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膜分离技术简介

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膜分离技术简介


2016-11-14     分享次数:521   作者:admin


一、膜分离的概念:
膜分离是利用膜的选择性,以膜两侧存在的能量差作为推动力,将流体组分进行分离的方法。膜分离的核心是膜,膜必须是半透膜,即能透过一种物质,而阻碍另一种物质。
二、膜的概念:
把流体分隔成两部分的一层薄的凝聚相物称为膜。
膜是均一的一相,或由两相以上凝聚物构成的复合体。
被膜分开的流体是液体或气体。
膜的厚度应<0.5mm,否则不能称为膜。
三、膜的基本要求:
1、耐压:膜孔径小,要保持高透过通量就必须施加较高的压力,在0.1~0.5MPa,反渗透膜的压力更高,在1~10MPa。
2、耐高温:高透过通量带来的温度升高和清洗的需要。
3、耐酸碱:防止分离和清洗过程中的水解。
4、化学相容性:保持膜的稳定性。
5、生物相容性:防止生物大分子的变性。
四、膜的分类:
1、按孔径大小:反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜。
2、按膜结构:对称膜、不对称膜和复合膜。
3、按材料:天然高分子材料膜、合成高分子材料膜、无机材料膜和复合材料膜。
五、膜材料:
1、天然高分子材料膜:
主要是纤维素衍生物,有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。其中醋酸纤维膜的截盐能力强,常用作反渗透膜,也可用作超滤膜和微滤膜,醋酸纤维膜高使用温度和PH值范围有限,温度在45~50℃,PH值3~8。再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。
2、合成高分子材料膜:
主要有聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯晴、聚烯类和含氟聚合物等。
聚砜常用,用于制造超滤膜。聚砜膜耐高温(70~80℃,可达125℃),适用PH值l~13,耐氯能力强,可调节孔径范围宽(1~20nm),但耐压能力较低,压力极限在0.5~1MPa。
聚酰胺耐压较高,对温度和PH值稳定性高,寿命长,用于制造反渗透膜。
3、无机材料膜:
主要有陶瓷、微孔玻璃、不锈钢和碳素等。
多孔陶瓷膜主要利用氧化铝、硅胶、氧化锆和钛等陶瓷微粒烧结而成,膜厚方向不对称。
无机材料膜机械强度高、耐高温、耐化学试剂和耐有机溶剂,但不易加工,成本较高。
4、复合材料膜:
将含水金属氧化物(如氧化锆)胶体微粒或聚丙烯酸等沉积在陶瓷管的多孔介质表面形成的膜,其中沉积层起筛分作用。复合材料膜透过通量大,通过改变PH值容易形成和除去沉积层,清洗容易,但稳定性较差。
六、膜分离过程的分类:
1、反渗透:
(1)推动力: 压力差
(2)透过物质: 水和溶剂,透过范围在0.1nm~1nm。
(3)被截留物质: 无机盐、糖类、氨基酸和有机物
2、纳滤:
(1)推动力: 压力差
(2)透过物质: 水和溶剂,透过范围在1nm左右。
(3)被截留物质: 无机盐、糖类、氨基酸和有机物
3、超滤:
(1)推动力: 压力差
(2)透过物质: 溶剂、离子和小分子,透过范围在1nm~0.1μm。
(3)被截留物质: 蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体和微粒子
4、微滤:
(1)推动力: 压力差
(2)透过物质: 水、溶剂和溶解物,透过范围在0.1μm~10μm。
(3)被截留物质: 悬浮物、细菌类、微粒子和大分子有机物
5、透析:
(1)推动力: 浓度差
(2)透过物质: 离子、低分子量物质、酸、碱
(3)被截留物质: 无机盐、糖类、氨基酸和有机物
6、电透析:
(1)推动力: 电位差
(2)透过物质: 离子
(3)被截留物质: 无机、有机离子
7、渗透气化:
(1)推动力: 压力差、浓度差
(2)透过物质: 蒸汽
(3)被截留物质: 液体、无机盐、乙醇溶液
8、气体分离:
(1)推动力: 浓度差
(2)透过物质: 易透过气体
(3)被截留物质: 不易透过液体