膜技术总结m
膜技术简介

膜技术简介/liquid/intro.aspx?id=2微滤(MF): 用孔径0.1~10μm的微滤膜去除大直径菌体、悬浮固体等。
超滤(UF):截留分子量范围1000~300000,能对大分子有机物(如蛋白质、糖类)、胶体、悬浮固体等进行分离。
纳滤(NF):截留分子量范围在200~1000,能对小分子有机物与水、无机盐进行分离,实现脱盐与浓缩同时进行。
反渗透(RO):利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)的性质,对溶剂施加压力,克服溶剂渗透压,使溶剂通过反渗透膜从溶液中分离出来。
膜分离过程膜是每一膜过程的核心部件,是两相之间一个具有透过选择性的屏障利用膜的选择性透过性能,实现产品的分离和浓缩等膜分离原理示意图膜分离过程示意图传统死端过滤方式与错流过滤方式卷式组件过滤方式:陶瓷,管式组件过滤方式:中空纤维组件过滤方式:常规膜元件及组件有机管式膜元件卷式膜元件中空纤维膜元件陶瓷膜元件膜分离优点常温下进行:有效成分损失少,特别适用于热敏性物质,如果汁、酶、蛋白、抗生素等医药的分离与浓缩无相态变化:保持原有的风味,能耗极低,其操作费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/8~1/3无化学变化:典型的物理分离过程,不用化学试剂和添加剂,产品不受污染选择性好:可在分子级内进行物质分离,具有普通滤材无法取代的卓越性能适应性强:处理规模可大可小,可连续也可间隙进行,工艺简单,操作方便,易自动化产品收益高:膜分离过程为物理过程,无需添加助剂及化学试剂,能保持产品固有风味,产品损失少,对产品无污染卷式错流微滤技术错流微滤膜一般为孔径为0.1-1微米,孔径分布均匀,具有筛分过滤作用为特征的多孔固体连续介质。
其主要技术特点如下:1)采用错流(cross-flow)过滤思想,大大延长了滤芯寿命(相对于死端过滤折叠滤芯),能反复清洗再生。
2)过滤孔径分布均匀,替代活性碳过滤、砂滤、压滤机及离心机等传统工艺,过滤选择性好,过滤精度高,收率高3)通量大,微滤膜的孔隙率高,因此在同等过滤精度下,流体的过滤速度比常规过滤介质高许多4)无介质脱落,不产生二次污染。
膜技术基本原理

膜技术基本原理膜技术是一种利用半透膜进行分离、浓缩、纯化等操作的工艺技术。
它在化工、环保、食品、医药等领域有着广泛的应用。
膜技术的基本原理是利用半透膜对不同物质进行选择性透过和阻隔,从而实现物质的分离和浓缩。
本文将介绍膜技术的基本原理及其应用。
首先,膜技术的基本原理是利用半透膜的特性。
半透膜是一种特殊的薄膜材料,它具有一定的孔径和孔隙结构,可以让某些物质通过,同时阻隔其他物质。
这种选择性透过的特性是膜技术能够实现分离和浓缩的基础。
其次,膜技术的应用包括了微滤、超滤、纳滤和反渗透等多种方式。
微滤是利用孔径在0.1-10μm的微孔膜进行固体颗粒和大分子物质的分离;超滤是利用孔径在0.001-0.1μm的超滤膜进行溶质和溶剂的分离;纳滤是利用孔径在0.001μm以下的纳滤膜进行溶质和溶剂的高效分离;反渗透是利用高压将水分子从溶液中逼出的技术。
这些应用方式可以根据不同的物质和需要进行选择,实现精确的分离和浓缩。
膜技术的基本原理还包括了渗透压和分离效应。
渗透压是指溶液在半透膜上产生的压力差,它是膜技术能够实现分离和浓缩的动力来源。
分离效应是指溶质在半透膜上的分布差异,它是膜技术能够实现选择性透过和阻隔的基础。
这两个基本原理共同作用,使得膜技术成为一种高效、节能、环保的分离工艺。
膜技术在化工中的应用包括了有机溶剂的回收、废水的处理、气体的分离等方面;在环保中的应用包括了污水处理、固体废物处理、大气污染控制等方面;在食品中的应用包括了浓缩果汁、提纯乳品、脱盐酒精等方面;在医药中的应用包括了药物提纯、血液透析、药物缓释等方面。
