膜分离原理技术与设备

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,*,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,*,膜分离设备,主讲人：李菲菲,一、膜分离的基本原理,1,、什么是膜分离,膜分离（,MembraneSeparation,）是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。,2,、膜分离的推动力,（,1,）借助外界能量，物质发生由低位到高位的流动；,（,2,）借助本身的化学位差，物质发生由高位到低位的流动。,3,、膜分离方法,（,1,）压力推动,反渗透、纳滤、超滤、微滤均为压力推动的膜过程，即在压力的作用下，溶剂及小分子通过膜，而盐、大分子、微粒等被截留，其截留程度取决于膜结构。,（,2,）其他推动力,电渗析,采用带电的离子交换膜，在电场作用下膜能允许阴、阳离子通过，可用于溶液去除离子。,气体分离,是依据混合气体中各组分在膜中渗透性的差异而实现的膜分离过程。,渗透汽化,是在膜两侧浓度差的作用下，原料液中的易渗透组分通过膜并汽化，从而使原液体混合物得以分离的膜过程。,反渗透膜,几乎无孔，可以截留大多数溶质（包括离子）而使溶剂通过，操作压力较高，一般为,2,10MPa,；,纳滤膜,孔径为,2,5nm,，能截留部分离子及有机物，操作压力为,0.7,3MPa,；,超滤膜,孔径为,2,20nm,，能截留小胶体粒子、大分子物质，操作压力为,0.1,1MPa,；,微滤膜,孔径为,0.05,10m,，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，操作压力为,0.05,0.5MPa,。,4,、常见膜的区别,膜分离法,传质推动力,分离原理,应用举例,微,滤（,MF）,压差0.050.5,筛分,除菌，回收菌，分离病毒,超滤,压差0.11.0,筛分,蛋白质、多肽和多糖的回收和浓缩,反渗透,压差1.010,筛分,盐、氨基酸、糖的浓缩、淡水制造,渗析,浓差,筛分,脱盐，除变性剂,电渗析,电位差,电荷、筛分,脱盐，氨基酸和有机酸分离,渗透气化,压差、温差,溶质与膜的亲和作用,有机溶剂与水的分离，共沸物的分离,各种膜分离法的原理和应用范围,5,、常见膜的工作原理,电渗析器工作原理,阴极,阳极,失电子,得电子,反,渗,渗,透,透,工,工,作,作,原,原,理,理,二,、,、,膜,膜,材,材,料,料,及,及,分,分,类,类,1,、,常,常,用,用,膜,膜,材,材,料,料,有,机,机,高,高,聚,聚,物,物,膜,膜：,纤,纤,维,维,素,素,类,类,、,、,聚,聚,砜,砜,类,类,、,、,聚,聚,酰,酰,胺,胺,类,类,、,、,聚,聚,酯,酯,类,类,、,、,含,含,氟,氟,高,高,聚,聚,物,物,、,、,聚,聚,烯,烯,烃,烃,等,等,无,机,机,分,分,离,离,膜,膜：,陶,陶,瓷,瓷,膜,膜,、,、,玻,玻,璃,璃,膜,膜,、,、,金,金,属,属,膜,膜,和,和,分,分,子,子,筛,筛,炭,炭,膜,膜,等,等,2,、,膜,膜,的,的,种,种,类,类,（,1,）对,称,称,膜,膜,：,又,称,称,为,为,均,均,质,质,膜,膜,，,，,是,是,一,一,种,种,均,均,匀,匀,的,的,薄,薄,膜,膜,，,，,膜,膜,两,两,侧,侧,截,截,面,面,的,的,结,结,构,构,及,及,形,形,态,态,完,完,全,全,相,相,同,同,。,。,包,包,括,括,致,致,密,密,的,的,无,无,孔,孔,膜,膜,和,和,对,对,称,称,的,的,多,多,孔,孔,膜,膜,两,两,种,种,。,。,（2,）,）非,对,对,称,称,膜,膜：,横,横,断,断,面,面,具,具,有,有,不,不,对,对,称,称,结,结,构,构,。,。,包,包,括,括,一,一,体,体,化,化,非,非,对,对,称,称,膜,膜,和,和,复,复,合,合,膜,膜,两,两,类,类,。