新型分离技术分解.doc

1、什么是分离过程？分离剂是什么？ 分离过程是指根据混合物中不同组分间某些性质的差异,通过分离剂的作用将混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的过程。其中原料预处理及反应产物的分离提纯一般都属于分离过程。 分离剂可以是能量或物质或两者并用：（1）能量分离剂：热、电、磁、辐射、声波、重力、压力、离心力等（2）物质分离剂：过滤介质、吸收剂、吸附剂、离子交换树脂、膜等 第一章???固膜分离过程 一、概述 膜分离：利用膜对不同组分的选择性渗透的原理来分离混合物的过程。 膜从相态上可分为固体膜和液体膜。固体膜又分为：平板膜、中空纤维膜、管式膜 固膜分离过程包括：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、气体分离、渗透汽化、膜蒸馏、膜萃取、膜吸收等。 二、膜及膜组件 膜的分类 从材料来源上可分为：天然膜和合成膜(又分为：无机膜和有机高分子膜) 根据膜的结构可分为：多孔膜（微孔膜，孔径1nm以上）和 致密膜（均质膜、无孔膜、非多孔膜，孔径1nm以下）。 7、制备有机高分子非对称膜的一种常用方法：相转化法：高分子由液相（溶剂中）转变为固相，其中最主要的是沉浸凝胶法，也叫L－S法。 8、有机膜的贮存 有机高分子膜易受到光、热、空气（氧气）、微生物等的作用使分离性能下降、寿命降低，所以膜要避光，贮存温度在5-30℃。长期不用时一般贮存在杀菌液（如0.5％甲醛溶液）内，并定期更换杀菌液。 三、微滤 微滤是以静压差为推动力,利用微滤膜的 “ 筛分 ” 作用进行分离的膜过程。小于膜孔的物质通过膜 ,大于膜孔的粒子被阻拦在膜面上 。 微滤属于压力驱动型膜过程，主要从气相和液相中截留微米及亚微米级的细小悬浮物、微生物、微粒、细菌、酵母、红细胞、污染物等。 10、微滤的操作模式 (1)终端过滤 被截留颗粒在膜表面形成颗粒层(滤饼)，且随时间的延长, 不断增厚和压实, 使过滤阻力增加, 在操作压差不变的情况下, 膜通量下降。 操作是间歇的, 要周期性地停下来清除滤饼或更换膜。用于处理量小或固含量低的时候。 (2)错流过滤 料液以切线方向流过膜表面,料液流经膜表面产生的高剪切力可使沉积在膜表面的颗粒扩散返回主体流, 从而被带出微滤组件。多用于处理量大或固含量高的情况。 12、微滤膜的类型 对称型（ 通孔型 、 网络型）、非对称型 13、微滤膜的特性 ①孔径较为均一，过滤精度较高，平均孔径(标称孔径)是微滤膜的一项主要性能指标,也是选膜的依据之一。 ②孔隙率高 ③膜薄 厚度一般90~150μm( 无机微滤膜例外 )，这不仅有利于增大过滤速率,而且可减少因液体被膜吸附而造成的损失。 14、微滤分离机理 （1）膜表面截留：①机械截留: 截留比孔径大或相当的微粒 (筛分作用) ② 吸附截留 ③架桥截留 表面截留易清洗, 但杂质捕捉量相对较少。 （2）膜内部截留：内部截留，杂质捕捉量较多, 但不易清洗 。 四、超滤 超滤是以压力差为推动力的膜分离过程。在压差作用下, 料液中的溶剂及小的溶质从高压料液侧透过超滤膜,尺寸比膜孔径大的溶质被膜截留。 16、超滤膜: 非对称膜 过滤方式: 错流过滤 截留机理: ①在膜表面的机械截留；②在膜表面及微孔内吸附；③膜孔的堵塞。 17、超滤膜性能表征 ①纯水渗透速率(水通量）指单位时间单位膜面积上透过的纯水的体积, 一般在20～1000 (L/(m2﹒h)之间 .②截留(切割)分子量 一般定义为膜对标准物截留率为 90% 时所对应的标准物的分子量，又叫标称截留分子量。 截留率：指被截留的溶质量占进料中溶质量的百分比。 超滤膜孔径分布比较宽，实际截留能力与溶质分子大小、形状、操作条件、其它溶质的存在等多种因素有关，可能与标称截留分子量有很大差别。 一般超滤膜用于两个组分之间的分级时要求两个组分分子量相差10倍以上。 19、超滤过程中,料液中溶质受到膜的截留而在膜面上积累,使得膜表面溶质浓度高于料液主体浓度, 即所谓的浓差极化。 20、超滤过程浓差极化的影响 浓差极化增加了过滤阻力,减少了渗透通量, 使低相对分子质量溶质的截留率升高, 因而降低了选择性。浓差极化不可避免, 但可以减轻，如提高料液流速或温度(降低粘度、提高扩散系数）、增加湍动程度。 21、渗透速率及其影响因素 （1）料液浓度的影响 料液浓度增加，粘度升高，浓差极化加重，渗透速率下降。 （2）温度的影响 温度升高，粘度下降，扩散系数增加，浓差极化减轻，渗透速率增加。 （3）压差的影响 a. 过滤溶液时，在较小的压差范围内，渗透速率与压差成正比（但比纯水的低）。b.压