这些应用充分展示了膜技术在各个领域的重要地位和广阔前景。
总之,膜技术的基本原理是利用半透膜的选择性透过和阻隔特性,实现物质的分离和浓缩。
它包括了微滤、超滤、纳滤和反渗透等多种应用方式,以及渗透压和分离效应等基本原理。
膜技术在化工、环保、食品、医药等领域有着广泛的应用,是一种高效、节能、环保的分离工艺,具有重要的意义和广阔的前景。
第四章 膜技术

3)控制蒸发沉淀
控制蒸发沉淀是将聚合物溶解在一个溶剂 和非溶剂的混合物中(这种混合物作为聚合物 的溶剂)。由于溶剂比非溶剂更容易挥发,所 以蒸发过程中非溶剂和聚合物的含量会越来越 高,最终导致聚合物沉淀并形成带皮层的膜。
4)热沉淀
把溶于混合溶剂或单一溶剂的聚合物溶液 冷却而导致分相。溶剂的蒸发通常形成带皮层 的膜。
第四章 膜技术及其应用
第一节 膜技术简介 膜技术是一种新兴技术,由于其多学科的特点, 膜技术已经成为工业上气体分离、水溶液分离、化学产 品和生化产品的分离和纯化的重要过程。然而,对不同 分离过程之间作比较是很困难的。目前膜过程已广泛用 于许多领域并不断扩展。膜技术的优点可以概括为: 可实现连续分离; 能耗通常较低; 易与其它单元操作过程结合(联合过程); 易于在温和条件下实现分离; 易于放大; 膜的性能可以调节; 不需要添加物。
2、拉伸法制膜
这种方法是将部分结晶化聚合物材料(聚 四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯)挤压成膜,然后 沿垂直于挤压方向拉伸,使结晶区域平行于挤 压方向。在机械应力作用下,会发生小的断纹, 从而得到多孔结构。膜孔径范围0.1μm ~3μm。 只有结晶化或半结晶化材料适合此制膜工艺, 制得的膜的孔隙率高达90%。
膜的பைடு நூலகம்义
膜从广义上可以为两相之间的一个不连续区间。 这个区间的三维量度中的一度和其余两度相比 要小很多。膜一般很薄,厚度从几微米、几十 微米至几百微米之间。而长度、厚度则以米计。 膜可以是固相、液相、甚至是气相,其中以固 体膜应用最广。气体原则上可构成膜,但应用 及研究少之又少。
2、渗透通量
单位时间内通过单位膜面积的组分的量称 为该组分的渗透通量,其定义式如下: Ji=Mi/(A· t) 式中:Ji-----渗透通量,g/(m2· h) Mi----组分i的透过量,g A-----膜的面积,m2 T------操作时间,h 渗透通量与组分的性质、膜的结构性质以 及温度、压力、原液组成和流动状态等操作条 件有关。
薄膜技术

1.薄膜技术
1.2 蒸镀
1.பைடு நூலகம்膜技术
1.3 CVD化学气相沉积 利用化學反應將反應物(通常為氣體)生成固態 的生成物沉積於晶片表面之技術,简称 CVD。 主要的材料有: 导体 : W,TiN 介电材料 : SiO2,Si3N4 半导体 : poly Si,amorphous Si
1.薄膜技术
1.4. 电镀 电镀工艺:是利用电解原理在基板表面上镀覆一 层金属的过程。
2.1薄膜电阻
晶粒电阻
热处理是关键! 晶界电阻
2.薄膜材料
2.2 阻挡层材料
(1)氮化鈦 (TiN) (2)鈦鎢合金(TiW) (3)Ta与TaN: 主要作为銅制程阻挡层材料 来自铜的挑战 (a) 低電阻率(銅約1.8 μΩ-cm,鋁約 3 μΩ-cm ) (b) 與SiO2 附着力不佳; (c) 對SiO2 及硅扩散速率快,易造成元件恶化;
2.薄膜材料
2.3 导体材料
铝合金的尖峰现象
电致迁移
2.薄膜材料
2.4 薄膜基板
3.薄膜表征
XRD分析
3.薄膜表征
• SEM(EDS)
3.薄膜表征
• AFM
2.薄膜材料
2.1 薄膜电阻
Ni-Cr合金
2.薄膜材料
2.1薄膜电阻
Re-measure (30min) 16.76
Resistance (Ω)
16.56 16.36 16.16 15.96 15.76 0 20 40 60 80 100 120 140
