大连理工大学膜分离过程复习总结_共3页

大连理工大学膜分离过程复习总结

1、名词解释

1、膜分离过程：以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力作用下，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：膜是分隔两相得界面，并以特定形式限制和传递各种化学物质，具有选择透过能力是膜的基本特性。

3、对称膜：沿膜的厚度方向结构均一，同性，对称膜多孔的，亦可致密的。

4、非对称膜：非对称膜是由同种材料制成，沿膜厚度方向上呈不同的结构，一般在膜的表面是致密的或极细孔的薄的表层，约为0.25~1 ym,相当于膜厚的1/100左右，表层下面

是大孔的支撑层，两层之间多半还存在着过渡层。

5、致密膜：致密膜是指结构最紧密的膜,膜材料以分子状态排布,其膜孔径小于 1.5nm

6、多孔膜：多孔膜是结构较疏松的膜，孔径范围在3?100nm之间，膜材料以聚集的胶束存在和排布。

7、复合膜：复合膜一般是指在对称或非对称的底膜上,复合上一层很薄的、致密的、有特殊功能（分离或堵孔）的另一种材料的膜层,厚度为0.01 ?0.1 ym。

8、孔径分布：是描述孔径变化范围的参数,定义为某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分数。孔径分布在一定程度上体现了膜的好坏,孔径分布越窄越好。

9、孔隙率：是指单位膜体积中,孔所占体积的百分数。

10、截留分子量：（1 ）取截留率为50%时所对应的分子量；（2 ）取截留率为90 ％时所对应的分子量；（3 ）取截留率为100% 时所对应的分子量；（4）延长截留率?分子量曲线的斜线部分,使其与截留率为100% 的横坐标相交,与交点对应的分子量取为截留分子量。

11 、膜污染：由于被截留的颗粒、胶粒、乳浊液、悬浮液、大分子和盐等在膜表面或膜内的（不）可逆沉积,这种沉积包括吸附、堵孔、沉淀、形成滤饼等。

、简答题：

1 、膜的定义、膜的分类、特点定义：膜是分离两相的中间相；分类：按材料分类：有机膜,无机膜按膜断面的形状：对称膜,不对称膜,复合膜按推动力：压力差推动，温度差推动，电位差推动，浓度差推动膜的形状：平板型，管式膜，中空纤维膜

2、膜分离与其他分离方法相比的优点

①无相变②低能耗③室温操作④无需添加其他组分⑤ 环境友好

3、超滤过程中为什么常采用反洗流程？

超滤是物理过滤过程，随着过滤进行，超滤膜表面附着杂质，过滤阻力就会增加，过滤通量减小，反洗就是将超滤膜表面杂质冲洗出来，保证超滤膜正常过滤。

4、按膜的材料性质，常见的气体分离膜有哪两种？有什么特点？都有那些应用？玻璃态：扩散控制过程；小分子气体优先通过；氢气分离膜(HM) ；弹性模量大；断裂延伸

率小；形变可逆；侧基，支链，小链节的运动橡胶态：溶解控制过程；大分子气体优先通过；有机蒸汽膜

(VM) ；弹性模量小，断裂延伸

率大，形变不可逆

5、对于玻璃态和橡胶态气体分离膜，试分析H2 和乙烷哪种气体优先透过，为什么？

玻璃态气体分离膜：为氢气分离膜，H2 优先透过

橡胶态气体分离膜：为有机蒸汽膜，大分子气体优先通过，乙烷优先透过

6、举例说明渗透蒸发的应用和优点。

应用：1)液体有机物脱水

2) 水中脱除有机物

3) 有机物/有机物分离

4) 蒸汽渗透

优点：分离系数大，选择合适的膜，单级就能达到很高的分离度。适合分离沸点相近的物质，尤其适合恒沸物的分离；与常规分离方法相比，能耗低；过程简单，附加处理少，操作方便；过程不引入其他试剂，产品和环境不会受到污染；便于放大及与其他过程耦合和集成；分离作用不受组分汽—液平衡限制，受组分在膜内的渗透速率的控制，适合近沸或恒沸物的分离。

7、简述乳化液膜的特点及主要应用领域？

特点：传质效率高、选择性好、节约能源应用：冶金废水，生物医药，颗粒合成

8、纳滤膜的特点、分离机理及主要应用领域特点：纳滤膜的截留率大于95%的最小分子约为1nm ，故称

纳滤膜；从结构上看纳滤膜大多

是复合膜，即膜表面分离层和他的支撑层的化学组成不同。其表面分离层由聚电解质构成；能透过一价的无机盐，渗透压远比反渗透低，故操作压力很低( 0.5~1Mpa )达到同样的渗

