【医学课件大全】膜分离技术 (59p)

第6章 膜分离技术,知识点：膜分离过程的分类及定义，膜分离机理，膜分离理论，超滤速度的影响因素，超滤膜污染及再生，超滤的操作方式及设备，膜分离过程的应用实例。 重点：膜分离过程的分类，概念，实质及其适用范围。超滤膜污染的常规处理方法，膜分离机理的毛细管流动模型和溶解扩散模型，传递理论中过滤模型和浓差极化问题，超滤器的型式及其方式。 难点：膜分离机理和传递理论。,目录,1.膜分离概述 2.膜的分类膜分离概述 3.膜分离技术的发展历史 4.膜分离机理 5.膜分离组件与设备 6.膜污染、防治与清洗 7.膜分离技术的应用 8.膜分离技术的展望与趋势 9.各种膜分离技术介绍,1.膜分离概述,定义 膜分离技术的特点 各种膜分离过程的简介,常用膜分离技术的基本特征,原理,RO membrane NF membrane UF membrane MF membrane,原理动漫,纳滤在工业上的应用,-,-,-,2.膜分离材料分类,膜的种类 膜材料的种类 表征膜性能的参数,膜的种类,根据膜的材质,固体膜,液体膜,根据材料来源,天然膜,合成膜,无机材料膜,有机高分子膜,根据膜的结构,多孔膜,致密膜,离子交换膜,渗析膜,微孔过滤膜,超过滤膜,反渗透膜,渗透汽化膜,气体渗透膜,根据膜的功能,固体膜,根据膜断面的物理形态,根据固体膜的形态,对称膜,不对称膜,复合膜,平板膜,管式膜,中空纤维膜,核径蚀刻膜,膜材料种类,高分子分离膜材料,纤维素衍生物类,聚砜类,聚酰胺类,聚酰亚胺类,聚酯类,聚烯烃类,乙烯类聚合物,含硅聚合物,含氟聚合物,甲壳素类,无机膜,致密膜,多孔膜,致密的金属膜,致密的固体电解质膜,致密的”液体充实固体化“动态原位形成的致密膜,Pd膜及Pd合金膜,Ag膜及Ag合金膜,氧化锆膜,复合固体氧化膜,多孔负载膜,多孔金属膜，多孔不锈钢膜,多孔Ni膜，多孔Ag膜，多孔Pd膜，多孔Ti膜,多孔陶瓷膜，包括Al2O3膜，SiO2膜，ZrO2膜，TiO2膜,（多孔玻璃膜分子筛膜，包括碳分子筛）,具体分类,表征膜性能的参数,孔的性质 水通量 耐压能力 pH适用范围 对热和溶剂的稳定性 截留分子量分布,膜科学的发展史 膜工业的发展史,3.膜分离技术的发展历史,膜科学的发展史,续表：,膜工业的发展史,4.膜分离机理和传递理论,优先吸附-毛细管流动模型 溶解-扩散模型 孔模型 氢键模型,优先吸附-毛细孔流动模型,溶解扩散模型,具体过程包括： 溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解。 溶质和溶剂之间没有相互作用，它们在各自化学位差的推动下仅以分子扩散方式（不存在溶质和溶剂的对流传递）通过反渗透膜的活性层。 溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。,5.膜分离操作方式,间歇操作 浓缩模式 透析过滤模式 连续操作 单级连续操作 多级连续操作,板框式膜组件 卷式膜组件 管式膜组件 中空纤维膜组件 膜分离设备流程图,5.膜分离组件与设备,各种膜组件的优缺点比较,膜分离设备流程图,膜污染 膜的劣化 水生物(附生)污垢 浓差极化,6.膜的污染、防治及清洗,膜污染的预防,预处理法： 开发抗污染的膜： 加大供给液的流速,污染膜是否清洗的判据,根据膜分离装置进出口压力降的变化： 根据透水量或透水质量的变化： 定时清洗：,污染膜的常用清洗方法,采用增大流速、逆洗、脉冲流动，超声波清洗等机械方法。 添加酸、碱、酶（蛋白酶）、螯合剂或表面活性剂等起溶解作用的物质。 添加过氧化氢、高锰酸钾和次氯酸盐等起氧化作用的物质。 添加磷酸盐和聚磷酸盐等起渗透作用的物质。 改变离子强度、pH值和电位等起切断离子结合作用的方法。,判断清洗成功与否的标准,标准 保存,浓差极化与膜污染的防治方法,1、预处理法 2、膜表面改性 3、改善膜表面的流体力学条件 4、附加场的方法 5、反冲 6、机械方法 7、其他方法,膜的清洗方法,物理方法,化学方法所用的清洗剂,水力方法,气液脉冲,反冲洗涤,循环洗涤,酸碱液,表面活性剂,螯合剂,氧化剂,酶,化学清洗液,酸在去除诸如碳酸钙和磷酸钙等钙基垢、氧化铁和金属硫化物方面是有效的。碱清洗溶液包括磷酸盐、碳酸盐和氢氧化物。这些溶液可使沉淀物松动、乳化和分散。当去除诸如硅酸盐等特别难以去除的沉积物时,交替使用碱清洗剂和酸清洗剂。,表面活性剂如SDS、吐温80、Triton、X-100(一种非离子型表面活性剂)等在许多场合有很好的清洗效果，可根据实际情况加以选择，但有些阴离子型和非离子型的表面活性剂能同膜结合造成新的污染在选用时须加以注意。,除了强酸和碱外，螯合剂也用于去除污染膜的沉积物。常用的螯合剂有乙二胺四醋酸(EDTA)、磷羧基羧酸、葡萄糖酸和柠檬酸等。其中，葡萄糖酸在强碱溶液中螯合铁离子(Fe3+)通常是有效的。EDTA常用于溶解碱土金属硫酸盐。,当NaOH或表面活性剂不起作用时，可以用氯进行清洗，其用量为200400mg/L活性氯(相当于400800mg/LNaClO)，其最适pH为1011。,由醋酸纤维等材料制成的膜，由于不能耐高温和极端pH，在膜通量难以恢复时，须采用能水解蛋白质的含酶清洗剂清洗。但使用酶清洗剂不当会造成新的污染。如采用固定化酶形式，把酶固定在载体上，用含载体液进行清洗，效果很好。,内压式中空纤维膜使用,7、膜分离技术的应用,应用,水的脱盐和净化,食品工业,医疗、卫生方面,石油、化工方面,环境工程,其他方面,海水与苦咸水淡化,电厂锅炉供水脱盐,超纯水制备,城市家庭饮用水的净化,乳品加工,酒类生产,果汁加工,酶制剂生产,医疗、卫生用水,药品生产,医疗应用,中药提炼,回收有机蒸气,制取富氧空气,无水乙醇生产,膜与生物技术,国防上的应用,交通、运输方面,脱气膜,电泳漆废水,电镀废水,纤维工业废水,造纸工业废水,其他废水,膜技术在牛乳和乳清加工中的应用,膜法处理乳清,抗生素的制备,纯净水处理工艺流程图,膜分离水处理设备装置,果汁澄清,电镀废水处理,从技术上分析 从应用上分析,8.膜分离技术的展望与趋势,膜科学的将来路径,膜科学树形示意图,文献3,作业,名词解释：膜分离技术、微滤、超滤、纳滤、反渗透、浓差极化、膜污染、渗析、电渗析、气体膜分离、渗透