,。,非,对,对,称,称,膜,膜,的,的,结,结,构,构,示,示,意,意,图,图,对,称,称,膜,膜,的,的,结,结,构,构,示,示,意,意,图,图,三,、,、,常,常,用,用,的,的,膜,膜,器,器,件,件,（,一,一,）,）,板,板,框,框,式,式,膜,膜,器,器,件,件,1,、,基,基,本,本,部,部,件,件,平,板,板,膜,膜,、,、,支,支,撑,撑,盘,盘,、,、,间,间,隔,隔,盘,盘,。,。,三,三,种,种,部,部,件,件,相,相,互,互,交,交,替,替,、,、,重,重,叠,叠,、,、,压,压,紧,紧,。,。,2,、,特,特,点,点,组,装,装,比,比,较,较,简,简,单,单,，,，,可,可,以,以,简,简,单,单,地,地,增,增,加,加,膜,膜,的,的,层,层,数,数,以,以,提,提,高,高,处,处,理,理,量,量,；,；,操,操,作,作,比,比,较,较,方,方,便,便,。,。,板,板,框,框,式,式,膜,膜,组,组,件,件,组,组,装,装,零,零,件,件,太,太,多,多,；,；,装,装,填,填,密,密,度,度,低,低,；,；,膜,膜,的,的,机,机,械,械,强,强,度,度,要,要,求,求,较,较,高,高,。,。,3,、,应,应,用,用,超,滤,滤,（,（,UF,）,、,、,微,微,滤,滤,（,（,MF,）,、,、,反,反,渗,渗,透,透,（,（,RO,）,、,、,电,电,渗,渗,析,析,（,（,ED,）,4,、,板,板,框,框,式,式,反,反,渗,渗,透,透,膜,膜,组,组,件,件,季,紧,紧,螺,螺,栓,栓,型,型,-,装,配,配,图,图,进,水,水,透,过,过,水,水,浓,缩,缩,水,水,耐,压,压,容,容,器,器,透,水,水,板,板,半,透,透,膜,膜,5,、,工,工,作,作,过,过,程,程,板,式,式,超,超,滤,滤,膜,膜,装,装,置,置,（,二,二,）,）,圆,圆,管,管,式,式,膜,膜,器,器,件,件,1,、,基,基,本,本,部,部,件,件,管,状,状,膜,膜,、,、,圆,圆,筒,筒,形,形,支,支,撑,撑,体,体,、,、,管,管,束,束,板,板,、,、,不,不,锈,锈,钢,钢,外,外,壳,壳,、,、,端,端,部,部,密,密,封,封,2,、,特,特,点,点,流,流,动,动,状,状,态,态,好,好,，,，,流,流,速,速,易,易,控,控,制,制,；,；,结,结,构,构,简,简,单,单,，,，,容,容,易,易,清,清,洗,洗,，,，,安,安,装,装,、,、,操,操,作,作,方,方,便,便,；,；,装,装,填,填,密,密,度,度,较,较,小,小,，,，,单,单,位,位,体,体,积,积,内,内,有,有,效,效,膜,膜,面,面,积,积,小,小,；,；,耐,耐,高,高,压,压,，,，,无,无,死,死,角,角,，,，,适,适,宜,宜,于,于,处,处,理,理,高,高,黏,黏,度,度,及,及,固,固,体,体,含,含,量,量,较,较,高,高,的,的,料,料,液,液,，,，,比,比,其,其,他,他,形,形,式,式,应,应,用,用,更,更,为,为,广,广,泛,泛,。,。,3,、,类,类,型,型,与,与,结,结,构,构,管,式,式,膜,膜,组,组,件,件,又,又,分,分,为,为,内,内,压,压,型,型,和,和,外,外,压,压,型,型,两,两,种,种,。,。,内,压,压,型,型,有,有,单,单,管,管,式,式,和,和,管,管,束,束,式,式,两,两,种,种,。,。,（,三,三,）,）,螺,螺,旋,旋,卷,卷,式,式,膜,膜,器,器,件,件,1,、,基,基,本,本,部,部,件,件,膜,、,、,多,多,孔,孔,支,支,撑,撑,层,层,、,、,原,原,料,料,水,水,隔,隔,网,网,、,、,多,多,孔,孔,中,中,心,心,管,管,构,成,成,：,：,两,两,层,层,膜,膜,三,三,边,边,封,封,口,口,，,，,构,构,成,成,信,信,封,封,状,状,膜,膜,袋,袋,，,，,膜,膜,袋,袋,内,内,填,填,充,充,多,多,孔,孔,支,支,撑,撑,层,层,，,，,一,一,层,层,膜,膜,袋,袋,衬,衬,一,一,层,层,隔,隔,网,网,，,，,从,从,膜,膜,袋,袋,开,开,口,口,端,端,开,开,始,始,绕,绕,多,多,孔,孔,中,中,心,心,管,管,卷,卷,绕,绕,而,而,形,形,成,成,螺,螺,旋,旋,卷,卷,式,式,膜,膜,器,器,件,件,。