Temperature (℃)
2.薄膜材料
(2)薄膜电阻
概述
薄膜技术在电子封装中的应用: (3)薄膜基板
(4)导线材料
膜处理技术基础知识

优点
1、选择性好:分子级水平进行物质分 离,普通过滤工艺所无法达到的高精度; 2、能耗低:电能驱动,处理成本低; 3、不需添加化学试剂:物理分离过程, 不用化学试剂和添加剂,产品不受污染; 4、设备易操作维护、易放大、占地小、 易实现自控、配套设备少; 5、使用于任何规模的大小,工艺简单、 便于操作。
组件
平板膜、卷式膜、管式膜、 毛细管膜、中空纤维
膜分离技术
微孔过滤技术始于十九世纪中叶,是以静压差为推动力,利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离 的膜过程。
微孔膜是均匀的多孔薄膜,厚度在90~150 mm左右,过滤粒径在0.025~10mm之间,操作压在0.01~ 0.2MPa。
优点
缺点
应用领域
不适用
1、具有相似分子量的化合 物的分离;
2、高渗透压料液的高倍浓 缩;
1748年
1864年
法国科学家Abbe Nollet发现水可以通 过的猪的膀胱它的速 度要比酒精的速度快, 这是第一个被人类所 记载的膜分离技术。
Traube成功制作 人类历史第一张 人造膜—亚铁氰
化铜膜。
1950年
Jude研制的具有 选择透过性的离 子交换膜,给电 渗析奠定了实用
部分行业标准
标准名称 柱式中空纤维膜组件
扩散渗析阴膜 有机管式膜组件 中空纤维微滤膜组件 水处理用浸没式平板膜元件 管式A型(NaA)分子筛透水膜 管式分子筛透水膜组件
膜分离技术
微孔过滤、超滤、反渗透、纳滤、 电渗析、渗透蒸发、气体分离
膜技术

膜分离技术膜分离(membrane separation)利用具有一定选择性/透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化,是人类最早应用的分离技术之一。
人类对于膜现象的研究源于1748年,然而认识到膜的功能并用于为人类服务,却经历了200多年的漫长过程。
人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。
1950年W.Juda试制出选择透过性能的离子交换膜,奠定了电渗析的实用化基础。
1960年Loeb和Souriringan首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜,这在膜分离技术发展中是一个重要的突破,使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。
其发展的历史大致为:30年代微孔过滤,40年代透析;50年代电渗析;60年代反渗透;70年代超滤和液膜;80年代气体分离;90年代渗透汽化。
此外以膜为基础的其它新型分离过程,以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。
膜分离技术广泛应用于化工、食品、生物发酵、制药、电子、纺织和环保等领域,就生物发酵工业而言,膜技术已用于对酶、蛋白质、生物制品等物质的分离、浓缩和纯化。
在我国,膜技术的发展是从1958年离子交换膜研究开始的。
65年开始对反渗透膜进行探索,66年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产,为电渗析工业应用奠定了基础。
67年海水淡化会战对我国膜科学技术的进步起了积极的推动作用。
70年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发,80年代进入推广应用阶段。
