膜分离技术

1. 膜分离技术 任翔 03081081

2. 膜分离定义: 借助于膜而实现各种分离的过程称之 为膜分离。 基本原理: 利用天然或人工合成的，具有选择透过性的薄膜,以及外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分体系进行分离,分级,提纯或富集.

3. 膜分离技术的发展简史: 人类对于膜现象的研究源于1748年，然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。1950年W.Juda试制出选择透过性能的离子交换膜，奠定了电渗析的实用化基础。1960年洛布 (Loeb)和索里拉简 (Souriringan)首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。 其发展的历史大致为：30年代微孔过滤，40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。

4. 各种膜技术简介: 1) 反渗透 反渗透是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。海水和苦咸水的淡化是其最主要的应用， 反渗透膜的制备技术相对比较成熟，其应用亦十分广泛。

5. 2) 超滤 应用孔径为10Å到200Å的超过滤膜来过滤含有大分子或微细粒子的溶液，使大分子或微细粒子从溶液中分离的过程称之为超滤。 3) 微滤 微滤与超滤的基本原理相同，它是利用孔径大 于0.02μm直到l0μm的多孔膜来过滤。应用领 域极其广阔，目前的销售额在各类膜中占据首 位。

6. 4) 渗析 渗析是最早发现、研究和应用的一种膜分离过程，它是利用多孔膜两侧溶液的浓度差使溶质从浓度高的一侧通过膜孔扩散到浓度低的一侧从而得到分离的过程。 5) 电渗析 电渗析是基于离子交换膜能选择性地使阴离子或阳离子通过的性质，在直流电场的作用下使阴阳离子分别透过相应的膜以达到从溶液中分离电解质的目的，目前主要用于水溶液中除去电解质(如盐水的淡化等)、电解质与非电解质的分离和膜电解等。

7. 6) 气体膜分离 气体膜分离是利用气体组分在膜内溶解和扩散性能的不同，即渗透速率的不同来实现分离的技术，具有很大的发展前景。 7) 渗透汽化 渗透汽化也称渗透蒸发，它是利用膜对液体混合物中组分的溶解和扩散性能的不同来实现其分离的新型膜分离过程 8) 其它膜分离过程 其它膜分离过程尚有：膜蒸馏、膜萃取、膜分相、支撑液膜、生物膜分离等

8. 膜分离设备: 1) 板框式膜组件 板框式膜组件使用平板式膜，这类膜器件的结构与常用的板框压滤机类似，由导流板、膜、支承板交替重叠组成。 优点: 组装方便，膜的清洗更换比较容易，料液流通截面较 大，不易堵塞，同一设备可视生产需要而组装不同数量的膜。 缺点: 需密封的边界线长

9. 2) 卷式膜组件 卷式膜组件也是用平板膜制成的，其结构与螺旋板式换热器类似。 优点: 目前卷式膜组件应用比较广泛、与板框式柱比、卷式赎组件的设备比较紧凑、单位体积内的膜面积大。 缺点: 清洗不方便，膜有损坏，不易更换，尤其是易堵塞，因而限制了其发展。

10. 3) 管式膜组件 管式膜组件由管式膜制成，它的结构原理与管式换热器类似，管内与管外分别走料液与透过液， 管式膜的排列形式有列管、排管或盘管等。 管式膜分为外压和内压两种。 缺点: 管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少,一般仅为33～330 ，除特殊场合外，一般不被使用。

11. 4) 中空纤维膜组件 中空纤维膜组件的结构与管式膜类似，即将管式膜由中空纤维膜代替。 优点:设备紧凑，单位设备体积内的膜面积大(高达16000～30000 ) 缺点:中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，所以料液走管间，渗透液走管内，透过液侧流动损失大，压降可达数个大气压，膜污染难除去，因此对料液处理要求高。

12. 无机膜分离装置

13. 陶瓷膜分离设备

14. FYW 系列电渗析设备

15. 膜分离技术的应用: 膜分离技术目前已经广泛应用于各个工业领 域，并已使海水淡化，烧碱生产，乳品加工等 多种传统的生产面貌发生了根本性的变化。据 统计，1990年世界膜及装置的市场总销售量达 72.94亿美元，是1980年的5.5倍。膜分离技术 已经形成了一个相当规模的工业技术体系。

17. 发展趋向: 1.膜材料 2.膜分离用于生物技术 3.渗透汽化 4.新的膜过程 5.集成膜过程

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