膜技术学习教案

会计学1膜技术膜技术第一页，编辑于星期二：八点 四分。膜分离技术第一节 膜及其应用第二节 膜分离过程第三节 膜分离过程中的问题及处理第四节 膜分离技术实施第五节 液膜分离技术 第1页/共108页第二页，编辑于星期二：八点 四分。学习目标了解膜的分类及结构特性，各种膜组件的性能以及膜在生物技术行业中的应用；了解膜分离过程的类型；理解膜分离过程机理及膜在使用中常见问题分析；能够正确使用膜进行分离操作，能分析膜分离过程中的常见问题，能根据不同的分离体系进行膜选择，能对膜进行常规处理及维护。第2页/共108页第三页，编辑于星期二：八点 四分。一、膜的分类第3页/共108页第四页，编辑于星期二：八点 四分。第4页/共108页第五页，编辑于星期二：八点 四分。第5页/共108页第六页，编辑于星期二：八点 四分。第6页/共108页第七页，编辑于星期二：八点 四分。中空纤维流道细小，易堵塞、易断丝，只适合于处理非常澄清的料液第7页/共108页第八页，编辑于星期二：八点 四分。第8页/共108页第九页，编辑于星期二：八点 四分。第9页/共108页第十页，编辑于星期二：八点 四分。第10页/共108页第十一页，编辑于星期二：八点 四分。第11页/共108页第十二页，编辑于星期二：八点 四分。第12页/共108页第十三页，编辑于星期二：八点 四分。第13页/共108页第十四页，编辑于星期二：八点 四分。第14页/共108页第十五页，编辑于星期二：八点 四分。第15页/共108页第十六页，编辑于星期二：八点 四分。膜第二节 膜分离过程膜分离的示意图第16页/共108页第十七页，编辑于星期二：八点 四分。第17页/共108页第十八页，编辑于星期二：八点 四分。第18页/共108页第十九页，编辑于星期二：八点 四分。图5-6 物质经过非对称膜的传递示意主流体系区间() 边界层区间() 表面区间() 表皮层区间 多孔支撑区间 表面区间() 边界层区间() 主流体区间() 第19页/共108页第二十页，编辑于星期二：八点 四分。第20页/共108页第二十一页，编辑于星期二：八点 四分。第21页/共108页第二十二页，编辑于星期二：八点 四分。死端过滤错流过滤第22页/共108页第二十三页，编辑于星期二：八点 四分。切向流过滤（错流过滤、表面流过滤）第23页/共108页第二十四页，编辑于星期二：八点 四分。 悬浮固体、细菌 水等小分子溶剂 单糖、一价离子 抗生素、低聚糖及二价以上离子等 蛋白质、色素、多糖等大分子有机物、热原 超滤超滤 0.10.01m 截留分子量 100050 万 Da 纳滤纳滤 截留分子量1501000Da 反渗透反渗透 氯化钠截留率99% 微滤微滤 孔径0.1m，截留分子量 30-50 万以上 根据截留分子量和孔径的差异可以分为：第24页/共108页第二十五页，编辑于星期二：八点 四分。第25页/共108页第二十六页，编辑于星期二：八点 四分。第26页/共108页第二十七页，编辑于星期二：八点 四分。第27页/共108页第二十八页，编辑于星期二：八点 四分。第28页/共108页第二十九页，编辑于星期二：八点 四分。第29页/共108页第三十页，编辑于星期二：八点 四分。第30页/共108页第三十一页，编辑于星期二：八点 四分。第31页/共108页第三十二页，编辑于星期二：八点 四分。第32页/共108页第三十三页，编辑于星期二：八点 四分。 发酵液中构成膜污染的主要污染源v蛋白v淀粉v胶体v无机盐垢 中药体系中构成膜污染的主要污染源v蛋白v淀粉、多糖、鞣质等v果胶、油脂v无机盐v腊膜的污染来源第33页/共108页第三十四页，编辑于星期二：八点 四分。第34页/共108页第三十五页，编辑于星期二：八点 四分。第35页/共108页第三十六页，编辑于星期二：八点 四分。第36页/共108页第三十七页，编辑于星期二：八点 四分。膜的常规清洗剂：常用酸性清剂：硝酸、柠檬酸、磷酸碱性清洗剂：NaOH络和剂：EDTA氧化剂：次氯酸钠、 高锰酸钾、双氧水其他试剂：乙醇、酶制剂、表面活性剂、DMF、 草酸、三聚磷酸钠等第37页/共108页第三十八页，编辑于星期二：八点 四分。第38页/共108页第三十九页，编辑于星期二：八点 四分。3、指定时间运行清洗溶液。4、当系统清洗完之后, 再根据上述程序, 对系统冲洗。利用补水阀补水，利用排污阀排放第39页/共108页第四十页，编辑于星期二：八点 四分。的水通量, 膜再生性能到可接受的水平。关闭UF, 按照关闭程序所述操作。第40页/共108页第四十一页，编辑于星期二：八点 四分。第41页/共108页第四十二页，编辑于星期二：八点 四分。第42页/共108页第四十三页，编辑于星期二：八点 四分。第43页/共108页第四十四页，编辑于星期二：八点 四分。