文档介绍：Questions
问题:
A、 100多年以后,淡水资源枯竭;
B、现存的问题是:北方严重缺水
解决之道
A、节约用水
B、南水北调
C、海水淡化
Questions:
A、海水如何淡化?
B、30万人/年肾衰病人;约1/6肾移植,生命如何延长?
第五章 膜分离技术
概论
膜分离技术的类型
微滤(MF)
超滤(UF)
反渗透(RO)
透析(DS)
电透析(ED,IEED)
膜材料的要求
膜材料的种类
膜结构特征
超滤膜的分子截留作用
膜组件
作业
概论
优点:
1)、能耗低。膜分离不涉及相变,对能量要求低,与蒸馏、结晶和蒸发相比有较大的差异;
2)、分离条件温和,对于热敏感物质的分离很重要;
3)、操作方便,结构紧凑、维修成本低、易于自动化。
缺点
1)、膜面易发生污染,膜分离性能降低,故需采用与工艺相适应的膜面清洗方法;
2)、稳定性、耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限,故使用范围有限;
3)、单独的膜分离技术功能有限,需与气他分离技术连用。
膜分离技术的类型
以推动力的过程分类
以浓度差为推动力的过程:A、透析技术(Dialysis, DS)
以电场力为推动力的过程:A、电透析,B、离子交换电透析
以静压力差为推动力的过程:A、微滤(microfiltration),B、超滤(untrafiltration),C、反渗透(reverse osmosis)
以蒸气压差为推动力的过程:A、膜蒸馏,B、渗透蒸馏
以分离应用领域过程分类
微滤(micro-filtration, MF)
超滤(untra-filtration, UF)
反渗透(reverse osmosis, RO)
透析(Dialysis, DS)
电透析(electro-dialysis, ED)
纳米膜分离(Selective, RO)
亲和过滤(affinity filtration, AF)
渗透气化(pervaporation, PV)
膜分离技术的类型
膜分离法与物质大小的关系。
微滤(MF)
原理:筛分,同一般过滤有很大重叠。
操作:同一般过滤。膜两侧的渗透压可忽略,-。
用途:—10um的颗粒,用于细胞、细菌、细胞器的分离。
透过流通量Jv(kg m-2 s-1)计算: Carman-Kozeny方程
:膜的孔隙率,:滤液黏度,K:为与孔道结构有关的无因次常数,S0为孔道比表面积。
意义: Jv与压力差p成正比,与滤液的黏度成反比,这是分析微滤过程的理论基础。
超滤(UF)
原理:筛分
操作:一般采用切向流体,以减少固相沉积。膜两侧的渗透压很小,-。
应用:A、高分子溶质之间,以及高分子与小分子溶质之间的分离;B、Pro浓缩,C、病毒的分离和富积,C、回收细胞,处理胶体悬浮液。
计算: Carman-Kozeny方程(见上)。
优点:A、消除了滤饼的阻力,过滤效率高;B、超滤回收率高;C、滤液的质量好;D、减少处理步骤
反渗透(RO)
渗透压差
条件:极稀溶液。
意义:
透过液溶质浓度(c2p)方程:
v1为溶剂水的摩尔体积(m3/mol);aA和aB分别为A、B两侧溶剂的活度;为膜两侧的渗透压差; c2为溶质在膜两侧浓度差;p为膜两侧压力差;L solute和Lsolvent分别为溶质和溶剂在膜中的渗透系数。
意义:
反渗透(RO)
意义:
A、膜的选择性。
B、压力的选择性。压力越高,透过液中溶质的浓度越低。因此,提高反渗透的压力有利于实现溶质的高度浓缩,或提高海水淡化质量。
应用:
A、海水淡化,
B、超纯水制备,
C、抗生素和氨基酸等浓缩,
D、回收有机溶剂,如乙醇、丁醇和丙醇等。
透析(DS)
原理:浓差扩散
操作:
用途:
A、人工肾,腹膜透析;
B、样品脱电解质;
C、浓缩富积;
D、气体分离(利用透析袋对不同气体的通透性)
优点:
A、方法和设备简单,价格低廉;
B、实验室最常用的样品脱盐方法
缺点:
A、透析的速度缓慢;
B、溶质稀释。