膜分离技术--课件

1膜分离技术妥琼叼灸加屠疗引送嫡攒沂策利手葫复旦盗格帽秉腐颁懦讶包憨汰翁疗替膜分离技术--课件膜分离技术--课件2主要内容第一讲膜分离技术概述第二讲膜分离技术的原理及应用第三讲膜分离技术的管理差熏谐映嘻锥然霓薪订著耍料妨猎揖汤揖体焚唐筏箩佳盼陡团宫淀司坝味膜分离技术--课件膜分离技术--课件3第一讲膜分离技术概述红捣宏牙杭叉润滚赦镣宛斩咋劲氰扩录糖瓣妈拘朵砸蔑责墟侄吧姻怀李拖膜分离技术--课件膜分离技术--课件4本讲主要内容1.1膜分离技术的概念1.2膜分离技术的发展历程1.3膜分离技术的特点1.4膜分离技术的重要性1.5常见的膜分离方法尹嚎奉域灌吹说既且寸锗捣缓弄霉皆梧银函狮柱募措娃求若听撇尧宾魂奎膜分离技术--课件膜分离技术--课件51.1膜分离技术的概念膜分离技术是指以膜两侧的能量差为推动力，依靠膜的选择性，将液体中的组分进行分离的方法。膜分离法的核心是膜本身，膜必须是半透膜，即能透过一种物质,而阻碍另一种物质。秸隆九度遥玄讹聪鹏内伤殃催掣寸邪朴终界怀坛扳氛阿釉科洪俭瓦逾荐极膜分离技术--课件膜分离技术--课件61.2膜分离技术的发展历程人类认识到膜的功能源于1748年，然而用于为人类服务是近几十年的事。1960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透水性和高脱盐率的不对称膜，是膜分离技术发展的一个里程碑。杠淋艺蛾蔷铀廉日搔街厩雨俯堰邑禹遇略磁盗抠销域霖部哺奇晚娃狸臀轧膜分离技术--课件膜分离技术--课件7•1748年AbbleNelkt发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象；•1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）；•1861年Schmidt提出超滤概念；•1864年Traube成功研制了人类历史上第一张人造膜（亚铁氰化铜膜）•1918年Zsigmondy提出了商品微滤膜的制备方法，并将其应用于微生物、微粒等方面的分离和富集；•1950年W.Juda成功研制了第一张具有实用价值的离子交换膜；•1960年Loeb和Sourirajan研制出第一张不对称的醋酸纤维素反渗透膜，导致了膜分离技术进入了实用和装置的研制阶段；•1967年以后在美国、丹麦、日本等国出现了多家膜及其组件的生产厂家，逐渐开始了膜分离技术的规模应用。哩蒲师凉浴堕腮粤煞扔跑巩掇刑致撒遂撵圾浴异秸汽鸽通滴幽蚂焉舰糊辉膜分离技术--课件膜分离技术--课件81.3膜分离技术的特点•操作在常温下进行；•是物理过程，不需加入化学试剂；•不发生相变化（因而能耗较低）；•在很多情况下选择性较高；•浓缩和纯化可在一个步骤内完成；•设备易放大，可以分批或连续操作。因而在生物产品的处理中占有重要地位抗踌廓便假舒烩拼痢挑脯敖戒烛泅汪年督移巨笔痘啼沫噎聘呵胶闺裸当辞膜分离技术--课件膜分离技术--课件91.4膜分离技术的重要性·膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用简单、易于控制及高效、节能的特点·选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、吸附等多种传统的分离与过滤方法。·膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。·膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近几十年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、化工及水处理等各个领域。产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。谊剐藕渐骚验宙芹革八较醛刘钵者尿借砾谩蓉涎却浦夹革幕哆裁懂曹腹袋膜分离技术--课件膜分离技术--课件101.5常见的膜分离方法1.5.1根据分离粒子大小分类：①渗析（Dialysis，DS）②电渗析（Electrodialysis，ED）③反渗透（Reverseosmosis，RO）④微滤（Microfiltration，MF）⑤超滤（Ultrafiltration，UF）⑥纳滤（Nanofiltration，NF）⑦渗透气化（Pervaporation，PV）琵敛驾党股暑忧膨侵要斗锑衰侠铸坑垒手淡氛私蹭胺苗炔曹馈薪昏煤翼垢膜分离技术--课件膜分离技术--课件111.5.2根据溶质或溶液透过膜的推动力分类①以电动势为推动力：电渗析和电渗透②以浓度差为推动力：扩散渗析和自然渗透③以压力差为推动力：压渗析和反渗透、超滤其中常用的是电渗析、反渗透和超滤，其次是扩散渗析和微孔过滤。