有色冶金概论1 知识点2：膜分离技术及其在钛行业应用的可行性 膜分离技术及其在钛行业应用的可行性.ppt

膜分离技术及其在钛行业应用的可行性 一、膜及膜过程 什么是膜 1.两相之间一个具有选择透过性的屏障，or两相之间的界面。 2.国际理论与应用化学联合会定义膜为“一种三维结构，三维中的一度（如厚度方向）尺寸要比其余两度小得多，并可通过多种推动力进行质量传递。” 3.实际应用的膜仅仅很薄的起分离作用的表皮为膜，其余大部分为多孔支撑体。 4.微孔精密过滤管（不是膜）。 膜过程 ·气体分离膜过程（以气体为分离对象）； ·离子交换膜分离过程（扩散渗析、电渗析、离子膜隔膜电解、双极膜电解或电渗析）； ·压力驱动膜分离过程（微滤、超滤、纳滤、反渗透）； ·热驱动膜分离过程（膜蒸馏、渗透汽化）； ·液膜分离过程（乳化液膜、支撑液膜、静电准液膜、微孔固体隔膜萃取） 冶金过程中应用的几种膜过程 电渗析（ED） 图1 电渗析工作原理 扩散渗析（DD） 与电渗析区别 1.全部膜是阴膜（回收酸）或阳膜（回收碱）； 2.没有电极； 3.溶液运行模式不同（附图） 图2 酸盐分离扩散渗析模型 离子膜隔膜电解（EM or ME） 图3 离子膜隔膜电解装置 1-循环槽；2-泵；3-阳极；4-阴极；5-阴离子交换膜；6-电解槽 双极膜（BP）电解 图4 双极膜水解离示意 图5 双极膜电渗析将盐MX转化成 相应的酸HX和碱MOH示意 压力驱动膜 图6 压力驱动膜工艺与普通过滤 图7 压力驱动膜的分离过程特性 膜蒸馏 图8 膜蒸馏的实现形式 （a）直接接触式 (b) 气隙式 (c) 气体吹扫式 (d) 减压式 二、膜分离技术可能在冶金中解决哪些问题 中高压锅炉水处理；纯水及高纯水生产； 含油废水处理；冷却水处理； 生活小区生活污水处理回用； 以上与其它行业相同问题有成熟经验 膜技术解决冶金行业特色问题 2.1 酸或碱回收 扩散渗析（DD）；离子交换膜膈膜电解（EM） 纳滤（NF） 2.2 劈裂盐为酸和碱——闭路工艺 双极膜（BP）电解（Na2SO4）； EM【如（NH4）2SO4，NH4Cl】 2.3 盐类转型（ED、NF） ZnCl2→ZnSO4 2.4 溶液浓缩 反渗透（RO）；纳滤（NF）；电渗析（ED）； 膜蒸馏（MD）——浓缩高浓溶液 2.5 溶液过滤精制 微滤（MF）；超滤（UF）； 无机陶瓷膜；金属膜；陶瓷金属复合膜； Ti—Al偏扩散金属膜（微孔过滤 器）—— TiCl4过滤 2.6 不同价态离子，不同分子量大小的盐分离 ①纳滤（NF）——对冶金工业非常重要 截留能力顺序： H+ ＜Na+ ＜K+ ＜Ca2+ ＜Mg2+ ＜Cu2+ ＜M3+ NO3－＜Cl－＜OH－＜SO42－＜CO32－ 分离能力与分离对象电荷、大小、空间构型有关。 图9 SO42-存在条件下纳滤膜对Na+和Cl-的截留率 ②超滤（UF）：有些特殊UF膜可以分离 胶束强化超滤（MEUF）； 配位增强超滤（PEUF） ③一价离子选择性透过离子交换膜——非常重要。 2.7 作为隔膜分开反应区和反应物 2.7.1 隔膜电解——对冶金工业非常重要 ① 两电极发生水电解反应——两类（阴膜、阳膜） ② 不同种类膜（阴膜或阳膜）＋ 不同电极反应 ——六种类型（研究；可以工业化；已工业化） 2.7.2 隔膜萃取 2.7.3 电池隔膜 2.7.4 膜反应器  图10 一体式MBR 2.8 气体富集、分离 富氧；纯N2；纯H2；回收H2； 释放气： CO2（CO）；低浓度SO2、H2S、NH3 三、膜分离技术在冶金中应用概况 专业：采矿、选矿、冶炼、材料加工 金属： 黑色金属——钢铁 重有色——Cu、Ni