膜分离其应用解析.ppt

LOGO LOGO 膜分离技术及其应用 Contents 膜分离技术的研究背景 1 膜分离技术原理 2 膜分离技术的应用 3 膜材料、分类及装置 4 常用膜分离分类及特性 3 新的膜分离技术的研究进展 4 一、膜分离技术研究背景 膜分离技术的概念：膜分离过程是用天然的或合成的、具有选择透过性的薄膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差、温度差）时，原料侧液体或气体混合物中的某一或某些组分选择性地透过膜，以达到分离、分级、提纯或富集的目的。 膜分离技术的研究背景 20世纪50年代 20世纪90年代 渗透汽化 20世纪40年代 20 世纪 30 年代 Your Text 膜分离技术的发展 ：膜分离现象早在 250 多年以前就被发现, 是膜分离技术的工业应用是在 20 世纪 60 年代以后。其大致的发展史为: 20世纪60年代 20世纪70年代 20世纪80年代 微孔 过滤 渗析 电渗析 反渗透 超滤 气体 分离 膜分离技术研究背景 数十年来, 膜分离技术发展迅速, 特别是 90 年代以后,随着膜 (TFC 膜) 的研制成功, 膜分离技术的应用领域已经渗透到人们生活和生产的各个方面。膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术, 已经被广泛应用于化工、环保、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药、生物工程、能源工程等。国外有关专家甚至把膜分离技术的发展称为 “第三次工业革命”。膜分离技术被认为是 20 世纪末至 21 世纪中期最有发展前途的高新技术之一。 二、常用膜分离分类及特性 (1)多数膜分离过程无相变发生，能耗通常较低。 （2）膜分离过程一般无需从外界加入其它物质，从而可以节约资源和保护环境。 （3）膜分离技术可以是分离和浓缩、分离和反应同时实现，从而大大提高了分离效应。 （4）膜分离技术通常在温和的条件下进行，因而特别适用于热敏物质的分离、分级、浓缩和富集。膜分离可以确保不发生局部过热现象，大大提高了药品使用的安全性。 （5）膜分离过程不仅适用于病毒、细菌到微粒广泛范围的有机物和无机物的分离，而且还适用于许多由理化性质相近化合物构成的混合物共沸物或近沸物的分离以及一些特殊溶液体系的分离。 （6）膜分离过程的规模和处理能力可在很大的范围内变化，而其效率、设备单价、运行费用等都变化不大。 （7）膜组件结构紧凑，操作方便，可在频繁的启用下工作，易自控和维修，而且膜分离可以直接插入已有的生产工艺流程。 以上特点决定了膜分离技术在药物分离中具有广泛的用途。 常用膜分离分类及特性 常用膜分离分类及特性 三、膜材料、分类及装置 膜材料分类：有机和无机两大类。 有机材料：包括纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类、含氟高分子类等; 无机材料：主要以金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃等为主。 膜材料、分类及装置 根据膜的形状, 膜分离装置基本上可分为如下5 类: 板式结构、管式结构、卷式结构、中空纤维结构、旋叶式动态膜装置。 板式结构 管式结构 卷式结构 膜材料、分类及装置 中空纤维膜结构 旋叶式动态膜虑机 四、膜分离技术的原理 一、微滤分离机理： 一般认为微滤的分离机理为筛分机理，膜的物理结构起决定性作用。此外，吸附和电性能等因素对截留也有一定的影响。微滤膜的截留作用机理因其结构上的差异大体可分为两大类 （1）膜的表面截留；（2）膜内部截留； 二、超滤分离原理 超滤主要是以筛孔作用为主的薄膜过滤.在一定压力下溶剂或小分子量的物质可透过膜,而大分子物质及微细颗粒却被阻留,从而达到净化分离的目的，超滤膜通常为不对称结构,膜孔径的大小和膜表面的性质起着不同的截留作用. 膜分离技术的原理 三、反渗透分离原理 反渗透是与自然渗透过程相反的膜分离过程.渗透和反渗透是通过半透膜来完成的.在浓溶液一侧施加比自然渗透压更高的压力,迫使浓溶液中溶剂反向透过膜,流向稀溶液一侧,从而达到分离提纯目的。渗透压的大小与溶液性质有关而与膜无关.物质迁移过程常用氢键理论、优先吸附一毛细管流动理论、溶解扩散理论来解释。四、电渗析的分离原理 电渗析是在直流电场的作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的淡化、精制或纯化目的。常用双电层理论和杜南膜平衡理论解释. 膜分离技术的原理 五、液膜分离原理 液膜分离技术是膜分离技术的重要分支,具有高选择高传质速率。它通过两液相间形成的