膜技术及其应用-第五章-微滤.pptVIP

第五章 微滤 本章主要内容 概述 微滤原理及其操作模式 微孔滤膜的制作方法 微孔滤膜的性能测试 微孔滤膜的污染与清洗 微滤装置及应用 第一节　概述 微孔膜过滤（microfiltration，MF）是世界上开发应用最早的膜过滤技术 1907年，Bechhold等人制备系列化多孔火棉胶膜并发表了第一篇系统研究微滤膜性质的报告，首先提出了用气泡法测微滤膜孔径 1918年，Zsigmondy等人最早提出规模生产硝化纤维素微滤膜的方法，并于1921年获得专利 1925年，德国成立了世界第一个滤膜公司——赛多利斯（Sartorius Gmbh） 1947年，美英等国相继成立了工业生产机构，开始生产硝化纤维素微滤膜，用于水质和化学武器的检验（Millipore公司） 从CN膜，发展到CA－CN 、 PA、PAN、PVDF、 PC、PES、PS、PP、PE、PTFE以及无机陶瓷膜等膜片，还可利用玻璃、铝、不锈钢和增强的碳纤维作膜材料等。 MF膜制备方便，价格便宜，应用范围广，它在各种分离膜中产值最高，在世界膜技术总产值产品占50%以上，年销售额超过15 亿美元 到目前为止，国内外商品化的微孔膜约有13类，总计400多种 我国的微滤技术20世纪80年代初起步，但发展速度非常快，目前我国微滤技术已形成超过7000万元的年产值，占我国膜工业年产值的1／5，已经具备了替代进口同类产品的水平 第二节 微滤原理及其操作模式 （一） 微滤原理 以静压力差为推动力 ，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程，操作压差0.01～0.2MPa 过滤精度较高，可截留0.03～15 μm的微粒和大分子，又称其为精密过滤 微滤膜特点 孔径均匀，过滤精度高 孔隙大，流速快（孔密度高，孔隙率70～80%） 无吸附或少吸附（膜厚在90～150μm之间） 无介质脱落（均一） (1) 微滤 主要从气相和液相物质中截留细小悬浮物、微生物、微粒、细菌、细胞和其他在“微米级”范围的粒子如DNA和病毒等，以达到净化、分离和浓缩的目的 (2) 超滤 适用于蛋白质、多糖、酶等 (3) 纳滤 水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩（如染料、抗生素、多肽、多醣） (4) 反渗透 海水脱盐、超纯水制备 MF——固液分离，RO,UF,NF——均相分离 膜分离法与物质大小(直径) 的关系 (二) 微滤的分离机理 筛分机理，膜的物理结构起决定性作用 膜表面截留和膜内部截留 膜表面截留(表面型) 机械截留作用 物理作用或吸附截留作用 架桥作用 膜内部截留 指微粒截留在膜的内部（深度型） 膜孔是弯曲不规则的，膜的表面也比较粗糙，一部分的路径与膜表面是平行的 （三）微滤的操作模式 无流动过滤（静态过滤） 原料液位于膜上游，上游加压或下游抽真空 间歇式，周期清洗 适用于实验室等小规模的生产 固含量低于0.1%，0.1～0.5 %要预处理 2. 错流操作（动态过滤） 固含量高于5 % 的料液通常采用错流操作 处理量大时宜采取错流操作 颗粒沉积速度和剪切力返回颗粒速度平衡，污染层保持相对薄的水平 第三节 微孔滤膜的制作方法 （一）微孔滤膜的制备方法 1. 相转移法 制模液浇注 溶剂蒸发，相转移 高分子聚集，溶胶 溶胶变凝胶 温度、湿度、 溶剂蒸汽浓度等条件， 让溶剂蒸发 2. 核孔滤膜的制备 核孔滤膜是径迹蚀刻技术的一项卓有成效的应用成果，上世纪60年代由美国通用电气公司发明并获专利 具有一定能量的带电粒子进入塑料薄膜等绝缘固体时，它在所经过的路径上使周围的分子电离、激发，聚合物分子链断裂并生成自由基，形成一个称之为“径迹”的狭窄的辐射损伤区，在此区域内的材料有较高的化学反应能力，能够优先被化学蚀刻剂所溶解 核孔滤膜的制备包括照射和化学蚀刻两个相互独立的阶段 将照射过的薄膜置于一定温度和浓度的化学蚀刻剂（酸、碱）中，蚀刻剂优先地溶解辐射损伤区的材料，在薄膜上留下直圆柱形的筛孔 蚀刻剂的温度、浓度、薄膜在蚀刻剂中放置的时间决定孔大小，照射强度和时间决定孔密度 （二）主要的微孔滤膜材料 3. 烧结法（PTFE, PE） 4. 溶出法 5. 拉伸法（聚烯烃，PTFE） CN，CA，CN－CN 、 PA、PAN、PVDF、 PC、PES、PS、PP、PE、PTFE以及无机陶瓷膜 第四节 微孔滤膜的性能测试 （一）一般性能的测试 厚度（螺旋千分尺，薄膜测厚仪） 弹性模量（或断裂伸长） 过滤速度 孔隙率 化学相容性 细菌截留能力 可萃取物及灰分 （二）孔径及其分布的测定 平均孔尺寸 大体可分直接法和间接法两种 电镜，可直接测定和计算孔的大小、平均孔径和孔径分布 依据多孔体所呈现的各种物理性质并按照有关公式换算出孔径的，