膜分离技术.pptx

膜分离技术报告人：黄雨婷时 间：2016.10.27问题： A、100多年以后，淡水资源枯竭； B、现存的问题是：北方严重缺水解决之道 A、节约用水 B、南水北调 C、海水淡化Questions: A、海水如何淡化?B、100万人/年肾衰病人；约10%肾移植，其余人如何救治？Questions目录膜分离技术概念content膜分离法的机理膜技术的分类工艺特点及缺点发展方向国内研究国外研究膜分离技术：指借助于外界能量或化学位差的 推动，通过特定膜的渗透作用，实现对两组分或多组分混合的液体或气体进行分离、分级、提纯以及浓缩富集的技术。不管膜多薄, 它必须有两个界面。传质有选择性膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜 1膜技术概念2膜分离过程原理：为了分离不同物质，通过在膜两边施加一个推动力，使原料侧某些组分选择性地透过膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜上游，透过侧称为膜下游。膜分离机理膜分离过程的推动力有两类：①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动；②以化学电位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。2一些主要的膜分离过程的推动力荧光检测膜分离机理1. 按膜的材料分类 3表1膜材料的分类膜技术的分类 醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。优点： ①透过速度大 ②截留盐的能力强 ③易于制备 ④来源丰富3缺点： ①易受微生物侵蚀； ②pH值适应范围较窄； ③不耐高温； ④与某些有机溶剂或无机溶剂作用。膜技术的分类醋酸纤维素膜的结构示意图3表面活性层，孔径（8－10）×10－10m1%99％惰性层，孔径（1000－4000）×10－10m对称膜结构膜技术的分类2. 按膜的分离原理及适用范围分类 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。3膜技术的分类3膜技术的分类3膜技术的分类3膜技术的分类3膜技术的分类微滤、超滤、纳滤和反渗透3膜技术的分类4、透析原理：浓差扩散用途： A、人工肾，腹膜透析； B、样品脱电解质； C、浓缩富积； D、气体分离(利用透析袋对不同气体的通透性)优点： A、方法和设备简单，价格低廉； B、实验室最常用的样品脱盐方法缺点： A、透析的速度缓慢； B、溶质稀释。3膜技术的分类透析原理图透析膜3大分子小分子水分子膜技术的分类5、电透析(Electro-dialysis, ED)原理：在透析的基础上加上直流电， 极大加快离子的透析速度。用途：样品快速脱盐。优点： A、设备简单， B、透析速度极快（提高几十倍）， C、电流直接指示电透析终点， D、减轻溶质的稀释。3电透析分离原理示意图膜技术的分类原理和适用范围3膜技术的分类膜分离的特点4①操作在常温下进行（特别适用于热敏性物质）；②是物理过程，不需加入化学试剂；③不发生相变化；④在很多情况下选择性较高；⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成；⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 工艺特点及缺点膜分离存在的问题4①在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低；②膜的耐压性、耐热性、耐溶剂是有限的，故应用范围受限制；③仅采用膜分离技术分离效果有限，往往需要与其他分离工艺组合起来使用。④膜分离后的浓缩液处理难度较大。⑤膜过程中的推动力往往需要外加能源，所以耗能很大。工艺特点及缺点 膜浓差极化，污染现象和控制4膜的浓差极化 concentration polarization膜污染 membrane fouling工艺特点及缺点1、浓差极化现象 4 浓差极化——在膜分离过程中，膜表面上溶质浓度高于主体溶质浓度的现象。工艺特点及缺点浓差极化特性： 1、它是一个可逆过程。 只有在膜过程运行中产生存在 2、它与操作条件相关。 （流动方式、流速、浓度、温度等） 4可通过降低膜两侧压差，减小料液中溶质浓度，改善膜面流体力学条件，来减轻浓差极化程度，提高膜的透过流量。工艺特点及缺点4工艺特点及缺点膜表面附近浓度升高，增大了膜两侧的渗透压差，使有效压差减小，透过通量降低。当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。当分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，也会在膜表面形成凝胶层。这种现象称为凝胶极化(gel polarization)4工艺特点及缺点J0- JV JV2、膜污染4定义——是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附，沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象 。用膜阻力增大系数m来表征膜污染程度： m=J0: 膜的初始纯水通量；JV:膜污染后用自来水漂洗后的纯水通量。工艺特点及缺点 膜分离过程中遇到的最大问题是膜污染（membrane fouling），膜污染的主要原因： 凝胶极化引起