80年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步,1985年中国科学院大连化物所首次研制成功中空纤维N2/H2分离器, 主要性能指标接近国外同类产品指标, 现已投入批量生产, 每套成本仅为进口装置的1/3。
我国渗透汽化(PV)过程研究开始于1984年, 进入90年代以来, 复合膜的制备取得了较大进展, 1992年, 我系研制的改性PVA/PAN 复合膜通过技术鉴定, 98年在燕化建立我国第一个千吨级苯脱水示范工程, 为我国PV 技术的工业化应用奠定了基础。
膜技术在水处理中的应用与发展

膜技术在水处理中的应用与发展1. 引言1.1 膜技术在水处理中的意义膜技术在水处理领域扮演着至关重要的角色,其意义主要体现在以下几个方面:1. 改善水质:膜技术可以有效去除水中的各类杂质和污染物,包括微生物、有机物、重金属等,从而提高水质,保障人们的饮用水安全。
2. 节约资源:传统的水处理方法通常需要大量的化学药剂和能源,而膜技术可以实现物质的精确分离和高效处理,从而节约资源和降低能耗。
3. 促进可持续发展:膜技术在水循环利用和资源回收方面具有巨大潜力,可以推动水资源的可持续利用,减少对自然资源的开采和消耗。
4. 适应应对水资源危机:全球范围内面临着水资源短缺和水污染问题,膜技术具有很强的灵活性和适应性,可以为各种水体提供定制化的处理方案,应对不同地区和不同水质的挑战。
膜技术在水处理中的意义不仅在于改善水质、节约资源,还体现了其在可持续发展和全球水资源管理中的重要作用。
随着技术的不断创新和发展,相信膜技术在水处理中的应用将会得到进一步扩展和深化。
1.2 膜技术的发展背景随着科技的不断进步和需求的提高,膜技术在水处理领域得到了广泛应用并不断发展。
从最初的膜材料和膜结构的研究,到如今的膜分离工艺和膜组件的完善,膜技术已经取得了长足的进步。
在全球范围内,水资源短缺和水污染已经成为严重问题,促使人们对膜技术的研究和应用不断深入。
膜技术因其高效、节能、环保等优势逐渐成为水处理领域的主流技术之一。
不断推动着膜技术在水处理中的创新和发展,为改善水质、保护环境作出了重要贡献。
【2000字】2. 正文2.1 膜技术在水处理中的应用膜技术在水处理中的应用非常广泛,涉及到污水处理、饮用水净化、海水淡化等多个领域。
首先在污水处理方面,膜技术被广泛应用于污水处理厂,通过膜分离技术可以有效去除水中的污染物,使污水得到处理后可以达到排放标准。
在饮用水净化方面,膜技术可以移除水中的细菌、病毒、有机物等有害物质,提高水质,并且相比传统的水处理方法更为高效。
mbr膜技术性能指标

mbr膜技术性能指标mbr膜技术性能指标摘要:膜生物反应器(MBR)是一种先进的废水处理技术,它结合了传统的活性污泥法和膜分离技术。
MBR膜技术以其卓越的处理效果和可靠性在废水处理领域得到广泛应用。
本文将深入探讨MBR膜技术的性能指标,以帮助读者对该技术有更全面的了解。
1. 通量MBR膜的通量是指单位面积上所处理的水量,通常以流量或通量通量来表示。
它是衡量MBR膜系统处理能力的重要指标。
通量的高低直接影响整个膜反应器的处理效果和运行成本。
高通量意味着单位时间内处理的水量大,但也可能导致膜污染严重。
在选择MBR膜时,应根据实际需求和处理目标采取适当的通量水平。
2. 悬浮物截留率MBR膜的悬浮物截留率是指膜对悬浮物的阻隔程度,通常以悬浮物去除率来表示。
它反映了MBR膜对污水中悬浮物的处理效果。
高悬浮物截留率意味着MBR膜能够有效去除污水中的悬浮物,包括颗粒物、悬浮沉淀和微生物等。
悬浮物截留率的提高可以有效降低后续处理工艺的负荷,提高整个废水处理系统的稳定性和可靠性。
3. 气体耐化学腐蚀性MBR膜材料需要具备良好的耐化学腐蚀性能,以应对废水中可能存在的酸、碱、盐等化学物质的腐蚀。
膜材料应具有低渗透性和高抗腐蚀性,以保证MBR膜系统的长期稳定运行。
4. 膜污染抗性MBR膜系统在长时间运行中容易受到污染,如污泥聚集、胶质物质积聚和微生物生物膜生长等。
