膜分离材料与技术ppt课件.ppt

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1、第二章膜分离材料与技术1膜分离概述膜分离机理膜材料的结构和制备膜分离技术本章内容2分离膜的概念2.1膜分离概述分离膜是指能以特定形式限制和传递流体物质的两相或两部分的界面。膜的形式可以是固态的，也可以是液态的。被膜分隔的流体物质可以是液态的，也可以是气态的。膜至少具有两个界面，膜通过这两个界面与被分隔的两侧流体接触并进行传递。分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的，但不能是完全不透过性的。膜料液水小分子大分子渗透液3膜分离技术的概念膜分离技术是指利用具有一定膜孔和选择透过性的天然或人工合成的分离膜，在某种推动力（浓度差、压力差、电位差等）的作用下，

2、来实现物质的分离纯化或浓缩的一种操作技术。2.1膜分离概述4膜海水淡化工业废水处理城市废水资源化天然气生物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2.1膜分离概述5反渗透以压力差为推动力，截留离子物质仅透过溶剂6血液透析将体内堆积的毒素及时通过半透膜排出体外，净化血液7膜的种类根据膜的材质固体膜液体膜根据材料来源天然膜合成膜无机材料膜高分子分离膜根据膜的结构多孔膜致密膜离子交换膜渗析膜微孔过滤膜超过滤膜反渗透膜渗透汽化膜气体渗透膜根据膜的功能8固体膜根据膜断面的物理形态根据固体膜的形态对称膜不对称膜复合膜平板膜管式

3、膜中空纤维膜核径蚀刻膜9膜材料种类高分子分离膜材料纤维素衍生物类聚砜类聚酰胺类聚酰亚胺类聚酯类聚烯烃类乙烯类聚合物含硅聚合物含氟聚合物甲壳素类无机膜致密膜多孔膜致密的金属膜致密的固体电解质膜致密的”液体充实固体化“动态原位形成的致密膜Pd膜及Pd合金膜Ag膜及Ag合金膜氧化锆膜复合固体氧化膜多孔负载膜多孔金属膜，多孔不锈钢膜多孔Ni膜，多孔Ag膜，多孔Pd膜，多孔Ti膜多孔陶瓷膜，包括Al2O3膜，SiO2膜，ZrO2膜，TiO2膜（多孔玻璃膜分子筛膜，包括碳分子筛）10膜分离的发展1748年，耐克特（A.Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开

4、创了膜渗透的研究。1861年，施密特（A.Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。2.1膜分离概述11膜分离的发展1961年，米切利斯（A.S.Michealis）等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水—丙酮—溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的超过滤膜。美国Amicon公司首先将这种膜商品化。50年代初，为从海水

5、或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。1967年，DuPont公司研制成功了以尼龙—66为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式反渗透膜组件。反渗透膜开始工业化。2.1膜分离概述12膜分离的发展自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出现的分离膜是超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜（简称MF膜）和反渗透膜（简称RO膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得很大的发展。80年代气体分离膜的研制成功，使功能膜的地位又得到了进一步提高。由于膜分离技术具有高效、节能、高选择

6、、多功能等特点，分离膜已成为上一世纪以来发展极为迅速的一种功能性高分子。2.1膜分离概述13膜分离的特点与蒸馏、分馏、沉淀、萃取、吸附等传统的分离方法相比,膜分离具有以下优点：没有相变化，不需要液体沸腾；也不需要气体液化，不需要投加化学物质，是低能耗、低成本的分离技术；分离过程在常温下进行，特别适用于热敏感物质如：蛋白质、酶、药品的分离、分级、浓缩和富集；分离浓缩同时进行，能回收有价值的物质；应用范围广，对无机物、有机物及生物制品都可适用，还适用于许多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的分离、共沸物及近沸点物系的分离等;膜分离装置简单、操作容易、制造方

7、便，不产生二次污染；易于实现自动化。2.1膜分离概述14膜分离过程的类型2.2膜分离机理分离膜的基本功能是从物质群中有选择地透过或输送特定的物质，如颗粒、分子、离子等。或者说，物质的分离是通过膜的选择性透过实现的。膜分离过程的主要特点是以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。膜分离过程的推动力有浓度差、压力差和电位差等。15膜分离过程的类型2.2膜分离机理膜分离过程可概述为以下三种形式：①渗析式膜分离料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等；②过

8、滤式膜分离利用组分分子的大小和性质差别