第十讲膜分离技术技术分析.ppt

当代水处理新技术原理与应用 南开大学环境科学与工程学院 吴立波 联系方式：蒙民伟楼322 电O） 手 E-mail:wulb@nankai.edu.cn 第十讲 膜分离技术概述 一、膜 二、膜组件 三、膜分离 四、膜污染与防治 五、膜应用 六、膜技术耦合 一、膜 1.膜定义 膜还没有一个完整精确的定义，一种通用的广义上的定义是膜是两相之间的不连续区间。膜是有一定三维结构的隔层，以区别通常所说的“相界面”。照此定义，膜可分为固相、液相和气相。 以高分子材料、致孔剂、添加剂为主要原料，采用人工合成的高分子膜，这种膜对溶液具有选择透过性，只能使溶剂或溶质透过，或只能使某些溶剂或溶质透过，而不能使另一些溶剂或溶质透过，膜的这种分离性能又称为半透膜。 分离两相和选择性透过物质的屏障; 半透膜,当一定的推动力应用于膜两侧时,它能按照物质的物化性质使物质分离 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液或混和气体中的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。 一、膜 2.膜分类 按功能分：反应型（控制反应物的输入或生成物的输出）  分离型（以分离为主要目的） 按来源分：天然型（天然物质改性或再生）  合成型（无机膜、有机膜、复合膜） 按形状分：管式膜、板式膜、中空纤维膜、毛细管膜 按作用机理分：吸附性膜、扩散性膜、离子交换膜 反应性膜（液膜、膜催化、膜反应器) 按结构分：多孔膜、非多孔膜、晶形膜、液膜 按用途分：气相系统用膜、气液系统用膜、 液液系统用膜、 气固系统用膜、 固固系统用膜、液固系统用膜 (0. 1～1μm) (0. 01 ～ 0. 1μm) (0. 001 ～ 0. 005μm) (0. 0001～0. 0005μm) 按膜孔径分（截留物粒径或截留分子量） 3.膜历史 1748 年法国阿贝、诺伦特首次揭示了膜分离技术现象：水自发透过猪膀胱渗入到酒精中的渗透现象。 1863年杜不福特制成第一个膜渗析器，开始膜分离技术新纪元，1864年，Traube成功研制出第一片人造膜-亚铁氰化铜膜。 膜滤研究始于20世纪20年代的德国，1918年，Zsigmondy等人发明了规模化生产的硝化纤维滤膜的工艺，并获得专利；1925年德国人Gottigen成立了世界上第一家膜滤公司（Sartorius GmbH）, 30年代，硝酸纤维素微滤膜商品化；二战后德国和英国 都能生产微滤膜（0.5 μm ）。 1950年朱达制成具有实用价值的离子交换膜。 1953年，美国佛罗里达大学的Reid等人最早提出反渗透海水淡化。 1960年，Loeb与Sourirtajan发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜，反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化；1961 年美国Hevens公司首先推出管式膜组件制造法；1964年美国通用原子公司研制出螺旋式反渗透组件。 1967 年美国杜邦公司研究出尼龙 -66中孔纤维膜组件。 1970 年 E 卡斯勃尔研制成含流动载体的液膜，使膜技术提高到创新水平。 1970s，超滤；1980s，气体分离；1990s，纳滤。 目前国际上反渗透膜的生产厂家主要为美国和日本的一些公司所垄断，其中 中空纤维膜：杜邦（Dupont）公司 美国 东洋纺（Toyobo）公司 日本 卷式膜： Filmtec公司 美国 (现为美国Dow Chemical子公司） Hydranautics公司 美国(现为日东电工子公司) 日东电工（Nitto Denko）公司 日本 Fluid Systems 公司 美国 （现为美国KOCH子公司） 东丽（Toray）公司 日本 Desal公司 美国 （现为美国Osmonics子公司） Tresap公司 美国 此外还有美国DDS Filtration, Desalination Systems Inc., U.S.Filter, Fastek/Osmonics, Millipore, 澳大利亚Memtec ,意大