透压通量所必需施加的压差比用RO膜低0.5~3MPa，因此纳滤又被称作低压反渗透，或疏

松反渗透

分离机理：筛分效应：对Na+和Cl-等单价离子的截留率较低，但对Ca2+，Mg2+，SO42-截

留率高，对色素，染料，抗生素，多肽和氨基酸等小分子量( 200-1000 )物质可进行分级

分离，实现高相对分子量和低相对分子量有机物的分离。

Donnan效应：纳滤膜本体带有电荷性，对相同电荷的分子具有较高的截留率；低压下仍具有较高的脱盐性能；分离分子量相差不大但带相反电荷的小分子。

主要应用领域：海水及苦咸水的淡化；在食品行业中，用于果汁生产；在医药行业中用于氨基酸生产，抗生素回收；在石化生产方面应用于催化剂的分离回收。

9、渗透压和什么有关？

渗透压与溶液中不能通过半透膜的微粒数目和环境温度有关

10、反渗透发生的必要条件？

(1) 选择性透过溶剂的膜；(2)膜两边的静压差必须大于其渗透压差。

11、反渗透膜的透水率、透盐率、脱盐率、水的回收率的简单计算。

透水率=单位时间内渗透的水量，L/H十单位膜面积，M2

透盐率=100% -兑盐率

脱盐率=(反渗透处理进水中的含盐量，MG/L-反渗透处理出水中的含盐量，MG/L) 板渗

透处理进水中的含盐量，MG/L

回收水率=渗透出水水量，L+进水量，L

12、膜的浓差(度)极化和膜污染产生的原因、对膜分离过程的影响，减轻的措施。

膜的浓度差极化

原因：由于膜的选择透过性，使得临近膜表面淡室侧的边界层中反离子浓度减小，在浓室侧的边界层中反离子浓度增大，尤其当电流大于极限电流密度后，甚至可能发生水的电渗析。_________________________

「不利影响：使膜表面溶质浓度增高，引起渗透压的增大，从而减小传质驱动力；当膜表面

:溶质浓度达到其饱和浓度时，便会在膜表面形成沉积层或凝胶层，增加透过阻力；膜表面_____________

沉积层或凝胶层的形成会改变膜的分离特性；当有机溶质在膜的表面达到一定浓度有可能对膜发生溶胀或恶化膜的性能；严重的浓度极化导致结晶析出，阻塞流道，运行恶化。

:概括地说就是：分离效果降低，截留率改变，通量下降。

「减轻措施：选择合适的膜组件结构；加入紊流器；料液横切流向设计；料液脉冲流动；螺旋流；提高流速；适当提高进料液温度以降低黏度，增大传质系数。

膜污染原因：(1) 最普通的膜污染是由于原料液中的悬浮颗粒造成的。如果在预处理过程中，原料水的悬浮颗粒没有被完全除去，经过一段时间的操作后，将在膜表面形成滤饼。

(2) 膜的表面结垢。当BaS 、CaS 、CaF2 等被浓缩，形成饱和溶液时，它们将从溶液中析出、结垢，沉淀于膜的表面。因此，非常有必要对原料水进行分析，以确定正确的设计参数和操作参数。

(3) 细菌污染

(4) 其它一些物质如金属氧化物、二氧化硅离子、有机物、淤泥等均可引起膜的污染不利影响：膜的污染恶化了水的产量和水品水质，大大降低了膜的寿命，增加了膜的清洗维护费用

减轻措施：要预防膜污染，就必须对原料水进行严格的预处理。选取适当的操作参数。增加溶液在隔离室的湍动。选用适当的缓冲剂。定期对膜进行酸洗碱洗。选取抗污染膜。采取倒换电极操作

13 、反渗透的机理、流程和应用机理：对透过的物质具有选择性的薄膜成为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂就会向稀溶液流动，即发生反渗透。

流程：1、预处理-反渗透T纯水箱-离子交换器T紫外线杀菌T纯水泵T用水点

2、预处理-一级反渗透-二级反渗透-纯水箱-纯水泵-紫外线杀菌-用水点

3、预处理-反渗透-中间水箱-中间水泵-ED装置-纯水箱-纯水泵-紫外线杀菌-用水点

4、预处理-紫外线杀菌-一级反渗透装置-二级反渗透装置-中间水箱-ED装置 -脱氧装置 -纯水箱 --抛光混床 -超滤装置 -用水点

应用：①咸水脱盐淡化②超纯水的制备③在食品工业中的应用④用于处理工业废水14、气体膜分离的原理是什么？工业上使用的玻璃态复合膜有什么特点？原理：根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同，从而达到分离的。

特点：扩散控制过程；小分子气体优先通过；氢气分离膜(HM) ; 1-10

GPU ；H2/N2,O2/N2,CO2/CH4 ；醋酸纤维，聚酰亚胺，聚砜