膜分离技术课件.ppt

第四章膜分离技术;谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来。;概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。;膜分离法与物质大小（直径）的关系;膜材料-不同的膜分离技术;表征膜性能的参数;微滤、超滤、纳滤、反渗透相同点：

①以膜两侧压力差为推动力；②按体积大小而分离；③膜的制造方法、结构和操作方式都类似。

微滤、超滤、纳滤、反渗透区别：

膜孔径：微滤0.1~10?m超滤0.01~0.1?m纳滤0.001~0.01?m反渗透小于0.001?m

分离粒子：微滤截留固体悬浮粒子，固液分离过程；超滤、纳滤、反渗透为分子级水平的分离；

分理机理：微滤、超滤和纳滤为截留机理，筛分作用；反渗透机理是渗透现象的逆过程：

压差：微滤、超滤和纳滤压力差不需很大0.1~0.6MPa

;透析法的应用;微滤应用

1)除去水/溶液中的细菌和其它微粒；

2)除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体；

3)除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质。

;超滤装置示意图;蛋白酶液;超滤应用;纳滤;纳滤膜的特点;纳滤膜分离机理示意图;纳滤膜由于截留分子量介于超滤与反渗透之间，同时还存在Donnan效应，广泛应用于制药、食品等行业中。

同时水在纳滤膜中的渗透速率远大于反渗透膜，所以当需要对低浓度的二价离子和分子量在500到数千的溶质进行截留时，选择纳滤比使用反渗透经济。

应用：

（1）小分子量的有机物质的分离；

（2）有机物与小分子无机物的分离；

（3）溶液中一价盐类与二价或多价盐类的分离；

（4）盐与其对应酸的分离。;利用反渗透膜选择性，以膜两侧静压差为推动力，实现对液体混合物进行分离的过程。

操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组分为小分子物质。;;几种膜分离技术的分离范围;过程;膜污染(fouling);3生物污染

是指微生物在膜内积累，从而影响系统性能的现象。

膜组件内部潮湿阴暗，是一个微生物生长的理想环境，

微生物粘附和生长形成生物膜。老化生物膜主要分解成蛋白质、核酸???多糖酯等，强烈吸附在膜面上引起膜表面改性。

微生物生物膜，可直接(通过酶作用)或间接(通过局部pH或还原电势作用)降解膜材料，造成膜寿命缩短，膜结构完整性被破坏。

细菌对不同聚合物粘附速率大不相同。如聚酰胺膜比醋酸纤维素膜更易受细菌污染。所以，生物亲和性被降低和易清洗的聚合物为材质的分离膜，会阻碍生物膜的生长。;防止膜污染的方法;膜污染的清洗方法;化学法常用的清洗剂有：

1．NaOH：发酵工业中用得很普遍，浓度为0.1～1.0M。它能水解蛋白质，皂化脂肪和对某些生物高分子起溶解作用。

2．酸：如HNO3、H3PO4和HCl。用于去除无机污染物，如钙和镁盐。对不锈钢装置不能用HCI。柠檬酸对含铁污染物有效。

3．表面活性剂：主要对生物高分子、油脂等起乳化、分散、干扰细菌在膜上的粘附。常用的SDS和TritonX-100，有较好的去蛋白质和油脂等作用。;4．氧化剂：氯有较强的氧化能力。当NaOH或表面活性剂不起作用时，可以用氯，其用量为10-6mg/L活性氯，其最适pH为10～11。

5．酶：酶本身是蛋白质，能用其他清洗剂就酶。但如要去除多糖时，淀粉酶有一定作用的。

6．有机溶剂：由于有机溶剂对膜和装置有不良作用，因而很少采用。20-50％乙醇可用于膜装置的灭菌和去除油脂或硅氧烷消泡剂，但使用时系统必须符合防爆要求。;物理法：

海绵球擦洗

热水法

反冲洗和循环清洗;膜技术的应用领域;2、膜技术在各种工业生产中的应用

凡涉及分子级的浓缩和分离的过程，都有膜技术应用的机会。汽车电泳漆的在线纯化采用超滤膜除去杂质；燃料工业用超滤膜技术分离和浓缩中间体。

3、在环境保护和废水的应用

膜技术在废水处理（印染、影印、电镀、造纸）得到广泛应用。在许多情况下，不仅处理了废水，保护环境，还能回收有用物质。

4、膜技术在食品领域的应用

酱油、醋、果汁澄清和浓缩、乳制品生产、制糖工业、食用菜籽油的纯化都采用了膜技术。

;膜过滤装置的型式;;组件的进出料示意图;管式膜工业设备图:;;板式反渗透(纳滤)膜装置(生产型);板式膜超滤工业设备图:;卷式膜组件;卷式纳滤膜浓缩设备(生产型);;;管式、中空纤维式、螺旋卷绕式和平板式