最长保存时间保护液2小时 将设备充满去离子水3天0.1%W/W亚硫酸氢钠溶液或0.5%v/v甲醛溶液在10-25的条件下循环15分钟。30天0.25%W/W亚硫酸氢钠溶液或0.75%v/v甲醛溶液在10-25的条件下循环15分钟。12个月0.25%V/V Proxel Gxl (Zencca Biocides生产)溶液加18%V/V的甘油（98%试剂级）。当完全混合时，用稀硫酸或柠檬酸调节PH4.5-5.0，在10-25条件下循环60分钟。第44页/共108页第四十五页，编辑于星期二：八点 四分。第45页/共108页第四十六页，编辑于星期二：八点 四分。第46页/共108页第四十七页，编辑于星期二：八点 四分。第47页/共108页第四十八页，编辑于星期二：八点 四分。第48页/共108页第四十九页，编辑于星期二：八点 四分。第49页/共108页第五十页，编辑于星期二：八点 四分。第50页/共108页第五十一页，编辑于星期二：八点 四分。第51页/共108页第五十二页，编辑于星期二：八点 四分。第52页/共108页第五十三页，编辑于星期二：八点 四分。透析过程浓度差(化学位)是这种分离过程的唯一推动力。 第53页/共108页第五十四页，编辑于星期二：八点 四分。第54页/共108页第五十五页，编辑于星期二：八点 四分。第55页/共108页第五十六页，编辑于星期二：八点 四分。渗析水处理对原水净化处理要求较高，需增加精过滤设备第56页/共108页第五十七页，编辑于星期二：八点 四分。第57页/共108页第五十八页，编辑于星期二：八点 四分。第58页/共108页第五十九页，编辑于星期二：八点 四分。第59页/共108页第六十页，编辑于星期二：八点 四分。第60页/共108页第六十一页，编辑于星期二：八点 四分。第61页/共108页第六十二页，编辑于星期二：八点 四分。第62页/共108页第六十三页，编辑于星期二：八点 四分。第63页/共108页第六十四页，编辑于星期二：八点 四分。集成膜分离技术预处理陶瓷膜超滤膜纳滤膜反渗透膜第64页/共108页第六十五页，编辑于星期二：八点 四分。第65页/共108页第六十六页，编辑于星期二：八点 四分。油水油水油水成膜液体OWOWOW/生物分离中主要应用（W/O)/W型，其内、外 相为水相，液膜主要成分为有机溶剂。结构与组成非必需流动载体添加剂必需成分表面活性剂主要成分以上膜溶剂膜相%5%1 ,%5%1%90一、液膜种类第66页/共108页第六十七页，编辑于星期二：八点 四分。制成制成( (W/O)/WW/O)/W型乳状液膜，型乳状液膜，此时第二水相此时第二水相为连续相。为连续相。第67页/共108页第六十八页，编辑于星期二：八点 四分。3.流动液膜也是一种支撑液膜，但可弥补膜相易流失的缺点；膜相强制流动或减小厚度可减小传质阻力。第68页/共108页第六十九页，编辑于星期二：八点 四分。同向迁移反向迁移膜相载体输送移反萃相化学反应促进迁单纯迁移= 根据待分离溶质种类的不同，主要分为：二、萃取机理第69页/共108页第七十页，编辑于星期二：八点 四分。三、影响因素(乳状液膜萃取)第70页/共108页第七十一页，编辑于星期二：八点 四分。（a）乳状液的准备；（b）乳状液与待处理溶液的接触；（c）萃余液的分离（d）乳状液的分层F1一待处理液；F2-液膜；F3一内相溶液图6-21 液膜分离流程图四、乳化液膜分离工艺流程及应用第71页/共108页第七十二页，编辑于星期二：八点 四分。第72页/共108页第七十三页，编辑于星期二：八点 四分。第73页/共108页第七十四页，编辑于星期二：八点 四分。第74页/共108页第七十五页，编辑于星期二：八点 四分。第75页/共108页第七十六页，编辑于星期二：八点 四分。77目的。n膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程。属热驱动膜过程。n实现MD需要有两个条件：所用膜必须是疏水微孔膜（对分离水溶液而言）；膜两侧要有一定的温度差存在，以提供传质所需的推动力。第76页/共108页第七十七页，编辑于星期二：八点 四分。78膜膜蒸蒸馏馏示示意意图图整个传递过程包括三个步骤：整个传递过程包括三个步骤：1）高温侧蒸发；高温侧蒸发；2）蒸气分子通过疏水膜孔进行传递；蒸气分子通过疏水膜孔进行传递；3）低温低冷凝。低温低冷凝。 第77页/共108页第七十八页，编辑于星期二：八点 四分。79在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，只有水蒸气能透过膜孔，所以膜蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；该过程可以用来处理极高浓度的水溶液；膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收的形式，并具有以高效率的小型组件构成大规模生产体系的灵活性。