膜分离技术的介绍及应用讲述.doc

题目： 膜分离技术读书报告 日期 2015年11月20日 目 录 一、膜的种类特点及分离原理 1 二、 必威体育精装版膜分离技术进展 3 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 3 1.1 静电纺丝技术的历史发展 3 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 3 1.2.1 在超滤方面 4 1.2.2 在纳滤方面 4 1.2.3 在渗透方面 5 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 5 2. 多孔陶瓷膜应用技术 6 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 7 2.1.1 溶胶—凝胶技术 7 2.1.2 修饰技术 7  一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世纪80年代的气体分离（gas-separation, GS）、20世纪90年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液中渗透分离出来，通常用于去除小分子溶质、悬浮物及胶体物质，常用作海水淡化、水的软化、选择性分离溶质及醇、糖等的浓缩制备等。 表1 几种主要的膜分离过程 膜过程 主要膜材料 滤膜孔径 传递机理 透过物 膜类型 主要用途 MF 再生纤维素膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜、陶瓷 0.05-2.0um 颗粒大小 水、溶剂、溶解物 多孔膜 以压力为推动力，主要依靠机械筛分作用，滤除50nm的颗粒 ED 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的苯乙烯接枝聚合物 0.05-0.15um 电解质离子的选择性传递 电解质离子 离子交换膜 以电位差为推动力、利用阴阳离子交换膜的选择透过性 RO 醋酸纤维素、聚砜、聚酰胺及其改良性膜等 0.002um 溶剂的扩散传递 水、溶剂 非对称性膜 以压力为推动力，利用半透膜的选择透过性 UF 醋酸纤维素、聚砜、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、陶瓷 0.0015-0.02um 分子特性大小形状 水、溶剂、小分子 非对称性膜 以压力为推动力、机械筛分过程，截留相对分子质量范围为 1000-300000，滤除5-100nm GS 聚酰亚胺、聚砜、聚二甲基硅烷、聚丙烯中空纤维 1.0um 气体和蒸汽的扩散渗透 渗透性的气体蒸汽 匀向膜、复合膜 以压力为推动力，利用各组分渗透速率的不同，气体除湿 PV 聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚醚一酰胺等 0.5nm 选择传递 易渗透的溶剂 匀向膜、复合膜 以化学位差为推动力，混合溶液中微量水的脱除 NF 醋酸纤维素、聚砜和香族聚酰胺复合材料 2nm 离子大小及电荷 水、一价离子 复合膜 以压力为推动力，膜截留相对分子质量为200-1000 膜分离，尤其是食品工业中采用的MST，与传统的蒸馏、吸收、萃取、离心分离等分离技术相比、具有以下特点：