膜的定义和分类.ppt

关于膜的定义和分类第1页，共21页，星期日，2025年，2月5日物质透过膜的主要三种方式：被动传递促进传递主动传递◆被动传递：物质由高化学位相向低化学位相传递，这一化学位的差就是膜分离过程的推动力。压力差浓度差电位差温度差推动力AAμ‘Aμ‘’Aμ‘Aμ‘’A被动传递第2页，共21页，星期日，2025年，2月5日◆促进传递：膜内有载体，在高化学位一侧，载体同被传递的物质发生反应，而在低化学位一侧又将被传递的物质释放，这种传递过程有很高的选择性。◆主动传递：膜中的载体同被传递物质在低化学位侧发生反应并释放能量，使被传递物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧，物质的传递方向为逆化学位梯度方向。μ‘Aμ‘’AA+B→ABAAB→A+BAμ‘Aμ‘’A化学反应主动传递BABμ‘Aμ‘’AA+B→ABAAB→A+BAμ‘Aμ‘’A促进传递BAB第3页，共21页，星期日，2025年，2月5日膜的分离性质选择性：不同物质在两相中的浓度变化比透过性：单位推动力下，物质在单位时间内膜的分类：分类依据分类来源天然膜、合成膜状态固体膜、液膜、气膜材料有机膜、无机膜结构对称膜（微孔膜、均质膜）、非对称膜、复合膜电性非荷电膜、荷电膜形状平板膜、管式膜、中空纤维膜制备方法烧结膜、延展膜、径迹刻蚀膜、相转换膜、动力形成墨分离体系气-气、气-液、气-固、液-液、液-固分离膜分离机理吸附性膜、扩散性膜、离子交换膜、选择性膜、非选择性膜分离过程反渗透膜、渗透膜、气体分离膜、电渗析膜、渗析膜、渗透蒸发膜透过单位面积膜的量第4页，共21页，星期日，2025年，2月5日10.2.2膜分离过程在一定传质推动力下，利用膜对不同物质的透过性差异，对混合物进行分离的过程。机理模型：不可逆热力学模型传递机理模型膜分离过程：气体膜分离、渗透蒸发、渗析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、膜萃取、膜吸收、膜精馏、促进传递、液膜、气膜等过程。其中：渗析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤技术已很成熟，应用也广泛。第5页，共21页，星期日，2025年，2月5日10.2.3膜的形态结构(1)膜的形态结构：主要研究膜的断面与表面。

均相膜和异相膜均相膜：均匀地呈单相存在；异相膜：不是呈单相存在。

致密膜和多孔膜致密膜：结构最紧密的膜；多孔膜：结构较疏松的膜。

对称膜和非对称膜对称膜：膜的厚度方向结构均一、同性；非对称膜：同种材料，沿膜的厚度方向上呈不同结构。第6页，共21页，星期日，2025年，2月5日(2)膜的孔①膜孔的结构具有多样性，不同的膜具有不同的孔结构，同一张膜也会具有不同的孔结构。

复合膜：在对称或非对称的底膜上，复合上一层很薄的、致密的、有特殊功能的另一种材料的膜层。第7页，共21页，星期日，2025年，2月5日②膜的孔径、孔径分布、孔密度和空隙率膜的孔径:膜内孔的直径,有最大孔径和平均孔径之分；孔径分布:某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分数；孔密度:单位膜面积上孔的数目；空隙率:所有孔体积占整个膜体积的百分数。③膜的厚度整个膜厚、膜的某个层次厚度之分。均质膜——一般较厚，透量较小；复合膜——可使致密层厚度极薄。第8页，共21页，星期日，2025年，2月5日10.2.4反渗透与纳滤(1)反渗透的基本原理溶解-扩散理论：①溶剂和溶质被吸附溶解于膜表面；②溶剂和溶质在膜中扩散传递，最终透过膜。溶剂溶液膜渗透溶剂溶液∏=ρgH平衡H溶剂溶液反渗透p∏p第9页，共21页，星期日，2025年，2月5日（2）浓度极化改变操作条件控制浓度极化：①增加原料液的流速；②适当提高操作温度透过快的组分透过慢的组分推动力膜浓度极化示意图第10页，共21页，星期日，2025年，2月5日（3）膜的污染操作一定时间后，膜表面被不溶的沉积物所覆盖，使膜的性能下降。主要原因：原料液处理不当所造成的。如：①悬浮颗粒；②膜表面结垢；③细菌污染；④金属氧化物、有机物、淤泥等。（4）纳滤纳滤过程与反渗透过程极为相近，纳滤膜能够拦截纳米数量级的分子。与反