膜基础知识.docx

膜的分类1. 按膜结构分类　液膜：按制膜材料形态来分类的一种，即以液态物质为分离介质形成的膜，亦叫液相膜或液膜。这种膜可以把两种气相，气液两相或两相不互溶的液体进行分隔和促进分离，如乳化液膜和支撑液膜。　固膜：按制膜材料形态来分类的一种以固态物质为分离介质制成的膜，亦叫固相膜或固体膜。　对称膜：一般指膜的各部分具有相同的特性，其孔结构不随深度而变化的膜。膜的厚度范围为10～200um。　非对称膜：由同种材料制成的，一层为致密分离层，其厚度通常为0.1～0.5um另一层或多层(如无机膜)为支撑层(其厚度为5～10um)。2. 按化学组成分类　不同的膜材料具有不同的化学稳定性、热稳定性、机械性能和亲和性能，对于不同的分离体系，利用不同材料制备的分离膜可以取得较好的效果。有机材料　纤维素类　二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、硝酸纤维素等　素酰胺类　尼龙-66，芳香聚酰胺、芳香聚酰胺酰肼等　芳香杂环类　聚哌嗪酰胺，聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯并咪唑铜等　聚砜类　聚砜、聚醚砜、碘化聚砜、磺化聚醚砜等　聚烯烃类　聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸等　硅橡胶类　聚二甲基硅氧烷、素三甲基硅烷丙块，聚乙烯基三甲基硅烷　含氟聚合物　聚全氟硫酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等　其他　聚碳酸酯、聚电解质无机材料　陶瓷　聚化铝、氧化硅、氧化锆等　玻璃　硼酸盐玻璃　金属　铝、钯、银等　有机膜：以有机高分子聚合物为材料制成的具有分离功能的渗透膜。这类膜的优点是容易加工成型，成本低。其缺点是在高温，高压和有强吸附组分下，性能不稳定。　无机膜：以无机材料为分离介质制成的具有分离功能的渗透膜，如金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属配合物膜、分子筛复合膜、沸石膜和玻璃膜等，它具有化学稳定性好、耐高温、孔径分布窄和分离效率高等特点，可用于气体分离等。　纤维素类是应用最早，也是应用最多的膜材，它主要用于渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜、透析膜中，在气体分离膜和渗透蒸发中也有应用。由于在较高温度、酸性和碱性条件下纤维素膜易水解，此外易被许多微生物分解，所以纤维素膜的耐久性较差。　金属膜：以金属材料，如钯、银为介质制成的具有分离功能的渗透膜。可利用其对氢的溶解机理制备超纯氢和进行加氢或脱氢膜反应。3.? 按分离机理分类：　根据分离机理，膜大致分为多孔膜、无孔膜和载体膜，多孔膜在处理溶液时根据颗粒大小进行分离，主要用于超滤和微滤；无孔膜利用分离体系中各组分溶解度 或扩散系数的差异进行分离，主要用于气体分离、透析、蒸汽渗透等过程；载体膜是通过载体分子对某组分高度专一的亲和性来实现不同组分的分离。膜种类膜功能分离驱动力透过物质被截流物质微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂和溶解物悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物质压力差水和溶剂无机盐、糖类、氨基酸、有机物等透析脱除溶液中的盐类及低分子物质浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、糖类、氨基酸、有机物等电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子渗透气化溶液中的低分子及溶剂间的分离压力差、浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过液体4. 按几何形状分类　无论在实验室还是在工业生产中，膜都被制成一定形式的组件作为膜分离装置的分离单元。在工业上应用并实现商品化的膜组件主要有平板型、圆管型、螺旋卷 型和中空纤维膜，相应的膜几何形状为平板式、管式、毛细管式和中空纤维式。后三种皆为管状膜，他们的差别主要是直径不同：直径〉10mm的为管式膜；直径 在0.5—10mm之间的毛细管式膜；直径〈0.5mm的为中空纤维膜。 膜分离技术系统应用　膜分离的基本工艺原理是较为简单的（参见右图）。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过 膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr） 单位膜面积（m2）透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。?由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。 对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。1、澄清纯化技术——超/微滤膜系统 澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布