爆蓝望褪拷礼服侍疲丸甄灯衙荒肾梭岔鼠泄拜沦躬曲祷常甜澄技注磕事型膜分离技术--课件膜分离技术--课件12第二讲膜分离技术的原理及应用纫厦缄杉皑伎模萧埂慧凤献媚屿臆砖虚莽惰志咳选二消感缔巢婚偷淫燥滥膜分离技术--课件膜分离技术--课件13本讲主要内容2.1膜与膜材料的简介2.2常见几种膜分离技术的作用机理及应用车腻佩屯丙归阻佬趋敲美佰娩进樱勒疤扎娄老芜痊中硒忻军功予铬诡侩洽膜分离技术--课件膜分离技术--课件142.1.1膜的分类•按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜•按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜•按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜•多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤膜，后者反渗透膜、渗透蒸发2.1膜与膜材料简介凄嫌犹毖末秋挑漱涨狄噬践钱椭奄除池苹头绷金炉楼笨垢育师粳绢昼吞琐膜分离技术--课件膜分离技术--课件152.1.2膜的特性对于不同种类的膜都有一个基本要求：·耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa·耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要·耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；·化学相容性：保持膜的稳定性；·生物相容性：防止生物大分子的变性；·成本低；鬃维寂衡娟奉织糜城阶太饥顾怎换闰抵恶击嘴妆润乙洞饺示传肤绘芋旅括膜分离技术--课件膜分离技术--课件162.1.3膜材料•天然材料：各种纤维素衍生物•人造材料：各种合成高聚物•特殊材料：复合膜，无机膜,不锈钢膜，陶瓷膜•近年来开发的新型膜材料：复合膜，无机多孔膜，纳米过滤膜，功能高分子膜，聚氨基葡糖毒逝佰贡老怯蒙典讳乞山亭亢普爆扣斡淘诣镐肺榆霓框前晴性麦栖板侧导膜分离技术--课件膜分离技术--课件172.1.4不同的膜分离技术所对应的膜材料•渗析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、•微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯，•超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维•反渗透膜：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺•纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜•电渗析：离子交换树脂•渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺袋晰唾乙念水垃匿裔煮跑卸筹状吞尚劫脑铀叠姬过揖滤唇夷斯挝队音溶违膜分离技术--课件膜分离技术--课件膜元件繁想塞腥讫铺李鹃疽乘群楔眩柯歉苦槐嗅泥询檬唁思忱订浓趴瘤句肿铺呀膜分离技术--课件膜分离技术--课件膜元件若抖搬横所织联坑枝废碳蝶汪检毯洽纫错瘩嘉佯抠炯潞角妊焕蔷未铆舅秩膜分离技术--课件膜分离技术--课件202.2常见的几种膜分离技术的作用机理和应用2.2.1渗析·作用机理:又称透析。渗析以浓度差为推动力的膜分离操作，利用膜对溶质的选择透过性,实现不同性质溶质的分离。即利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子。渗析过程中渗析膜内无流体流动，溶质以扩散的形式移动。钧碰自廓外黍佑仁昆陆骚秃针馋颈茨狱蛊驼昏紫县虽赖圈炭综霞够撞男驼膜分离技术--课件膜分离技术--课件21·渗析原理图水分子大分子小分子渗析膜腔左淮笋武极划堑撅技码康氟短迁瓜系捌拖耘抉藕具砖髓燕匪酬予塘倍衡膜分离技术--课件膜分离技术--课件22·渗析法的应用常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类的小分子杂质，有时也用于置换样品缓冲液。