离、浓缩、纯化、精制体积小，易添加或应用于工业设备，不需对生产线进行大的变动缺点：强度差、寿命短、易沾污第二节膜分离过程和膜的材料一、膜分离过程膜分离过程以选择性透过膜为分离介质。当膜两侧存在某种推动力，如压力差、浓度差、电位差等时，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离或纯化的目的。第二节膜分离过程和膜的材料二、膜的材料膜膜分离技术的核心。膜材料的化学性质和膜的结构膜的分离性能。对膜材料的要求：良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性，耐酸、碱、微生物、氧化等。第二节膜分离过程和膜的材料二、膜的材料对膜材料的要求：反渗透、超滤

6、、微滤亲水性膜电渗析耐酸、碱、热稳定性气体分离（渗透气化）对透过组分有优先溶解和扩散能力第二节膜分离过程和膜的材料二、膜的材料膜材料的分类：高分子膜材料醋酸纤维素、聚砜类、聚酰胺类、聚酯类、聚烯烃类、含硅/氟聚合物、甲壳素类膜等无机膜材料材料类别特点及应用纤维素类应用最早、最多的膜，反渗透、超滤、微滤芳香聚酰胺类和杂环类反渗透聚酰亚胺耐高温、抗化学试剂，超滤、反渗透、气体分离聚砜性能稳定、机械强度高，超滤、微滤聚丙烯腈亲水性，超滤、微滤硅橡胶类、聚烯烃、聚乙烯醇、尼龙、聚碳酸酯等气体分离、渗透气化表8-1高分子膜材料的种类、特点及应用第二节膜分离过程和膜的材料二、膜的材料膜材料的

7、分类：无机膜材料陶瓷、金属、金属氧化物、玻璃、硅酸盐、沸石、碳素等根据表层结构不同可分为：致密膜金属膜、致密固体电解质膜、致密多孔载体膜多孔膜多孔金属膜、多孔陶瓷膜、分子筛膜第二节膜分离过程和膜的材料二、膜的材料膜材料的分类：无机膜材料陶瓷、金属、金属氧化物、玻璃等根据化学组成分为：单组分膜Al2O3、ZrO、TiO2、SiO2双组分膜Al2O3SiO2、Al2O3TiO2、TiO2ZrO多组分膜Al2O3SiO2