最新4--膜分离 - 中山大学化工分离新技术课件课件ppt.ppt

《最新4--膜分离 - 中山大学化工分离新技术课件课件ppt.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、4--膜分离-2012中山大学化工分离新技术课件4.1概述膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称。常用的膜分离方法有：电渗析、反渗透、超滤，其次是：自然渗析、液膜技术膜分离技术有以下共同特点：①膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。例如在现在的各种海水淡化方法中，反渗透法能耗最低。②膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏性物料，如对果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩。③装置简单，操作容易，易控制、维修，且分离效率高。作为一种新型的水处理方法，与常规水处理方法相比，具有占地面积小、适用范围广、处理效率高等特点。分类：材质：固体膜和液体膜；

2、来源：天然膜和合成膜无机材料和高分子膜；结构：固体膜致密膜和多孔膜微孔膜和大孔膜对称膜、不对称膜和复合膜形状：平板膜、管式膜、中空纤维膜、核孔膜制备方法：相转变法、烧结法、拉伸法、核径迹法1．相转变法：浇铸液→支持物上捕开→蒸发部分溶剂→凝胶形成→热处理(退火)。2．烧结法：膜材料粉→模具内→严格控制温度和压力→由软变熔→形成多孔体→机械加工。3．拉伸法：晶态聚烯烃→在低熔融温度下挤压成膜→延伸得到高的熔融应力→无张力条件下退火→拉伸。4．核径迹法：厚为5-15m薄膜→粒子(如a粒子或中子)照射→化学键断裂形成径迹→酸碱液腐蚀→形成孔道。5．复合膜的制备：是相转变膜的继续发

3、展，制造非常薄的特征分离层。在多孔支撑层上制作聚合物膜。主要的高分子化合物有：纤维素酯类、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚砜、聚酰胺、聚丙烯晴和醋酸纤维素等；致孔剂；溶剂；开发功能高分子膜材料：合成各种分子结构的功能高分子；在膜表面进行化学改性，根据不同的分离对象，引入不同的活化基团，通过改变高分子的自由体积和链的柔软性，改变其分离性能或改变其物理、化学性质。以上的研究工作的开展，可以以天然高分子化合物为主，利用其特有的官能团，进行化学修饰和改性。膜分离技术的应用超滤：用于溶液中分子量500—5000000的高分子物质与溶剂或含小分子物质的溶液的分离，制备高纯饮用水、电子工业超净

4、水和医用无菌水，去除水中的细菌、病毒、热源和其它异物；食品工业中，分离蛋白和低分子量的乳糖；果汁、酒等饮料的消毒与澄清，使果汁保持原有的色、香、味，产品清澈；医药和生化工业用于处理热敏性物质，分离浓缩生物活性物质，从动、植物中提取药物；工业废水处理。微滤：分离溶液中大于0.05μm左右的微细粒子；高纯溶剂的超净；用于医药、饮料等生产用水；食糖与酒类的精制；药物中除菌和微粒；生物和微生物检测、化验和诊断；反渗透：从溶液中分离出溶剂，分离过程无相变化，不耗用化学药品。工业废水的处理；医药、食品工业中，抗生素、维生素、激素和氨基酸等溶液的浓缩；果汁、咖啡浸液的浓缩；海水、苦咸水的淡

5、化，硬水软化制备锅炉用水，高纯水的制备；电渗析：正负离子在电场的驱动下分别向与其对应的电极迁移，速度快，假如有阴阳离子交换膜，可使离子通过交换膜而实现溶液中离子的脱除。水处理：苦咸水淡化、浓盐水制盐、海水淡化；食品工业：果汁去除有机酸；工业废水处理；燃料电池用膜；纳滤、渗透气化、亲和膜、气体分离膜；膜过程与其它化工分离过程的联用膜过程往往是利用一种膜分离过程，现在发展了利用多种膜过程联合解决实际问题，称为集成膜过程；膜过程与其它化工过程的联合叫杂化膜过程，它代表了膜过程应用发展的新趋势，不是单纯地取代旧的化工过程，而是于其它化工过程联合，各取所长，发挥综合优势。膜萃取；膜蒸馏

6、；膜反应器；酶膜反应器；膜分离技术开发展望膜分离作为一种新型的分离手段,发展速度极快,但它毕竟是一门年轻的学科,尚需不断探索和完善。膜分离技术今后的发展将主要集中在以下几个方面:开发新的功能材料或对现有的膜材料进行改性,以提高膜的选择性;开发新的制膜技术,以得到没有缺陷的超薄膜,甚至是单分子层膜,以实现低压下的高透过率;对膜分离机理的进一步探讨,利用主-客体化学的有关理论对膜上的功能基团的分子识别作用做出定性及定量的解释;进一步研究液膜的主动传输机理,以实现人造膜的仿生化。4.2电渗析电渗析的原理与过程交换离子膜电渗析器的构造电渗析的操作控制电渗析除盐的设计计算电渗析法在废水

7、处理中的应用电渗析原理和工作过程1.原理C——阳膜A——阴膜阳极：Cl-→Cl2↑+2e阴极：2H++2e→H2↑（氧化反应）：4OH-→O2↑+2H2O+4e（还原反应）：H2O→H++OH-图4-1电渗析工作原理图极水原水极水2.工作过程主要过程离子电迁移和电极反应：当原水进入这些小室时，在直流电场的作用下，溶液中的离子作定向迁移。阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。次要过程（1）反离子的迁移有少量与离子交换膜解离离子电荷相反的离子透过膜，即阴离子透过阳膜，阳离子透过阴膜。（2）电解质浓差扩散由于膜