分离技术概论膜与膜组件

分离技术概论膜与膜组件第1页，共45页，2023年，2月20日，星期四第3章分离膜与膜组件第2页，共45页，2023年，2月20日，星期四主要内容膜结构与分类膜制备方法膜组件第3页，共45页，2023年，2月20日，星期四膜结构与分类第4页，共45页，2023年，2月20日，星期四对称与非对称膜对称膜：(a)均质膜(b)柱型孔膜(c)海绵孔状膜非对称膜：(d)多孔膜(e)叠合膜(f)复合膜第5页，共45页，2023年，2月20日，星期四膜的结构形式第6页，共45页，2023年，2月20日，星期四多孔膜的截面结构

(a)均质海面状膜；(b)非对成海面状膜；

(c)指状孔膜；(d)氧化铝多孔膜第7页，共45页，2023年，2月20日，星期四无机膜的构成第8页，共45页，2023年，2月20日，星期四非对称膜结构第9页，共45页，2023年，2月20日，星期四不同制备方法获得的微孔膜(a)相转化膜(c)径迹刻蚀膜(e)烧结膜(b)熔融拉伸膜(d)阳极氧化膜(f)镍网法膜第10页，共45页，2023年，2月20日，星期四第11页，共45页，2023年，2月20日，星期四聚四氟乙烯单向拉伸膜第12页，共45页，2023年，2月20日，星期四聚四氟乙烯双向拉伸膜第13页，共45页，2023年，2月20日，星期四空气中颗粒物截留膜第14页，共45页，2023年，2月20日，星期四空气中颗粒物截留膜第15页，共45页，2023年，2月20日，星期四有机－无机复合膜第16页，共45页，2023年，2月20日，星期四空气中微生物截留膜第17页，共45页，2023年，2月20日，星期四膜的过滤行为示意图

（a）非对称膜；（b）对称膜第18页，共45页，2023年，2月20日，星期四膜制备第19页，共45页，2023年，2月20日，星期四MembranematerialsPolymersCeramicsGlassMetalsLiquids第20页，共45页，2023年，2月20日，星期四有机合成膜的主要高分子材料醋酸纤维素类硝酸纤维素类芳香聚酰胺类聚砜类聚酯类聚烯烃类聚乙烯醇类聚苯乙烯类第21页，共45页，2023年，2月20日，星期四醋酸纤维素反渗透膜的制备过程

三醋酸纤维素（CTA）二醋酸纤维素（CA）二醋酸纤维素（CA）丁醋酸纤维素（CAB）溶剂混合搅拌溶解致孔剂过滤脱气泡聚酯织物或聚酯无纺布浇铸复合成膜溶剂挥发15-20℃自来水凝胶固化室温水凝胶固化冰水凝胶固化热处理、后处理后处理热处理、后处理干燥处理干燥处理干燥处理成品膜成品膜成品膜第22页，共45页，2023年，2月20日，星期四醋酸纤维素纳滤膜的制备过程溶剂混合搅拌溶解CACA+CTA过滤脱汽泡聚酯织物或聚酯无纺布致孔剂浇铸复合成膜溶剂挥发常温自来水凝胶固化干燥处理CANF成品膜CA-CTANF混合膜第23页，共45页，2023年，2月20日，星期四膜的评价标准①膜要有高的截留率和高的透水速率；②膜要有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性能；③膜要有柔韧性和足够的机械强度；④膜耐高温，抗污染；⑤耐氯性好，抗其他氧化物；⑥膜使用寿命长，适用pH范围广；⑦运行操作压力低；⑧容易贮存、运输；⑨制备方便，便于工业化生产；⑩膜可以干湿可逆。第24页，共45页，2023年，2月20日，星期四均质对称膜的制备方法相转化制备方法熔融纺丝拉伸法溶胶凝胶－成形－烧结法阳极氧化法（Anodic)痕迹刻蚀法第25页，共45页，2023年，2月20日，星期四痕迹刻蚀制膜工艺(a)带电粒子辐射薄膜；(b)辐射后薄膜径迹刻蚀成孔第26页，共45页，2023年，2月20日，星期四溶胶凝胶干燥成型制备方法第27页，共45页，2023年，2月20日，星期四相转化成膜方法双组分或多组分均相溶液的热凝胶（熔融）；从三组分聚合物溶液中蒸发挥发性溶剂；均相聚合物中添加非溶剂。第28页，共45页，2023年，2月20日，星期四三组分混合物溶剂蒸发成膜第29页，共45页，2023年，2月20日，星期四在均相溶液中加入非溶剂成膜第30页，共45页，2023年，2月20日，星期四理想膜孔密度的成膜条件第31页，共45页，2023年，2月20日，星期四复合膜超薄脱盐层的各种制备方法第32页，共45页，2023年，2月20日，星期四复合膜的制备方法界面聚合原位聚合第33页，共45页，2023年，2月20日，星期四Interfacialpolymerization

（界面聚合）聚合方法通过浸润于基膜的亲水单体与溶液重的疏水单体相界面间的缩聚或缩合交联制成复合膜。优点：可通过两种溶液中的单体种类或浓度,调整复合膜表面的选择性。第34页，共45页，2023年，2月20日，星期四Theformationofacompositemembraneviainterfacialpolymerization第35页，共45页，2023年，2月20日，星期四SomeexamplesofthepreparationofcompositemembranesbyinterfacialpolymerizationTheamineisintheaqueouswhiletheacidchlorideorisocyanateisintheorganicphase第36页，共45页，2023年，2月20日，星期四In-sitepolymerization

（原位聚合）原位聚合

多孔支撑层浸泡于含有酸催化剂的制膜液中几分钟，取出后，在高温下固化反应，再通过胺溶液等后处理制得。

第37页，共45页，2023年，2月20日，星期四膜组件第38页，共45页，2023年，2月20日，星期四板框和圆盘式膜组件进料渗透液浓缩液浓缩液渗透液进料渗透液第39页，共45页，2023年，2月20日，星期四多通道管式膜组件第40页，共45页，2023年，2月20日，星期四卷式膜组件进料流道空间渗透液流方向渗透管渗透液流道进料进料物流渗透液流外壳进料分布网膜渗透液收集材料膜渗透液浓缩液渗透液收集孔抗缩减装置浓缩液第41页，共45页，2023年，2月20日，星期四中空纤维式膜组件第42页，共45页，2023年，2月20日，星期四折叠式微孔膜组件第43页，共45页，2023年，2月20日，星期四四种膜组件的特性比较表14-1四种膜组件的特性比较比较项目卷式中空纤维管式板框式填充密度（m2m－3）200-800500-3000030-32830-500组件结构复杂复杂简单很复杂膜更换方式

组件组件膜或组件膜膜更换成本较高较高中低料液预处理较高高低低料液流速(m3.m－2s－1)0.25～0.50.0051～50.25～0.5料液侧压降(MPa)0.3～0.60.01～0.030.2～0.30.3～0.6抗污染性中等差非常好好清洗效果较好差优好工程放大难易中中易难相对价格低低高高第44页，共45