膜与膜过程 第一章 序论.ppt

Global trend of new RO membrane and system in seawater desalination 2. 纳滤（ Nanofiltration) ? 纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种压力驱动型新型膜分 离过程，是当今膜分离技术研究与开发的热点之一。 ? 纳滤的研究可追溯到 20 世纪 70 年代 J.E.Cadotte 对 N 系列膜 的开发。也称为”疏松型反渗透膜（ Loose Reverse Osmosis Membrane ）。 ? 特点： ? ①具有纳米级的孔径，对有机物的相对分子截留范围 （ MWCO ）为 200~2000 ； ? ②膜表面一般带电荷，对不同价态的离子具有不同的选择 透过性，对二价和高价离子具有较高的截留率，而对一价 离子的截留率不高； ? ③操作压力低，一般低于 1.0MPa. ? 应用：由于纳滤膜在 分离和去除离子以及 分子量相对较低的有 机物方面具有独特的 特点，因此与反渗透 相比，纳滤膜更适于 水的净化和软化、生 化工程下游产品的分 离精制以及中草药的 二次开发等。 世界上最大的纳滤处理饮用水工程：法国 34MGD ，其中 NF 为 14MGD=5.25 万 m3/d 1MGD=1million Gallon per Day=3750m 3 /d 3. 超滤（ Ultrafiltration ， UF ） ? 超滤是一种从溶液中分离大粒子溶质的膜 分离过程。超滤膜具有选择透过的特点。 ? 超滤过程：在一定压力（ 0.1~0.6MPa ）作 用下，料液中含有的溶剂及各种小的溶质 从高压料液侧透过超滤膜到达低压侧，从 而得到透过液或称为超滤液，而尺寸比膜 孔（ 10 to 1000 A ° ）大的溶质分子被膜 截留成为浓缩液。 ? 超滤特点： ? ①与 RO 、 NF 相及 MF 相似，属于压力驱动分离过 程； ? ②超滤膜的分离范围为相对分子质量 500~500,000 Dalton 的大分子物质和胶体物质， 相对应粒子的直径为 0.002~0.1μm ； ? ③其分离机理一般认为是机械筛分原理； ? ④无相变，能耗低，约为蒸发法或冷冻法的 1/2~1/3 ，可在常温下操作，适合热敏性物系的分 离； ? ⑤操作压力低。 ? 用途：料液澄清、溶质的截留浓缩以及溶质之间 的分离。 4. 微滤（ Microfiltration ， MF ） ? 微滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛 分”作用进行分离的膜分离过程。 ? 微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构。 每平方厘米和微孔数为 10 7 ~10 11 个。用相转 化法制得的高聚物微滤膜，孔隙率可达 70% 。 ? 被分离粒子的直径范围为 0.08~10μm 。 压力驱动膜的膜分解图 微滤 0.1 到 10 微米 細菌和微細的悬浮固体 超滤膜 0.005 到 0.05 微米 , 乳 化油 , 顏色 , 胶体 纳滤膜 0.0005 到 0.005 微米 糖 , 染料 , 表面活性剂 , 矿物 质 反滲透 0.0001 到 0.001 微米 , 盐 , 金屬离子 , 矿物质 純水 5. 渗透汽化（ Pervaporation ， PV ） ? 渗透汽化是指液体混 合物在膜两侧组分浓 度差的推动下透过膜 并蒸发或汽化 ，从而 达到分离目的的一种 膜分离方法。 ? 分离机制：被分离的 液相物质在膜表面上 被吸附并溶解，以扩 散形式在膜内渗透； 在膜的另一侧变成气 相而脱附。 ? 渗透汽化的定量研究始于 20 世纪 50 年代； 20 世纪 80 年代，走向工业化。 ? 与常规膜分离过程不同之处：渗透过程发生相变 化。 ? 主要用途：目前主要用于无水乙醇的生产。在恒 沸混合物的分离，回收溶剂和脱除微量水等方面 有独特优势。 ? 膜材料：主要是有机聚合物，膜通常具有非对称 结构，最常用的是聚乙烯醇复合膜。 6. 气体分离（ Gas Separation ， GS ） ? 气体膜渗透是利用特殊制造的膜与原料气接触，在膜两压 力差驱动下，气体分子透过膜的现象，由于不同气体分子 透过膜的速率不同，渗透速率快的气体在渗透侧富集，而 渗透速率慢的气体在原料侧富集，从而实现分离。 ? 气体分离膜研究始于 20 世纪 50 年代：空气中富氧，天然气 中浓缩氦气，混合气中分离氢气等。 ? 气体膜分离技术的真正突破是在 70 年代， 1979 年美国 Monsanto 公司研制出 Prism 中空纤维氮氢分离器，被誉为 现代气体分离技术的支柱，成功应用于合成氨驰放气中回 收氢气。 ? 20 世纪 70 年代以来，富氮、富氧膜分离也取得长足发展。 ? 分离机理：①气体通过多孔膜的微孔扩散机理；②气体通 过非多孔溶液 - 扩