膜分离类型及性能

药物分离与纯化技术课程

项目5膜分离技术

5.1膜分离理论基础

———膜分离类型及性能大纲

1.膜分离技术2.膜分离类型3.膜的分类4.膜的性能膜分离类型及性能一、膜分离技术膜分离技术——在推动力（浓度差、压力差、电位差等）作用下，利用膜的选择透过特性，使混合物中各组分被分离提纯的操作技术。膜分离类型及性能膜：无生命的、天然的或人工合成的、具有选择透过性。膜分离类型及性能二、膜分离类型1、过滤式膜分离将混合物置于膜的一侧，在压力差等推动力作用下，悬浮粒子或组分的分子选择性透过。如微滤、超滤、反渗透。2、渗析式膜分离混合液置于膜的一侧，膜的另一侧置于接受液，在浓度差等推动力作用下，某些分子透过膜而进入接受液中被分离。如渗透、透析。膜分离类型及性能膜过程推动力传递机理透过物截留物膜类型微滤压力差颗粒大小形状水、溶剂溶解物悬浮物颗粒纤维多孔膜超滤压力差分子特性大小形状水、溶剂小分子胶体和超过截留分子量的分子非对称性膜纳滤压力差离子大小及电荷水、一价离子、多价离子有机物复合膜反渗透压力差溶剂的扩散传递水、溶剂溶质、盐非对称性膜复合膜几种主要分离膜的分离过程膜分离类型及性能膜过程推动力传递机理透过物截留物膜类型渗析浓度差溶质的扩散传递低分子量物、离子溶剂非对称性膜电渗析电位差电解质离子的选择传递电解质离子非电解质，大分子物质离子交换膜气体分离压力差气体和蒸汽的扩散渗透气体或蒸汽难渗透性气体或蒸汽均相膜、复合膜，非对称膜渗透蒸发压力差选择传递易渗溶质或溶剂难渗透性溶质或溶剂均相膜、复合膜，非对称膜液膜分离浓度差反应促进和扩散传递杂质溶剂乳状液膜、支撑液膜续上表膜分离类型及性能3、膜分离过程特点①以具有选择透过性的膜分隔两相界面②依靠不同组分透过膜的速率差来实现分离③属于速率控制的传质过程：

无相变、耗能低，无外加物质、不产生二次污染、条件温和、设备简单、分离效果好膜分离类型及性能三、膜的分类膜——指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种物质的分离介质。膜分离类型及性能按所使用的膜的类型，分为液膜分离和合成膜分离：①液膜分离过程分为：

乳化液膜分离过程。乳化液膜分离技术有萃取和渗透的优点，将萃取和反萃取两个步骤结合在一起。

固定液膜(支撑液膜）分离过程。如中空纤维支撑液膜，即具有支撑液膜和分离功能的中空纤维膜。膜分离类型及性能②合成膜的分离过程包括：

微过滤、超过滤、反渗透、气体渗透分离、渗透蒸发、渗析及电渗析等过程。膜分离类型及性能2、分离膜应具备的基本条件较好的选择透过性；良好的分离性能；理化性能稳定；经济实用。膜分离类型及性能四、膜的性能1、膜孔道特征参数最大孔径、平均孔径孔径分布：膜中一定大小的孔占整个孔的体积百分数。数值越大说明孔径分布较窄，膜的分离选择性越好。孔隙度：整个膜孔所占的体积百分数。孔隙度越大，流动阻力越小，但膜的机械强度会降低。膜分离类型及性能2、截留率和截留分子量①截留率——指对于一定相对分子量的物质膜能截留的程度用R表示,并定义为:

当透过液中欲截留物质的浓度为0时，为截留率1，表示溶质全部被膜截留；

当截留液中欲截留物质的浓度与透过液中欲截留物质的浓度相等时，截留率为0，表示溶质能自由通过。

式中CP和Cb分别表示在某一瞬间，透过液和截留液的浓度。R在0和1之间，当R=1，则CP=0，表示溶质全部被截留；当R=0时，CP=CB表示溶质能自由透过膜。膜分离类型及性能②截留分子量——膜所能截留溶质的分子量大小。定义为相当于一定截留率（通常为90%或95%）时的溶质的分子量。截留曲线：截留率与截留分子量之间的关系截留曲线越陡直→则截留分子量范围越窄→膜的分离性能越好截留曲线膜分离类型及性能3、渗透通量渗透通量（膜处理能力）：指在一定压力下，单位时间内透过单位膜