膜污染会降低通量并增加能耗,因此膜污染抗性是衡量MBR膜性能的重要指标。
膜材料的抗污染性能越好,膜的使用寿命就越长,运行成本也越低。
5. 运行稳定性MBR膜技术需要保持稳定的运行状态,以确保废水处理的稳定性和可靠性。
膜系统应能耐受水力负荷、有机负荷和气体负荷的波动,并能够应对突发事件和污泥负荷的变化。
运行稳定性也受到膜清洗和维护的影响,及时有效的膜清洗和维护措施对于保持MBR系统的正常运行非常重要。
总结和回顾性内容:MBR膜技术作为一种高效、可靠的废水处理技术,具有许多重要的性能指标。
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一.膜技术概论分离膜:分隔两相界面,并以特定的形式限制和传递两相界面。
(均相或非均相,对称或非对称,固体或液体,中性或荷电性)膜分离:借助膜的选择渗透作用,对混合物中的溶质和溶剂进行分离分级提纯和富集的方法。
膜分离技术:以选择性多孔薄膜为分离介质,使分离的溶液借助某种推动力(压力差,浓度差,电位差等)通过膜,低分子溶质透过膜,大分子溶质被截留,以此来分离溶液中不同分子量的物质,从而达到分离,浓缩,纯化的目的。
膜分离过程特点:a不发生相变 b分离效率高 c常温下进行,适于热敏性物质的分离 d装置简单操作方便 e分离系数大工艺适应性强没有二次污染膜及膜分离过程的分类按外形:管式膜(无机陶瓷膜) 毛细血管膜板式膜中空纤维膜卷式膜按结构:对称膜非对称膜按材料:有机膜无机膜按推动力:微滤(UF) 纳滤(NF) 超滤(MF) 反渗透(RO) 气体分离膜死端过滤:又叫全量过滤。
溶剂和小于膜孔的溶质在压力的驱动下透过膜,大于膜孔的颗粒被截留,通常堆积在膜面上。
死端过滤只需要克服膜阻力的能量,因此普通的实验室用真空泵或增压泵就可以提供足够的能量使微滤的流速达到要求。
但是,随着时间的增加,膜面上堆积的颗粒也在增加,过滤阻力增大,膜渗透速率下降。
因此,死端过滤是间歇式的,必须周期性的停下来清洗膜表面的污染层,或者更换膜。
死端过滤操作简单,适于小规模场合。
对于固含量低于0.1%的物料通常采用死端过滤。
错流过滤:在泵的推动下料液平行于膜面流动,与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的间接力把膜面上滞留的颗粒带走,从而使污染层保持在一个较薄的水平。
膜技术分离技术的分类压力差:反渗透RO、纳滤NF、超滤UF、微滤MF、气体分离膜、渗透汽化分离技术类型RO NF UF MF 膜的形式无孔致密膜表面有微孔存在带电基团表面有微孔表面有微孔膜孔径1nm(0.5~10nm) 10nm(5nm~10μm) 100nm(0.03~15μm)传质机理溶解扩散、优先吸附毛细孔流筛分效应、电荷效应筛分筛分应用海水脱盐、苦咸水淡化、纯水制备饮用水制备、工业废水处理、制药和食品行业的应用工业废水处理、冷杀菌、纯水制备油田采出水处理、食品和医药的应用截留分子量小于500 200-1000 1000-10万大于100万一:反渗透RO1.渗透:水从较稀溶液通过渗透膜流向较浓溶液。
渗透压:当加在溶液上的压力恰好能阻止溶剂进入溶液的额外压力。
影响渗透压因素:溶液的种类溶液中溶质浓度温度。
反渗透-反渗透过程是利用外来压力将水分子从较浓溶液经过反渗透膜压迫流向较稀液。
利用反渗透原理,可达到分离溶液内成分的目的.例如:将水和溶解物质的分离.2.反渗透定义:利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂而截留离子物质的性质,以膜两侧压差为推动力,克服溶剂的渗透压,使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行膜分离的过程3.传质机理:(1)膜表面分为有孔区和无孔区(2)有孔区发生溶解扩散达到分离,有孔区发生优先吸附达到分离(3)不同的离子达到分离和膜的形态和结构有一定关系。
