膜分離技術(shù)簡介

一、膜分離的概念：

膜分離是利用膜的選擇性，以膜兩側(cè)存在的能量差作為推動力，將流體組分進(jìn)行分離的方法。膜分離的核心是膜，膜必須是半透膜，即能透過一種物質(zhì)，而阻礙另一種物質(zhì)。

二、膜的概念：

把流體分隔成兩部分的一層薄的凝聚相物稱為膜。

膜是均一的一相，或由兩相以上凝聚物構(gòu)成的復(fù)合體。

被膜分開的流體是液體或氣體。

膜的厚度應(yīng)＜0.5mm，否則不能稱為膜。

三、膜的基本要求：

1、耐壓：膜孔徑小，要保持高透過通量就必須施加較高的壓力，在0.1～0.5MPa，反滲透膜的壓力更高，在1～10MPa。

2、耐高溫：高透過通量帶來的溫度升高和清洗的需要。

3、耐酸堿：防止分離和清洗過程中的水解。

4、化學(xué)相容性：保持膜的穩(wěn)定性。

5、生物相容性：防止生物大分子的變性。

四、膜的分類：

1、按孔徑大?。悍礉B透膜、納濾膜、超濾膜和微濾膜。

2、按膜結(jié)構(gòu)：對稱膜、不對稱膜和復(fù)合膜。

3、按材料：天然高分子材料膜、合成高分子材料膜、無機(jī)材料膜和復(fù)合材料膜。

五、膜材料：

1、天然高分子材料膜：

主要是纖維素衍生物，有醋酸纖維、硝酸纖維和再生纖維素等。其中醋酸纖維膜的截鹽能力強(qiáng)，常用作反滲透膜，也可用作超濾膜和微濾膜，醋酸纖維膜最高使用溫度和PH值范圍有限，溫度在45～50℃，PH值3～8。再生纖維素可制造透析膜和微濾膜。

2、合成高分子材料膜：

主要有聚砜、聚酰胺、聚酰亞胺、聚丙烯晴、聚烯類和含氟聚合物等。

聚砜最常用，用于制造超濾膜。聚砜膜耐高溫（70～80℃，可達(dá)125℃），適用PH值l～13，耐氯能力強(qiáng)，可調(diào)節(jié)孔徑范圍寬（1～20nm），但耐壓能力較低，壓力極限在0.5～1MPa。

聚酰胺耐壓較高，對溫度和PH值穩(wěn)定性高，壽命長，用于制造反滲透膜。

3、無機(jī)材料膜：

主要有陶瓷、微孔玻璃、不銹鋼和碳素等。

多孔陶瓷膜主要利用氧化鋁、硅膠、氧化鋯和鈦等陶瓷微粒燒結(jié)而成，膜厚方向不對稱。

無機(jī)材料膜機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)試劑和耐有機(jī)溶劑，但不易加工，成本較高。

4、復(fù)合材料膜：

將含水金屬氧化物（如氧化鋯）膠體微粒或聚丙烯酸等沉積在陶瓷管的多孔介質(zhì)表面形成的膜，其中沉積層起篩分作用。復(fù)合材料膜透過通量大，通過改變PH值容易形成和除去沉積層，清洗容易，但穩(wěn)定性較差。

六、膜分離過程的分類：

1、反滲透：

（1）推動力： 壓力差

（2）透過物質(zhì)： 水和溶劑，透過范圍在0.1nm～1nm。

（3）被截留物質(zhì)： 無機(jī)鹽、糖類、氨基酸和有機(jī)物

2、納濾：

（1）推動力： 壓力差

（2）透過物質(zhì)： 水和溶劑，透過范圍在1nm左右。

（3）被截留物質(zhì)： 無機(jī)鹽、糖類、氨基酸和有機(jī)物

3、超濾： 

（1）推動力： 壓力差

（2）透過物質(zhì)： 溶劑、離子和小分子，透過范圍在1nm～0.1μm。

（3）被截留物質(zhì)： 蛋白質(zhì)、各類酶、細(xì)菌、病毒、膠體和微粒子

4、微濾：

（1）推動力： 壓力差

（2）透過物質(zhì)： 水、溶劑和溶解物，透過范圍在0.1μm～10μm。

（3）被截留物質(zhì)： 懸浮物、細(xì)菌類、微粒子和大分子有機(jī)物

5、透析：

（1）推動力： 濃度差

（2）透過物質(zhì)： 離子、低分子量物質(zhì)、酸、堿

（3）被截留物質(zhì)： 無機(jī)鹽、糖類、氨基酸和有機(jī)物

6、電透析：

（1）推動力： 電位差

（2）透過物質(zhì)： 離子

（3）被截留物質(zhì)： 無機(jī)、有機(jī)離子

7、滲透氣化：

（1）推動力： 壓力差、濃度差

（2）透過物質(zhì)： 蒸汽

（3）被截留物質(zhì)： 液體、無機(jī)鹽、乙醇溶液

8、氣體分離：

（1）推動力： 濃度差

（2）透過物質(zhì)： 易透過氣體

（3）被截留物質(zhì)： 不易透過液體

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