膜分离技术ppt讲稿.ppt
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1、关于膜分离技术PPT第一页,讲稿共二十五页哦人类对于膜现象的研究源于人类对于膜现象的研究源于17481748年,然而认识到膜的功能并用于为人类服务,却经历了200多年的漫多年的漫长过程。大致历程(长过程。大致历程(20世纪):3030年代:微孔过滤年代:微孔过滤 4040年代:透析年代:透析 5050年代:电渗析年代:电渗析 6060年代:反渗透年代:反渗透 7070年代:超滤和液膜年代:超滤和液膜 8080年代:气体分离年代:气体分离 9090年代:渗透汽化年代:渗透汽化 一、发展简史第二页,讲稿共二十五页哦国内研究历程1958年开始研究离子交换膜;19651965年开始对反渗透膜进行探索;
2、进行探索;1966年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产,为电渗析工业应用奠定了基础;70年代相继对年代相继对电渗析电渗析、反渗透、超滤超滤和微滤膜微滤膜及组件进行研究开发,进而进入推广应用阶段;80年代中期我国气体分离膜气体分离膜的研究取得长足进步;的研究取得长足进步;9090年代年代国家科技部对无机陶瓷微滤膜无机陶瓷微滤膜的工业化技术组织了科技攻关,推进了陶瓷微滤膜的工业化进程。第三页,讲稿共二十五页哦二、基础知识1.1.膜(膜(membranemembrane)(1 1)定义:在一定流动相(液体oror气体)中,有一薄气体)中,有一薄层凝聚相物质,把流动相分隔成两部分,这一薄层即为层凝
3、聚相物质,把流动相分隔成两部分,这一薄层即为膜。其厚度在膜。其厚度在0.5mm以下。(2 2)分类:)分类:按孔径不同(按孔径不同(oror截留分子量)截留分子量):可分为可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜 按材料不同:无机膜无机膜(微滤膜,如:陶瓷膜和金属膜微滤膜,如:陶瓷膜和金属膜)有机膜(高分子材料做成,如醋酸纤维素高分子材料做成,如醋酸纤维素CACA、聚、聚醚砜醚砜PESPES、芳香族聚酰胺、聚氟聚合物等)。、芳香族聚酰胺、聚氟聚合物等)。第四页,讲稿共二十五页哦uu按结构分对称膜对称膜 (均相膜)(均相膜):结构与方向:结构与方向无无关关 不对称膜
4、(非均相膜):结构与方向不对称膜(非均相膜):结构与方向有有关关活性层:过滤作用(0.1-1um)支持层:支持作用(100200um)(3)膜性能参数 MWCO,MWCO,通量,抗压能力,通量,抗压能力,PHPH适用范围,对热和温度的稳定适用范围,对热和温度的稳定性等。性等。(4 4)膜的污染与清洗 污染污染:膜在使用过程中,尽管操作条件不变,但通量仍逐渐:膜在使用过程中,尽管操作条件不变,但通量仍逐渐降低的现象。降低的现象。不可逆不可逆,必须清洗后才能消除。,必须清洗后才能消除。浓差极化:浓差极化:可逆可逆,改变操作条件可消除;,改变操作条件可消除;第五页,讲稿共二十五页哦清洗:清洗:NaO
5、H:水解蛋白质,皂化脂肪,溶解某些生物大分子 酸:HNO3,H3PO4,HCl(去除无机物)表面活性剂:SDS(乳化,湿润,分散生物大分子等 氧化剂:NaClO(强氧化能力)酶:一般不用,但如要去除某些多糖,淀粉酶有一定 作用。有机溶剂:20%-50%的乙醇可用于膜装置的灭菌和去除油脂等。但系统必须符合防爆要求。第六页,讲稿共二十五页哦2.原理:膜分离技术是以选择性多孔薄膜为分离介质,使分离膜分离技术是以选择性多孔薄膜为分离介质,使分离的溶液借助的溶液借助某种推动力某种推动力(如:压力差、浓度差、电位差等)(如:压力差、浓度差、电位差等)通过通过膜,低分子溶质透过膜,大分子溶质被截留,以此来分
6、离溶液中膜,低分子溶质透过膜,大分子溶质被截留,以此来分离溶液中不同分子量的物质,从而达到不同分子量的物质,从而达到分离、浓缩、纯化分离、浓缩、纯化目的。目的。示意图第七页,讲稿共二十五页哦3.膜分离过程类型推动力过程孔径机制静压力差MF,UF,NF,RO1000 dalton1000 dalton -10um -10um筛分浓度差渗析(透析)1 13nm3nm筛分+扩散蒸气分压差膜蒸馏(MD)微孔微孔扩散渗透蒸发(PV)无孔无孔电位差电渗析200200 dalton dalton离子迁移第八页,讲稿共二十五页哦4.膜过滤方式:终端过滤终端过滤(dead end filtrationdead
7、end filtration )以压力作为推动力,料液流动方向以压力作为推动力,料液流动方向 与滤膜表面与滤膜表面垂直垂直,并且透过液方向与料,并且透过液方向与料 液液一致一致。错流过滤(cross flow filtrationcross flow filtration)透过液方向透过液方向垂直垂直于进料的方向,而于进料的方向,而 料液流动方向与滤膜表面料液流动方向与滤膜表面平行平行,进料以,进料以 一定流速一定流速冲刷冲刷膜表面膜表面,减小减小浓差极化效应浓差极化效应。以微滤为例,主要根据料液中固形物的含量多少来确定,以微滤为例,主要根据料液中固形物的含量多少来确定,0.1%0.5%0.5
8、%则基本采用错流过滤。则基本采用错流过滤。第九页,讲稿共二十五页哦三、常用技术分类压力推动膜过程和各自分离特征第十页,讲稿共二十五页哦1.微滤(Microfiltration,MF)微滤的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物,以达到净化、分离、浓缩的目的。特别适用于微生物、细胞碎片、微细沉淀适用于微生物、细胞碎片、微细沉淀物和其他在物和其他在“微米级微米级”范围的粒子。范围的粒子。第十一页,讲稿共二十五页哦2.超滤(Ultrafiltration,UF)原理:以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下,当水流过膜表面
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