文档介绍：§16-8 膜析法
一、渗析法
二、电渗析法
三、反渗透法
四、超滤法
§16-8 膜析法
一、概述
膜析法: 利用天然或人工合成膜, 以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某种物质进行分离、分级、提纯和富集的方法。
膜析法推动力: ①分子扩散作用; ②电力; ③压力
优点:可在一般温度下操作;不消耗热能;没有相的变化;容易操作等。
缺点: 处理能力小; 需要消耗相当的能量(扩散渗析除外)。
§16-8 膜析法
二、渗析法(利用扩散作用)
1. 渗析: 溶质在自身浓度梯度作用下从膜上游传向下游的过程。
分子大小及溶解度不同, 溶质扩散速率不同, 实现分离。
主要用于脱除有多种溶质溶液中的低分子量组分。
§16-8 膜析法
二、渗析法
2. 渗析法应用
血液透析(利用半透膜性质)
缓解肾衰竭和尿毒症患者以透析膜代替肾除去尿素、肌酸酐、磷酸盐、尿酸等有毒低分子量组分。
血液被蠕动泵加压通过渗透器; 膜两侧液体溶质浓度差及所形成的渗透压差,促使血液中上述废物通过膜进入渗析液, 渗析液中某些组分通过扩散进入血液, 使血液达到需要的离子平衡。
渗析传输速率慢, 选择性不高, 工业生产上应用不多, 可用于从血清蛋白和疫苗中脱除盐及低分子溶质。
§16-8 膜析法
二、渗析法
3. 渗析作用的类型
①依靠薄膜中“孔道”尺寸大小分离大小不同的分子或离子。
②依靠薄膜离子结构分离性质不同的离子。阳离子交换膜可透过阳离子; 阴离子交换膜可透过阴离子, 推动力仍是浓度差引起的分子扩散作用。
③依靠薄膜有选择性的溶解某些物质进行分离。
只要具备上述三种作用之一, 就能成为半透膜。
§16-8 膜析法
一、渗析法
4. 离子交换膜应用实例
废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。
利用扩散渗析法处理钢铁厂酸洗废水
渗析槽中装设阴离子交换膜, 整个槽子分隔成两组相邻的小室。一组流人废水, 一组流入清水, 流向相反。由于扩散作用, 废水中的H+、Fe2+和SO42-向清水扩散, 由于阴离子交换膜的阻挡, 只有SO42- 较多地透过薄膜, 进入清水, 同时也挟带少量Fe2+过去。废水中H2SO4和Fe2SO4在一定程度上得到分离。
§16-8 膜析法
阳离子交换膜示意图
§16-8 膜析法
三、电渗析法
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电渗析是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从容液中分离出来,从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。
§16-8 膜析法
三、电渗析法
2. 应用
①海水淡化
阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列把电渗析槽隔成宽度1-2mm左右的小室, 两端分别设阴、阳电极。海水一侧进入, 另一侧流出。由于离子导电性和离子交换膜的半透性, 相邻两室的海水,一个变淡, 一个变浓, 出水分成两路收集。(参考膜法水处理技术 p42 )
②钢铁厂酸洗废水处理
§16-8 膜析法
四、反渗透法
渗透压π: 用半透膜将淡水和盐水隔开, 该膜只让水分子通过。水分子化学位不同, 淡水中水分子自发地通过膜而渗流入盐水中, 直到盐水侧水位上升到一定高度, 此高度称为盐水的渗透压π。
反渗透: 如在盐水侧施加压力P, P=π时, 水分子通过膜的数目相等, 达到平衡。P>π时, 盐水中水分子流向淡水, 使盐水增浓, 这就是反渗透。
这种借助压力促使水分子反向渗透, 以浓缩溶液或废水的方法, 称反渗透法。