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膜 处 理 新 技 术 ——膜分离过程 膜技术发展简史 18世纪初，人们就已经注意到了膜分离现象； 19世纪末20世纪初，细致深入地了解了渗透现象； 20世纪50年代，Juda成功试制了高选择透过性阴阳离子交换膜，使得电渗析(ED)进入实用；微滤也进入工业化阶段； 60年代，Loeb和Sourirajan制备了不对称反渗透膜，使得反渗透技术在海水淡化技术进入了实用阶段； 70年代，超滤技术； 80年代，气体分离； 90年代，渗透蒸发；超低压反渗透膜得以研制成功…… 膜分离技术特点使其受到广泛重视，发展迅速。 21世纪将是膜技术全面发展的阶段，对工业技术的改造将起到深远的影响。 水处理领域的膜分离技术 饮用水 工业用水 工业废水 市政污水 膜的分类 膜的定义 膜是分离两相和选择性传递物质的屏障。 膜的分类 按膜的结构分类 按化学组成分类 按分离机理分类 按几何形状分类 按膜的结构分类 按化学组成分类 按分离机理分类 按分离机理分类 膜分离的定义和分类 膜分离的定义 膜分离的分类 反渗透和纳滤 超滤和微滤 渗析和电渗析 载体促进传递 渗透汽化 膜精馏和膜萃取 气体分离 反渗透原理 膜的迁移方程 －优先吸附－毛细孔流理论 反渗透膜与纳滤膜及其组件 高压反渗透膜 低压反渗透膜 超低压反渗透膜 反渗透和纳滤应用 超滤(Ultrafiltration, UF) 历史 1861年，Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯胶，可作为世界上第一 次超滤试验。 1963年，Michaels开发了不同孔径的不对称CA超滤膜。 1965—1975年是超滤工艺大发展的阶段： 超滤原理 超滤膜 超滤操作工艺 重过滤操作 用于大分子和小分子的分离。 间歇操作 常用于小规模生产。 连续式操作 常用于大规模生产。连续式操作时组件的配置有单级和多级两类。 超滤应用 超滤在需将尺寸较大的分子或微粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广泛应用。超滤装置可单独运行，也可与其他处理设备结合应用于各种分离过程。 超滤浓缩的优点是无相变、一般不需加热、工序简单、适用pH范围宽和防止失活等，很适于热敏性物质的分离浓缩。 主要应用在以下领域： 工业废水处理； 城市污水处理；如资源化应用。 饮用水的生产； 高纯水的制备； 生物制剂的提纯； 食品工业； 医药工业。 微滤(Microfiltration, MF) 概述 1907年Bechhold制得系列化多孔火棉胶膜。 二战后美国的Sartorius公司制得CN膜，应用于微生物污染检测，之后发展为Millipore公司。 60年代后微滤工艺的大发展： 微滤原理 微滤操作工艺 微滤膜 目前市场上的微滤膜的材质可分为有机和无机两大类。 有机材质 主要将聚合物通过相转化、拉伸、烧结、径迹刻蚀等方法制备。迄今为止，已用于制备微孔膜的聚合物有纤维素、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 陶瓷、金属等无机材料 无机膜有良好的化学和热稳定性，而且它的孔径可以被很好地控制，孔径分布通常较窄。比较重要的制备方法有烧结、溶胶-凝胶、阳极氧化。目前主要用氧化铝、氧化锆制备陶瓷膜。 微滤应用 工业上，微滤主要用于将大于0.1μm的粒子与溶液分开的场合。 制药行业的除菌过滤； 电子工业用高纯水的制备； 食品工业； 在各种与生物、生理有关的分析中对细胞的捕获、各种颗粒的富集； 饮用水生产和城市污水处理成为微滤过程的两个潜在的大市场； 必威体育精装版的应用领域是生物技术和生物医学技术领域。 膜组件 板框式膜组件 卷式膜组件 管式膜组件 毛细管膜组件 中空纤维膜组件 板框式膜组件 板框式膜组件的基本部件是：平板膜、支撑盘、间隔盘。三种部件以图40所示的顺序相互交替、重叠、压紧。 板框式膜组件 突出优点是操作灵活，其主要特点有： ①?可以简单地增加膜的层数实现增大处理量； ②?组装简单、坚固，对压力变动和现场作业的可靠性较大； ③每两片膜之间的渗透物都是被单独地引出来的，可以通过关闭个别膜对来消除操作中的故障，而不必使整个组件停止运行。 缺点是： ①板框式膜组件中需要个别密封的数目太多，因此装置越大对各零部件的加工精度要求也就越高，尽管组件结构简单，但成本较高； ②装填密度仅能达到100—400m2/m3。 卷式膜组件 卷式膜组件是由美国GulfGeneral Atomic公司于1964年研制成功的，是目前反渗透、超滤及气体分离过程中最重要的膜组件形式，也有少量用于渗透汽化过程。 对于不同的处理对象，可对卷式膜组件的结构作相应的改进。  由于螺旋卷式膜组件的结构简单、造价低廉、装填密度较高(可达1000m2/m3)，同时还具有一定的抗污染性