《膜的制备与应用》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,陶瓷膜的制备与应用及膜分离技术简析,飞雾流雪,无机膜材料种类,无机膜,致密膜,微孔膜,Pd及Pd合金膜,Ag膜,ZrO,2,膜,多孔金属膜,陶瓷膜,分子筛膜,Al,2,O,3,膜,SiO,2,膜（玻璃膜）,ZrO,2,膜,TiO,2,无机膜优点（与有机膜对比）,热稳定性好，耐高温，一般可以在400,下使用，最高可达800,以上,不老化、寿命长。,化学稳定性好，耐有机溶剂，耐酸碱，抗微生物侵蚀。,机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗。,净化操作简单、迅速，价格便宜，保存方便。,孔径分布窄，分离效率高。,无机膜缺点,生产成本高，制造技术难度大。,无机膜易发脆，给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。,膜器安装因密封的缘故，使其性能不能得到充分利用,。,商品化无机膜的几何结构,平板型：主要用于小规模的工业生产和实验室实验；,管型：适合于组装成分离元件或膜反应器；,多通道型（蜂窝型）：结构的单位体积膜面积大，被更多地工业过程采用。,基质膜制备方法,固态烧结法（Sintering Method）,相分离-沥取法（Phase Seperation-leaching）,阳极氧化法（Anodic oxidation）,溶胶-凝胶法（Sol-Gel）,薄膜沉积法（Thin-Film Deposition）,固态烧结法（Sintering Method）,将细微颗粒及超细颗粒（,0.1-1m,）与适当溶剂混合制成的成型生坯，在高温（1000-1600）下进行烧结处理。,特点：成熟，易于工业化，可同时制取多层不对称的微孔膜。,相分离-沥取法（Phase Seperation-leaching）,阳极氧化法（Anodic oxidation）,以高纯度的金属铝箔为阳极，并使一侧面与酸性电解质溶液（如草酸、硫酸、磷酸）接触，通过电解作用在此表面上形成微孔氧化铝膜，然后用适当方法除去未被氧化的铝基体和阻挡层，便得到孔径均匀，孔道与膜平面垂直的微孔Al,2,O,3,膜。,溶胶-凝胶法（Sol-Gel）,1984年由荷兰Twente大学首先开发此项技术，并成功地制备了Al,2,O,3,膜，继而美国、法国、日本开始此项技术研究。,Sol-Gel法从技术上又可细分为分子聚合发（Polymerization of Molecular Units,PMU）和胶溶法（Destabilization of Colliod Solutions，DCS）,薄膜沉积法（Thin-Film Deposition）,薄膜沉积法借鉴传统物理镀膜方法，如在无线电材料中的SiO,2,单晶膜。以多孔质过渡金属或其合金，可利用沉积技术，如溅射（Sputtering）,离子镀（Ion Plating），金属镀（Metal Plating）或化学气相沉积（CVD）等方法制得多孔质陶瓷膜及玻璃膜。一般来说，CVD等方法只适合与制顶层功能分离膜，不适合制基质膜。,无机膜的主要应用,液相分离（Liquid Phase Separation）,气体分离（Gas Separation）,膜反应器（Membrane Reactor）,功能器件（Function Devices FD）,其他,液相分离（Liquid Phase Separation）,海水淡化,饮料除菌,污水处理,药物萃取,水中的油分的浓缩,气体分离（Gas Separation）,空气分离出氧气或惰性气体,天然气的脱水,高温气体分离,膜反应器（Membrane Reactor）,定义：具有选择性透过膜，并能同时进行反应和分离的反应器。,例：用Al,2,O,3,膜可以是蔗糖转化成普糖糖的转化率从50%增至100%,惰性膜反应器（多为多孔陶瓷或多孔玻璃）,催化膜反应器（具有催化和分离双重功能）,膜反应器优越性,对平衡限制的反应，膜反应器能够移动化学平衡，大大提高反应的转化率,膜反应器有可能大大提高反应的选择性,较低温度下，即可得较高转化率,可能使产物分离、反应物净化及化学反应等几个单元在一个膜反应器中进行，大大节省投资。,由于能使反应在较低温度和压力下操作，节约能源,膜分离的基本流程图,膜分离技术,膜分离种类,微滤（microfiltration）,0.2-1 mm,超滤（ultrafiltration,）5 nm-0.2mm,纳滤（nanofiltration,）0.5-5 nm,反渗透（reverse osmosis,）,微滤(microfiltration),微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。,0.2-1 mm,超滤,超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在,5 nm-0.2mm,分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。,纳滤（nanofiltration,）,纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在801000的范围内，孔径为几纳米(,0.5-5 nm,)，因此称纳滤。,反渗透（reverse osmosis,）,反渗透（RO）是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。(),THANKS,