文档介绍：膜分离法
(Membrane Separation Processes)
2017/11/10
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水污染控制工程
教学内容:
一、膜的定义和分类
二、膜分离概述
三、扩散渗析(diffusion dialysis)
四、电渗析(electrodialysis)
五、反渗透( reverse osmosis)
六、超过滤(ultrafiltration)
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一、膜的定义和分类
1、膜(分离膜)的定义分离膜可看作是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。它可以是固态、液态或气态的,目前使用的分离膜绝大多数是固膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上,膜厚度要远小于其比表面积。
2、膜的分类
按膜结构分:有对称膜和不对称膜
按膜材料分:有机膜:纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚乙烯膜等无机膜:玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等
按分离机理分:多孔膜、无孔膜和载体膜
按几何形状分:平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜
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二、膜分离概述

2、膜分离技术的特点

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用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜(分离膜),在外力推动下对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯、浓缩的方法,统称为膜分离法。膜分离可用于液相和气相,对液相分离,可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系等。
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膜分离过程的推动力有两类:①借助外界能量,物质发生由低位向高位的流动;②以化学位差为推动力,物质发生由高位向低位的流动。
推动力
膜过程
压力差
反渗透,超滤,微滤,气体分离
电位差
电渗析
浓度差
扩散渗析、控制释放
浓度差(分压差)
渗透气化
浓度差加化学反应
液膜,膜传感器
一些主要的膜分离过程的推动力
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2、膜分离技术的特点
(a)膜分离过程不发生相变,因此能量转化的效率高。例如在现在的各种海水淡化方法中反渗透法能耗最低;
(b)膜分离过程在常温下进行,因而特别适于对热敏性物料,如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩;
(c)装置简单,操作简单,控制、维修容易,且分离效率高。与其它水处理方法相比,具有占地面积小、适用范围广、处理效率高等特点;
(d)由于目前膜的成本较高,所以膜分离法投资较高,有些膜对酸或碱的耐受能力较差。所以目前膜分离法在水处理中一般用于回收废水中的有用成分或水的回用处理。
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膜分离法的种类很多,现已应用的膜过程有反渗透、纳滤、超滤、微滤、扩散渗析、电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏等。目前,在废水处理中常用的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤等四种膜分离技术。
废水处理中几种常用膜分离法的特点如下表所示。
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膜过程
推动力
传质机理
透过物及其尺寸
截留物
膜类型
电渗析
电位差
离子选择性透过
溶解性无机物
非电解质大分子
离子交换膜
反渗透
压力差2-10MPa
溶剂的扩散
水或溶剂
溶质、盐、SS
非对称膜
超过滤
-
筛滤及表面作用
水、盐及低分子有机物
胶体大分子、不容有机物
非对称膜
渗析
浓度差
溶质的扩散
低分子物质、离子
溶剂
非对称膜
液膜
化学反应和浓度差
反应促进和扩散
电解质离子
溶剂(非电解质
液膜
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4、膜分离的应用领域
(1)化学/染料工业 
活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收
食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收
催化剂与贵金属的回收利用
脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反应中液体的分离、纯化
甘油/己内酰胺/苯/染料活性剂等有机化工原料的回收
汽车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收
(2)食品/饮料工业 
啤酒/果酒/黄酒/葡萄酒的澄清除菌过滤
苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的澄清除菌过滤
苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的脱水浓缩
葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香气味的浓缩保留
豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/单糖/多糖溶液的澄清与浓缩
乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脱盐与浓缩
蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩
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