4.特点:(1)物料无相变(2)能耗低(3)设备简单,技术成熟(4)适应性强(5)应用范围广5.反渗透膜对无机盐的作用:(1)依靠荷点排斥性一般纯水膜表面都带荷电,同时不同离子带有不同电荷,反渗透膜会对各种离子产生荷电排斥性;(2)依靠膜孔的筛选性反渗透膜对有机物的作用:(1)有机物的脱除率主要决定于有机分子的大小和形状;(2)携带电荷的有机物,由于荷电排斥作用相对更难透过反渗透膜. 6.影响水质的物质:总悬浮物质:砂胶体三价铁;总溶解固体物:钠离子氯离子钙离子两价铁;生物污染:细菌热原体藻类7.预处理的目的:(1)防止膜表面的污染(2)防止膜表面结垢(3)确保膜不受机械和化学损伤(4)确保工作效率最大化8.预处理系统:悬浮物去除氯去除防止膜单元结垢预处理一:过滤工艺系统目的:去除总悬浮物(TSS),降低AO设备进水SDI值。
典型过滤设备:双/多过滤介质过滤器:去除总悬浮物的能力达到20微米。
每星期反冲洗一次进行反冲洗。
微滤/超滤膜:用以代替多介质过滤器,提高RO系统的进水水质。
预处理二:脱氯工艺基础目的:去除水中的余氯,以避免余氯对反渗透膜造成不可恢复的损害。
氯与活性炭反应(活性炭过滤法);氯与亚硫酸氢钠反应(亚硫酸氢钠加药法)活性炭能去除物质:颜色和气味三氯甲烷低分子量有机物预处理三:软化工艺基础:软化法(软化器);阻垢剂加药法反渗透后处理系统:初级离子去除(单级RO 阴阳离子交换床蒸馏);精处理(RO 混床处理 EDI UF);水的储存于配送(臭氧消毒热水消毒化学消毒)9.反渗透的应用:(1)海水脱盐(2)苦咸水淡化(3)超纯水的生产(4)锅炉用水(5)工业水处理(6)产品浓缩(7)其他用途10.反渗透系统污染分类①砂石,PVC碎屑等阻塞进水流道—无法通过清洗恢复;②硬度结垢——酸性清洗;③有机物,胶体污染——碱性清洗;④细菌,病毒等微生物滋生——杀菌剂加碱性清洗6.反渗透的操作模式段:膜组件的浓缩液不经过泵而流到下一组件进行处理,流经n组膜组件为n 段。
一段一膜组件。
级:膜组件的透过液(产品水)再经过泵到下一组件进行处理,透过液经n次膜组件处理为n级。
一级一泵。
级数:进料经过加压的次数;段数:同一级中并列的膜组件数二:纳滤NF1.纳滤特征:①对不同价态离子截留效果不同,对二价和高价离子截留率高于单价离子。
②离子半径越小,膜对该离子截留率越小。
③截留相对分子质量在200-1000之间适于分子大小为1nm的溶解组分的分离。
④操作压力低,水通量大,截留低分子量物质能力强,抗污染性强。
2.分离机理:(1)溶解—扩散;(2)Donnan效应3.分离规律:(1)对于阴离子截留率递增:NO3-、Cl-、OH-、SO42-、CO32-;(2)对于阳离子截留率递增:H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+;(3)1价离子透过,多价截留;(4)截留分子量在200—2000,分子在1nm左右的组分4.纳滤的应用:(1)膜生物反应器(2)果汁浓缩(3)多肽及氨基酸的浓缩、分离(大豆乳清)(4)饮用水的制备(5)工业废水的处理(染料废水)(6)其他用途三:超滤UF1.超滤的定义:超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程,它介于纳滤和微滤之间,膜孔范围在1nm-0.05um.2.超滤的基本原理:超滤的分离机理是“筛分”分子级的物质,即它可截留溶液中溶解的大分子物质,而透过小分子物质。
理想的超滤膜分离是筛分过程,在压力推动下,进料液中的溶剂和小分子溶质透过膜进入滤液侧,溶液中的大分子物质、胶体、蛋白质等被超滤膜截留浓缩。
3“筛分膜”和“深层膜”的比较(1)筛分膜:拥有几乎完美的圆柱形孔,这些孔或多或少与膜表面垂直或随机分散。
