膜科学与技术1

1膜科学与技术MembraneScienceandTechnology授课教师：王志工作单位：天津大学化工学院化学工程研究所研究生强化课程仅供学习参考，请勿侵权2第一章膜科学与技术的概念和特征回答三个问题•膜是什么？•膜的功用是什么？如何实现膜的功用？•膜科学与技术的概念和特征是什么？仅供学习参考，请勿侵权31.1膜的定义•膜——film,membrane•film:thincoatingorcovering（一薄层覆盖物）–实例：镀膜、氧化膜、液膜•Membrane（本课程的“膜”）:膜是两相之间一个具有(选择)透过性的屏障。Aselectivebarrierbetweentwophases,theterm‘selective’beinginherenttoamembraneormembraneprocess.仅供学习参考，请勿侵权4仅供学习参考，请勿侵权51.2膜的功用膜的应用十分广泛，可概括为四个主要方面：•物质的分离与纯化；•物质的检测；•物质的控制释放；•反应的控制与强化。仅供学习参考，请勿侵权61.按膜材料:高分子膜无机膜2.按制膜工艺:核孔膜相转化膜动力形成膜1.3膜的分类仅供学习参考，请勿侵权73.按膜的截面形式:非对称膜对称膜致密膜多孔膜复合膜仅供学习参考，请勿侵权8不同类型膜横断面示意图仅供学习参考，请勿侵权94.按膜的形状:平板膜管式膜中空纤维(0.5mm)细管膜(0.5mm5mm)管状膜(5mm)仅供学习参考，请勿侵权105.按膜的状态:固膜液膜(liquidmembrane)气膜6.按处理的物质:液体分离膜,气体分离膜7.按是否带电:荷电膜,中性膜仅供学习参考，请勿侵权111.4膜过程定义与一般特征•膜过程是组分在某种推动力的作用下，在由膜隔开的两相之间的传递。流体1流体2膜推动力•通过膜过程，膜的功能得以实现。仅供学习参考，请勿侵权121.5膜过程分类1.压力驱动膜过程：微滤,超滤,纳滤,反渗透2.浓度驱动膜过程：渗透汽化,液膜过程,渗析,气体分离3.热驱动膜过程：膜蒸馏仅供学习参考，请勿侵权134.膜接触器：气-液,液-液特点：（1）使用微孔或大孔膜。（2）膜主要起着固定两种互不相溶流体相界面的作用。（3）这两种流体在膜孔内或在膜/流体相边界处相互直接接触。5.电驱动膜过程：电渗析,膜电解,电去离子,双极膜,膜燃料电池仅供学习参考，请勿侵权146.膜反应器：膜反应器，膜生物反应器7.控制释放8.膜电极仅供学习参考，请勿侵权151.6膜科学与技术的概念和特征膜科学与技术是关于膜的合成、功能和应用的科学与技术。仅供学习参考，请勿侵权16膜科学是多学科交叉的科学–有机化学，无机化学，高分子物理，高分子化学–物理化学–流体力学，热力学，三传一反–生物，医药，食品，环境（水，气），石化，能源，电子仅供学习参考，请勿侵权17膜分离过程所依据的物性差别有多种其它分离过程所依据的物性差别–精馏，蒸发，干燥——挥发性（或蒸气压）不同–吸附，吸收——亲和性不同–萃取，结晶，吸收——溶解性不同–电泳——电荷不同–过滤——颗粒大小不同–沉降——重力不同–离心分离——密度不同仅供学习参考，请勿侵权18膜分离过程依据的物性差别1.依分子大小的差别。可认为是过滤的延续，如MF，UF，及部分RO，NF，GS等。膜分离与一般过滤的数量级比较：一般过滤：1mm；膜分离：1mm2.依电荷的差别（所用膜为荷电膜）。如ED，膜燃料电池，膜电解，双极膜过程，NF等。仅供学习参考，请勿侵权193.依与膜的亲和性或溶解性等的差别。如液膜过程，GS，PV等。4.蒸气压不同。如MD。5.依与膜的化学反应能力不同。如载体介质传递。仅供学习参考，请勿侵权20膜技术的优点•能耗通常较低•易与其它(分离)过程结合（集成过程）•可在温和条件下实现分离•易于放大•膜的性能可以调节仅供学习参考，请勿侵权21膜技术的缺点•浓差极化和膜污染•膜寿命有限•不少情况下选择性较低•放大因子基本是线性的仅供学习参考，请勿侵权22膜技术是21世纪最有发展前途的高技术之一仅供学习参考，请勿侵权231.7膜技术应用简介•水处理（工业和生活用水）Watertreatment•食品与饮料Foodanddrink•石化Petroleumandchemical•环保Environmentalprotection仅供学习参考，请勿侵权24•制药Pharmaceuticalindustry•生物技术Biotechnology•能源Energysources•电子工业（超纯水）Ultrapurewater仅供学习参考，请勿侵权251.8膜技术的自然基础•膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的。•非生物界：多孔介质•生物界•动物：细胞，脏器，身体•植物•膜科学技术的发展史就是人类对自然界中膜的认识、利用、自至人工合成的历史。仅供学习参考，请勿侵权26教科书或专著2004膜科学技术朱长乐主编2005膜科学技术实用教程安树林主编2005现代膜技术及其应用指南王学松编著1999膜技术基本原理(荷兰)MarcelMulder著李琳译2001膜技术手册时钧，袁权，高从皆主编1998膜分离技术刘茉娥等编著1989膜分离技术基础高以烜,叶凌碧编著2003膜分离技术及其应用任建新主编2001膜分离技术应用手册刘茉娥等编1995MarcelMulder.BasicPrinciplesofMembraneTechnology,secondedition.。198?R.Rautenbach.MembraneProcesses课程参考资料仅供学习参考，请勿侵权27课程参考资料期刊膜科学与技术水处理技术JournalofMembraneScienceDesalinationSeparationandPurificationTechnologyJournalofAppliedPolymerScience仅供学习参考，请勿侵权28本课程重要问题1.什么是膜？2.膜的功用有什么？3.什么是膜过程？4.膜科学与技术的研究内容是什么?5.膜技术的优缺点是什么？6.有哪些重要的膜过程，其原理和特征是什么？仅供学习参考，请勿侵权297.描述膜内传递的数学模型有哪些？8.有哪些制膜工艺？简述相转化制膜工艺的主要步骤。9.一般认为膜孔是如何形成的？10.膜组件的基本联结方式有哪些？11.一个简单的膜过程工艺流程包括哪些内容（图示）。仅供学习参考，请勿侵权