第78页/共108页第七十九页，编辑于星期二：八点 四分。80未实现在工业生产中应用，如何提高膜蒸馏的通量也就成了一个重要的研究课题；膜蒸馏采用疏水性微孔膜，与亲水膜相比在膜材料和制备工艺的选择方面都十分有限。第79页/共108页第八十页，编辑于星期二：八点 四分。81第80页/共108页第八十一页，编辑于星期二：八点 四分。82分离化学物质的浓缩和回收第81页/共108页第八十二页，编辑于星期二：八点 四分。83脱水浓缩。该方法特别适用于新鲜牛奶、水果汁等热敏物质的脱水浓缩。第82页/共108页第八十三页，编辑于星期二：八点 四分。84第83页/共108页第八十四页，编辑于星期二：八点 四分。85第84页/共108页第八十五页，编辑于星期二：八点 四分。86Liquid-gas contactor: to removedissolved gases from liquidsGas-liquid contactor: to separateolefin/paraffin mixtures第85页/共108页第八十六页，编辑于星期二：八点 四分。87Liquid-liquid contactor with twoimmiscible liquids: to removedissolved VOCs from waterLiquid-liquid contactor with two miscible liquids (membrane distillation): to remove pure water from a salt solution第86页/共108页第八十七页，编辑于星期二：八点 四分。88Flow schematic of the membrane contactor process developed by British Petroleum to separate ethylene/ethane mixtures by absorption into silver nitrate solution第87页/共108页第八十八页，编辑于星期二：八点 四分。第88页/共108页第八十九页，编辑于星期二：八点 四分。90A.分隔功能和复合功能分隔功能是指膜具有两个表面，并可将系统分隔为独立的依靠膜相关联的两部分；复合功能是指利用复合技术制备出具有不同功能的功能型复合层膜系统。第89页/共108页第九十页，编辑于星期二：八点 四分。91第90页/共108页第九十一页，编辑于星期二：八点 四分。92半乳糖醛酸半乳糖醛酸胶质胶质Examples of the three types of membrane reactor（1）果胶酶果胶酶第91页/共108页第九十二页，编辑于星期二：八点 四分。93第92页/共108页第九十三页，编辑于星期二：八点 四分。94第93页/共108页第九十四页，编辑于星期二：八点 四分。95第94页/共108页第九十五页，编辑于星期二：八点 四分。96浙江大学凯华公司浙江大学凯华公司MBR工程工程1第95页/共108页第九十六页，编辑于星期二：八点 四分。97浙江大学凯华公司浙江大学凯华公司MBR工程工程2浙江大学凯华公司浙江大学凯华公司MBR工程工程3MBR实际上是一种膜分离与活性污泥法组合的新型污水处理技术实际上是一种膜分离与活性污泥法组合的新型污水处理技术.第96页/共108页第九十七页，编辑于星期二：八点 四分。第97页/共108页第九十八页，编辑于星期二：八点 四分。99第98页/共108页第九十九页，编辑于星期二：八点 四分。100第99页/共108页第一百页，编辑于星期二：八点 四分。101第100页/共108页第一百零一页，编辑于星期二：八点 四分。102Reservoir device贮存器型贮存器型Monolithic device混合药膜型混合药膜型第101页/共108页第一百零二页，编辑于星期二：八点 四分。103第102页/共108页第一百零三页，编辑于星期二：八点 四分。104Principle of the three-chamber RoseNelson osmotic pump第103页/共108页第一百零四页，编辑于星期二：八点 四分。105第104页/共108页第一百零五页，编辑于星期二：八点 四分。106第105页/共108页第一百零六页，编辑于星期二：八点 四分。107第106页/共108页第一百零七页，编辑于星期二：八点 四分。108第107页/共108页第一百零八页，编辑于星期二：八点 四分。