第6-1章膜分离技术
《第6-1章膜分离技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6-1章膜分离技术（64页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、分离工程第一章 绪论第二章 单级平衡过程第三章 多组分多级分离过程分析与简捷计算第四章 特殊精馏与分离过程控制方案第五章 分离过程的选择与节能第六章 膜分离技术与吸附分离第6章 其他分离技术6.16.1膜分离技术膜分离技术6.26.2吸附分离吸附分离 6.1膜分离技术6.1.16.1.1膜基本知识膜基本知识6.1.26.1.2微滤和超滤微滤和超滤6.1.36.1.3反渗透和纳滤反渗透和纳滤6.1.46.1.4渗透汽化和气体分离渗透汽化和气体分离一、膜分离发展史q 分类精灵：1861年，Maxwell分类精灵 能够区分每一个分子 并且不消耗任何能量A BA Bq 膜分离推动力C，P，T，E膜 不
2、能实现完全的分离 要消耗能量：W Gm=Hm-TSm观察现象观察现象渗透：渗透：Nollet,1748年年电渗析：电渗析：Reuss,1803年，年，Porret 1816年年渗析：渗析：Graham 1861年年关联式关联式扩散：扩散：Fick, 1855年年渗透压：渗透压：Vant Hoff, 1887年年电解质传递：电解质传递：Nernst-Planck 1889年年理论探索理论探索渗透压：渗透压：Einstein 1905年年膜电位：膜电位：Henderson, 1911年年膜平衡：膜平衡：Donnan,1911年年反渗透：反渗透：Sollner, 1930年年不可逆热力学：不可逆热力
3、学：Kedem,Katchalsky,1964年年传递模型传递模型离子膜：离子膜：Teorell,1937年；年；Mayer,Sievers，1936年年孔模型：孔模型：Schmid 1950年年;Meares,1956年年溶解扩散模型：溶解扩散模型：Lonsdale,1965年年膜过程膜过程国家国家年代年代应用应用规模规模微滤微滤德国德国1920实验室用（细菌过滤实验室用（细菌过滤器器小规模小规模超滤超滤德国德国1930实验室用实验室用小规模小规模血液渗析血液渗析荷兰荷兰1950人工肾人工肾小规模小规模电渗析电渗析美国美国1955脱盐脱盐工业规模工业规模反渗透反渗透美国美国1960海水脱盐海
4、水脱盐工业规模工业规模超滤超滤美国美国1960大分子物质浓缩大分子物质浓缩工业规模工业规模气体分离气体分离美国美国1979氢回收氢回收工业规模工业规模膜蒸馏膜蒸馏德国德国1981水溶液浓缩水溶液浓缩小规模小规模渗透蒸发渗透蒸发德国德国/荷荷兰兰1982有机溶液脱水有机溶液脱水工业规模工业规模二、膜分离特点1. 优点2. 缺点 可实现连续分离 能耗通常较低 可在温和条件下实现分离 易于放大 膜的性能可以调节 不需要填充物 易与其它分离过程结合 浓差极化和污染较严重 膜寿命有限 选择性较低 放大因子基本是线性的三、膜的定义及分类定定 义：义：液 态 膜复 合 膜相 转 换 膜不 对 称 膜无 孔
5、膜荷 电 的 /未 荷 电 的对 称 膜不 对 称 膜多 孔 膜有 机 膜无 孔 膜无 机 膜固 态 膜合 成 膜生 物 膜膜来 源材 料形态/结构制 造分分 类：类：膜是两相之间的选择性屏障对称膜多孔膜均质膜10200m柱状孔不规则孔不对称膜相转膜相转膜复合膜多孔层50150m称不对称多孔膜带致密皮层的带致密皮层的不对称膜不对称膜致密皮层多孔膜皮层0.10.5m不对称膜不对称膜P10图6-1不对称聚砜超滤膜断面复合膜图6- 2 反渗透复合膜(PEC1000,Toray)的构造四、膜性能1.分离透过性 a. 透过通量 单位时间通过单位膜面积的物理量。 b. 分离效率 用截留率表示： （R） 截
6、留率；表示膜对溶质的截留能力，可用小数或百分数表示。 %100)1 (%100FPFPFCCCCCR原料浓度透过物浓度原料浓度c. 分离系数： （ ）AAAAx1y1xyAA 原原料料中中其其它它组组分分浓浓度度透透过过物物其其它它组组分分浓浓度度浓浓度度原原料料浓浓度度透透过过物物 d. 通量衰减系数通量衰减系数 膜渗透通量随时间减少膜渗透通量随时间减少率率减减系系数数（小小数数）时时的的渗渗透透通通量量时时间间使使用用时时间间mhmkgJJJm 20/2. 物化稳定性 强度、耐温、耐压性等五、分离设备（1）板框式膜具（2）卷式膜具 由四层组成膜膜盐水盐水中心管中心管多孔支多孔支撑材料撑材料
7、进料液进料液隔网隔网淡化水流淡化水流图图6-3卷式膜结构示意图卷式膜结构示意图（3）管式膜具纤维束管纤维束管中心分布管中心分布管透过液透过液浓缩液浓缩液料液料液图图6-4 管式膜结构示意图管式膜结构示意图六、膜过程种类推动力C，P，T，E相1 膜 相2原料渗透物表6-3 膜过程及相应的推动力膜过程相1相2推动力微滤微滤LL P超滤超滤LL P纳滤纳滤LL P反渗透反渗透LL P加压透析加压透析LL P气体分离气体分离GG P蒸汽渗透蒸汽渗透GG P渗透汽化渗透汽化LG P电渗析电渗析LL E膜电解膜电解LL E透析透析LL C扩散透析扩散透析LL C膜接触器膜接触器LL CGL C / PLG
8、 C / P热渗透热渗透LL T / P膜蒸馏膜蒸馏LL T / P表 6-4 不同压力推动的膜过程的通量和压力范围膜过程膜过程膜结构膜结构压力范围压力范围bar通量范围通量范围Lm-2h-1bar-1微滤微滤微孔膜微孔膜 0.1 m0.12.050超滤超滤微孔膜微孔膜 0.001 m 0.1 m1.05.01020纳滤纳滤带皮层的不对称膜带皮层的不对称膜 0.002 m5.0201.412反渗透反渗透带皮层的不对称膜带皮层的不对称膜 0.002 m101000.051.4图图6-5 不同膜过程的应用范围不同膜过程的应用范围6.1.2一、微滤、超滤为的发展历史一、微滤、超滤为的发展历史 191