,。,密,封,封,密,封,封,密,封,封,螺,旋,旋,卷,卷,式,式,膜,膜,组,组,件,件,一,一,个,个,膜,膜,叶,叶,结,结,构,构,示,示,意,意,图,图,多,孔,孔,透,透,水,水,材,材,料,料,膜,，,，,上,上,下,下,两,两,层,层,2,、,特,特,点,点,结,构,构,紧,紧,凑,凑,，,，,装,装,填,填,密,密,度,度,高,高,制,制,作,作,简,简,单,单,，,，,安,安,装,装,、,、,操,操,作,作,方,方,便,便,适,适,合,合,低,低,流,流,速,速,、,、,低,低,压,压,下,下,操,操,作,作,制,制,作,作,工,工,艺,艺,复,复,杂,杂,，,，,膜,膜,清,清,洗,洗,困,困,难,难,3,、,工,工,作,作,过,过,程,程,原,料,料,从,从,端,端,部,部,进,进,入,入,组,组,件,件,后,后,，,，,在,在,隔,隔,网,网,中,中,的,的,流,流,道,道,沿,沿,平,平,行,行,于,于,中,中,心,心,管,管,方,方,向,向,流,流,动,动,，,，,而,而,透,透,过,过,物,物,进,进,入,入,膜,膜,袋,袋,后,后,旋,旋,转,转,着,着,沿,沿,螺,螺,旋,旋,方,方,向,向,流,流,动,动,，,，,最,最,后,后,汇,汇,集,集,在,在,中,中,心,心,收,收,集,集,管,管,中,中,再,再,排,排,出,出,，,，,浓,浓,液,液,则,则,从,从,组,组,件,件,另,另,一,一,端,端,排,排,出,出,。,。,进,水,水,口,口,耐,压,压,容,容,器,器,连,接,接,器,器,膜,组,组,件,件,密,封,封,圈,圈,端,盖,盖,透,过,过,液,液,浓,缩,缩,液,液,4,、,膜,膜,组,组,件,件,的,的,结,结,构,构,与,与,组,组,装,装,（,四,四,）,）,中,中,空,空,纤,纤,维,维,式,式,膜,膜,器,器,件,件,1,、,基,基,本,本,构,构,成,成,（,1,）,中,中,空,空,纤,纤,维,维,膜,膜,将,膜,膜,材,材,料,料,制,制,成,成,外,外,径,径,为,为,80,400,m,、,内,内,径,径,为,为,40,100,m,的,空,空,心,心,管,管,，,，,即,即,为,为,中,中,空,空,纤,纤,维,维,膜,膜,。,。,（,2,）,中,中,空,空,纤,纤,维,维,膜,膜,组,组,件,件,将,大,大,量,量,的,的,中,中,空,空,纤,纤,维,维,一,一,端,端,封,封,死,死,，,，,另,另,一,一,端,端,用,用,环,环,氧,氧,树,树,脂,脂,浇,浇,注,注,成,成,管,管,板,板,，,，,装,装,在,在,圆,圆,筒,筒,形,形,压,压,力,力,容,容,器,器,中,中,，,，,就,就,构,构,成,成,了,了,中,中,空,空,纤,纤,维,维,膜,膜,组,组,件,件,。,。,2,、,特,特,点,点,结,构,构,紧,紧,凑,凑,，,，,装,装,填,填,密,密,度,度,很,很,高,高,；,；,清,清,洗,洗,困,困,难,难,；,；,中,中,空,空,纤,纤,维,维,膜,膜,一,一,旦,旦,损,损,坏,坏,无,无,法,法,维,维,修,修,，,，,只,只,能,能,更,更,换,换,膜,膜,组,组,件,件,；,；,液,液,体,体,在,在,管,管,内,内,流,流,动,动,时,时,阻,阻,力,力,很,很,大,大,，,，,易,易,阻,阻,塞,塞,。,。,3,、工,作,作,过,过,程,程,（,1,）,内,内,压,压,式,式,料,液,液,从,从,空,空,心,心,纤,纤,维,维,管,