膜的定义和分类ppt课件

1、。10.2膜分离10.2.1膜的定义和分类：膜是分隔两相的中间相。具有分离功能的膜称为分离膜，简称膜。膜分离过程：分离膜以特定的方式限制物质在两相之间的转移，使不同的物质以不同的速率通过膜，实现物质的分离。物质通过膜的主要方式有三种：被动转移、促进转移、主动转移和被动转移：物质从高化学位置转移到低化学位置，这种化学位置的差异是膜分离过程的驱动力。压力差、浓度差、电势差、温度差、驱动力。促进传播：膜中有一个载体。在高化学位点一侧，载体与被转移的物质反应，而在低化学位点一侧，被转移的物质被释放。该传输过程具有高选择性。主动转移：膜中的载体与低化学位侧的被转移物质反应并释放能量，使被转移物质从低化学

2、位侧转移到高化学位侧，物质的转移方向为反向化学位梯度方向。膜的分离性能，选择性：不同物质在两相中的浓度变化率，渗透性：单位驱动力下单位时间内的物质，膜分类：单位面积膜的量，10.2.2膜分离过程在一定的传质驱动力下，利用膜对不同物质渗透性的差异来分离混合物。机理模型：不可逆热力学模型、传递机理模型、膜分离过程：气体膜分离、渗透蒸发、透析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、膜萃取、膜吸收、膜精馏、促进传递、液膜、气体膜等。其中，透析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤和微滤已经成熟并得到广泛应用。10.2.3膜的形态和结构，(1)膜的形态和结构：主要研究膜的横截面和表面。均质膜和非均质膜均质膜：均质膜以

3、单相均匀存在；非均质膜：它不是作为单一相存在的。致密膜和多孔膜致密膜：结构最接近的膜；多孔膜：结构松散的膜。对称膜和不对称膜对称膜：膜在厚度方向上的结构是均匀的和各向同性的；不对称膜：同一种材料沿膜的厚度方向有不同的结构。(2)膜的孔及其结构是多样的，不同的膜有不同的孔结构，同一膜也有不同的孔结构。复合膜：在对称或不对称的基膜上复合另一种具有特殊功能的材料的致密薄膜。膜的孔径、孔径分布、孔密度和孔隙率膜的内孔直径可分为最大孔径和平均孔径；孔径分布：是某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分比；孔密度为：单位膜面积的孔数；空隙率：是所有孔隙体积占总膜体积的百分比。薄膜的厚度，整个薄膜的厚度，某一层薄膜

4、的厚度。均质膜通常较厚，渗透性较小。复合膜可以使致密层变得非常薄。反渗透和纳滤，(1)反渗透的基本原理，溶解-扩散理论：溶剂和溶质在膜表面被吸附和溶解；溶剂和溶质在膜中扩散和转移，最后通过膜。(2)浓差极化，改变操作条件来控制浓差极化：增加原料液的流速；当操作温度适当升高时，(3)膜被污染一定时间后，膜表面被不溶性沉积物覆盖，膜的性能下降。主要原因：原料液处理不当。如悬浮颗粒；膜表面结垢；细菌污染；金属氧化物、有机物、污泥等。(4)纳米过滤超滤和微滤的截留机理主要是物质在膜表面和微孔上的吸附、微孔内的截留、膜表面的机械截留、膜的架桥截留和内部网络截留。透析和电渗析，(1)透析的基本原理溶质或溶

5、剂在膜两侧溶液浓度差的推动下渗透膜。典型过程：血液透析，(2)电渗析的基本原理，溶液中的离子通过电位差驱动的带电膜与其他不带电荷的成分分离。电渗析过程的基本原理：阳膜：阴阳转移膜：阳阴转移膜。电渗析广泛用于苦咸水淡化，是世界上一些地区生产淡水的主要方法。10.2.7气体膜分离过程(1)气体膜分离的机理在膜两侧分压差的作用下，每种组分气体以不同的渗透速率渗透膜，从而使混合气体得以分离或浓缩。描述气体通过聚合物膜的主要参数：渗透率p:描述膜的气体渗透率；渗透系数j:单位时间、单位膜面积和单位驱动力作用下传输的气体量；分离系数：描述气体分离膜的选择性，一般定义为两种气体的渗透系数之比。(2)气体膜分离的主要应用是氢气的回收和利用；从空气中制造富氮气和富氧气体。10.2.8在渗透蒸发过程中，膜的原料侧是液体混合物，膜的另一侧通过气相真空或负压操作。在分压差的作用下，混合物的各组分从膜的一侧蒸发，并以不同的速率渗透到膜的另一侧，从而达到分离和浓缩的目的。与其他膜过程不同，重要的特征是相变。假设该过程分两步完成：进料液体在膜的进料侧蒸发形成饱和蒸汽，饱和蒸汽穿过膜到达膜的渗透侧。主要应用：有机溶剂脱水、水净化、有机混合物分离。其他膜过程(1)控制释放指的是使用分离膜来控制药物的释放速度和作用时间，其用于医疗和农业。(2)膜反应器在膜反应器中，利用膜的选择性透过性，可以