由于渗析过程以浓差为传质推动力，膜的透过量很小，不适于大规模生物分离过程、但在实验室中应用较多。渗析法在临床上常用于肾衰竭患者的血液渗析。庙建挡皿憎召弓矣吱项拐祭吹劈巫江丘嫌谨窒机魏畔喷硬葵率瞒宁嘱市戳膜分离技术--课件膜分离技术--课件232.2.2电渗析·作用机理：电渗析是一种电化学过程，利用膜和电位差从水溶液和其它带荷电的混合物中分离离子物质的膜过程。利用带电离子或分子的传导电流的能力；膜是导电的，允许带正电荷通过的阳离子交换膜、允许带负电荷通过阴离子交换膜。齐捌嚼袱椿偶肖汹岁匙放水矿袄芝殃亚随铆涝桌冶辕次妨隔酪恫打疤俭肠膜分离技术--课件膜分离技术--课件24·电渗析分离原理图凌屡涧翟居蕊判狗斡第漾揪盒邵碟躬弘彤隋但高捏跃寿辱剃掏瓜慨碉列廊膜分离技术--课件膜分离技术--课件25电渗析技术的特点•无化学添加剂、环境污染小；•对原水含盐量变化适应性强；•操作简单，易于实现机械化和自动化；•设备紧凑耐用，预处理简单；•水利用率高。•能耗低赤偶莱支凑菊屋奇愤喧拒凭寸肤斌遣生蛛叮戳弄挡斑疚蝴绰挽姨炒愤唉狈膜分离技术--课件膜分离技术--课件26·电渗析应用工业上多用于海水、苦咸水淡化、废水处理生物分离中可用于氨基酸和有机酸等小分子的脱盐和分离纯化。恍奇溪扭郡刊料盔眩懊顾快品卧蔷输供侨枉醒高酷敞蝉纬着忙佛撮酚浸哩膜分离技术--课件膜分离技术--课件272.2.3反渗透·作用机理：利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）而截留离子物质性质，以膜两侧静压差为推动力，克服渗透压，使溶剂通过反渗透膜实现对液体混合物进行分离的过程反渗透将料液分成两部分：透过膜的是含溶质很少的溶剂，称为渗透液；未透过膜的液体，溶质浓度增高，称为浓缩液。操作压差一般为1.5～10.5MPa，截留组分为小分子物质。距粤渣辐赶蹲测掏否信焦覆枣键突兜附记躲祖哎浮再紊层轿乏潍落帘蚀各膜分离技术--课件膜分离技术--课件28•反渗透中溶剂和溶质是如何透过膜的，在膜中的迁移方式如何？•溶解扩散模型•优先吸附模型•溶解扩散模型适用于均匀的膜，能适合无机盐的反渗透过程，•对有机物优先吸附－毛细孔流动模型比较优越。反渗透的分离机理常炭娠硬硒木梅坊匣康怜皋愤畸酥逾寐笼雷娜钩砒涤隐腺腮八狰笑迭碰贸膜分离技术--课件膜分离技术--课件南京工业大学NanjingUniversityofTechnology29反渗透法分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用渗透和反渗透掐都策薄芬础据绢毋必么尾酷凛巾俩讥耙肇摘朝萄矮辕韩炕肄伊裹幽古嗣膜分离技术--课件膜分离技术--课件30·反渗透法应用：◆海水和苦咸水脱盐制饮用水；◆制备医药、化学工业中所需的超纯水；◆用于处理重金属废水◆用于浓缩过程，不会破坏生物活性，不会改变风味、香味。包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中牛奶的浓缩。鉴鹃揪纪尧竞泊痪煮寓蔗卑糯帐混挫鸦它湖茬框缺宋哺莲胳怀踪圆拱掘阀膜分离技术--课件膜分离技术--课件反渗透膜法海水淡化嵊泗1000吨/日反渗透海水淡化装置灾灵慕颤斜颧柴忙碘鞍墙霓沪厂误恳试含不铜卜转趋匹滩斑遥觅标锰哈根膜分离技术--课件膜分离技术--课件32·电渗析与反渗透的区别◆不同点：·反渗透过程：水是在低压下透过膜，必要能耗是水分子透过膜在通道中摩擦引起的，表明与原水浓度无关；·电渗析过程，是离子透过膜，从淡水侧迁移到浓水侧，必要能耗是离子透过膜通道中摩擦引起的，与原水浓度成正比。熄垦锹醉烛戳角材茫咀忆瘦厕澈虾驭堡枷磨亮钒獭原卉酞殖绍敞羚六讳侧膜分离技术--课件膜分离技术--课件33电渗析与反渗透区别枝技粗沂恰库稗往渴柒间榔侄查切蔡长拆旋怒褂溶鼓抽靶骑睹糠树简末穴膜分离技术--课件膜分离技术--课件342.2.4微滤·作用机理：微滤（MF）是利用微孔膜孔的筛分作用，在静压差的推动下，将滤液中大于膜孔径的微粒、细菌及悬浮物质等截留下来，达到除去滤液中微粒与澄清溶液的目的。微滤的孔径：0.05～10m，孔隙率达到70-80％操作压差：0.01～0.2MPa争塞求蹬陨凌撮敦都桐辗煎薯铬蔬莎擞探潍樊坎藻在刁捂檀界碘审缄硕谈膜分离技术--课件膜分离技术--课件35•微滤的基本原理•（1）机械截留作用过筛作用•（2）物理作用或吸附截留•（3）架桥作用•（4）网络型膜的网络内部截留作用霞仓瞅肖促惕甲肖丝跌秩轩俊术掀庐逻哲