深层膜:膜孔是弯曲不规则的,膜的表面很粗糙,部分孔的路径与膜表面平行;(2)筛分膜和深层膜的压降,流速与时间的关系(3)分离机理,筛分膜:膜表层截留。
通过三种方式实现:a:比膜孔大的颗粒的机械截留。
b:颗粒之间的相互作用(聚集,吸附)及颗粒与膜表面的吸附——吸附截留。
c:颗粒之间的架桥作用——架桥截留。
深层膜:颗粒截留在网络孔的内部——膜内部截留。
对于表层截留,其过程接近于绝对过滤,易清洗,但杂质捕捉量相对于深度型较少。
对于膜内部截留,其过程接近于公称值过滤。
比表面积大,杂质捕捉量多,但不易清洗,多属于用毕弃型。
3.超滤膜的特性:(1)超滤膜按形态结构可分两类:对称膜和非对称膜(2)超滤膜的分离特性:透过通量(速度)和截留率(分离效果)(3)超滤膜的材料:1)有机高分子材料(纤维素衍生物、聚砜类、乙烯类聚合物、含氟类聚合物)2)无机材料(多孔金属、多孔陶瓷、分子筛)4.膜污染的定义:指处理物料中的微粒,胶体粒子或溶质大分子,由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附,沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化。
5.浓差极化:超滤时,由于筛分作用,料液中的部分大分子溶质会被膜截留,溶剂及小分子溶质则能自由地透过膜,从而表现出超滤膜的选择性。
被截留的溶质在膜表面处积聚,其浓度会逐渐升高,在浓度梯度的作用下,及近膜面的溶质又以相反方向向料液主体扩散,平衡状态时膜表面形成一溶质浓度分布边界层,对溶剂等小分子物质的运动起阻碍作用。
这种现象称为膜的浓差极化,是一个可逆过程。
6.减轻浓差极化:(1)提高料液流速(2)升高料液温度(3)选择合适的膜组件结构6.造成膜污染的主要原因:a. 料液性质b. 膜及膜组件性质c. 操作条件7.控制措施A.膜的压差较低时,膜自身的机械阻力和膜污染阻力占主导地位,应尽量减少膜污染阻力来提高膜的运行水平,①膜材料:与溶质电荷相同的强亲水和强疏水性膜较耐污染;②膜孔径:一般选孔径比被截留粒子尺寸小一个数量级的膜;③溶液pH值:一般把它调至远离等电点,可减少污染;④盐:自身沉积或改变蛋白质性质而产生膜污染;⑤温度:适宜的料液温度会减少膜的污染。
B.膜的压差较高时,浓差极化产生的阻力占主导地位,此时应着重减少浓差极化阻力,其措施主要是:①增大料液流速;②升高料液温度;③选择合适的膜组件结构C.膜压差很高时,凝胶层阻力占主导地位,凝胶层是由浓差极化造成的,所以防止凝胶层的形成应尽量控制浓差极化。
8.超滤膜的清洗:在实际膜分离技术应用中,尽管选择了较合适的膜和适宜的操作条件下,在长期运行中,过滤通量随运行时间的增加必然产生下降现象,即膜污染问题必然发生,此时需要采取一定的清洗方法,使膜面或膜孔内污染物去除,从而达到过滤通量恢复,延长膜寿命的目的。
9.影响膜清洗的因素:膜的化学特性和污染物特性10.膜的清洗方法:(1)物理方法:水力方法和气液脉冲法(2)化学方法:物理清洗——清洗剂扩散到污垢表层——渗透扩散进污垢层——清洗反应——清洗反应产物转移至清洗剂体系11.常见的化学清洗剂:①酸碱液②表面活性剂③氧化剂④酶“膜长期停用时用0.5%甲醛体系保护”13.超滤的应用(1)工业废水处理(2)食品工业中的应用(3)高纯水制备中的应用(4)生物制药领域的应用12.间歇超滤截留液全循环方式截留液,部分循环方式连续错流截留液无循环,截留液部分循环,多级超滤膜组合四:微滤MF1.膜污染的控制方法:(1)膜通量较低时,膜自身的机械阻力和膜污染阻力占主导地位,应尽量减少膜污染阻力来提高膜的运行水平:膜材料的选择(注意材料的亲水性和荷电性);选择合适结构的膜(膜的对称、皮层结构、孔径大小及其分布、膜表面粗糙度);选择合适的膜组件,合适的操作参数(如压力、流速、回收率等);选择合适的进料的浓度、pH、温度、离子强度等。