膜与膜过程第一章序论年.ppt

2.纳滤（Nanofiltration) 纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种压力驱动型新型膜分离过程，是当今膜分离技术研究与开发的热点之一。 纳滤的研究可追溯到20世纪70年代对N系列膜的开发。也称为”疏松型反渗透膜（Loose Reverse Osmosis Membrane）。 特点： ①具有纳米级的孔径，对有机物的相对分子截留范围（MWCO）为200~2000； ②膜表面一般带电荷，对不同价态的离子具有不同的选择透过性，对二价和高价离子具有较高的截留率，而对一价离子的截留率不高； ③操作压力低，一般低于1.0MPa. 第三十页，共六十九页，2022年，8月28日 给水处理：净化和软化应用。纳滤膜在分离和去除离子以及分子量相对较低的有机物方面具有独特的特点。 世界上最大的纳滤处理饮用水工程：法国 34MGD，其中NF为14MGD 第三十一页，共六十九页，2022年，8月28日 3.超滤（Ultrafiltration，UF） 超滤是一种从溶液中分离大粒子溶质的膜分离过程。超滤膜具有选择透过的特点。 超滤过程：在一定压力（0.1~0.6MPa）作用下，料液中含有的溶剂及各种小的溶质从高压料液侧透过超滤膜到达低压侧，从而得到透过液或称为超滤液，而尺寸比膜孔（ 10 to 1000 A° ）大的溶质分子被膜截留成为浓缩液。 第三十二页，共六十九页，2022年，8月28日 超滤特点： ①与RO、NF相及MF相似，属于压力驱动分离过 程； ②超滤膜的分离范围为相对分子质量500~500,000 Dalton的大分子物质和胶体物质，相对应粒子的直径为0.002~0.1μm； ③其分离机理一般认为是机械筛分原理； ④无相变，能耗低，约为蒸发法或冷冻法的1/2~1/3，可在常温下操作，适合热敏性物系的分离； ⑤操作压力低。 用途：料液澄清、溶质的截留浓缩以及溶质之间的分离。 第三十三页，共六十九页，2022年，8月28日 4.微滤（Microfiltration，MF） 微滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜分离过程。 微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构。每平方厘米和微孔数为107~1011个。用相转化法制得的高聚物微滤膜，孔隙率可达70% 。 被分离粒子的直径范围为0.08~10μm。 第三十四页，共六十九页，2022年，8月28日 常见压力驱动膜的对比 微滤膜 0.1 到 10 微米 細菌和微細的悬浮固体 超滤膜 0.005到0.05微米,乳化油, 顏色 , 胶体 纳滤膜 0.0005到0.005微米 糖, 染料, 表面活性剂, 矿物质 反滲透膜 0.0001到0.001微米 盐,金屬离子, 矿物质 純水 第三十五页，共六十九页，2022年，8月28日 第三十六页，共六十九页，2022年，8月28日 5.渗透汽化（Pervaporation，PV） 渗透汽化利用混合液中各组分被高分子膜选择吸附溶解，及在膜中扩散速度的不同，从而分离或富集有机混合物中的某一组分的一种膜分离方法。 分离机制：被分离的液相物质在膜表面上被吸附并溶解，以扩散形式在膜内渗透；在膜的另一侧变成气相而脱附。 蒸气 （减压） 液体 第三十七页，共六十九页，2022年，8月28日 渗透汽化的定量研究始于20世纪50年代；20世纪80年代，走向工业化。 与常规膜分离过程不同之处：渗透过程发生相变化。 主要用途：目前主要用于无水乙醇的生产。在恒沸混合物的分离，回收溶剂和脱除微量水等方面有独特优势。 膜材料：主要是有机聚合物，膜通常具有非对称结构，最常用的是聚乙烯醇复合膜。 膜的分类： 水优先透过膜，如聚乙烯醇/聚丙烯腈膜 有机液优先透过膜，如硅橡胶膜 有机液/有机液选择性分离膜（1991美国能源部排序38项重要研究课题之首） 第三十八页，共六十九页，2022年，8月28日 6.气体分离（Gas Separation，GS） 气体膜渗透是利用特殊制造的膜与原料气接触，在膜两侧压力差驱动下，气体分子透过膜的现象，由于不同气体分子透过膜的速率不同，渗透速率快的气体在透过侧富集，而渗透速率慢的气体在原料侧富集，从而实现分离。 气体分离膜研究始于20世纪50年代：空气中富氧，天然气中浓缩氦气，混合气中分离氢气等。 第三十九页，共六十九页，2022年，8月28日 气体膜分离技术的真正突破是在20世纪70年代，1979年美国Monsanto公司研制出Prism中空纤维氮氢分离器，被誉为现代气体分离技术的支柱，成功应用于合成氨驰放气中回收氢气。 20世纪70年代以来，富氮、富氧膜分离也取得长足发展。 分离机理：①气体通过多孔膜的微孔扩散机理；②气体通过非多孔溶液-扩散机理。 第四十页，共六十九页，2022年，8月28日 7.渗析（Dialysis，D） 渗析也称透析