膜分离技术与分类.ppt

膜分离(MembraneSeparation)膜分离特点
※膜的种类、孔径可以根据需要选择
※不管流有多强，膜对于阻止大的粒子或分子透过的能力是很强的。
※把产物分在两侧，很容易收集样品
※节能、环保§7.1概述膜分离过程原理：以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力（如浓度差、压力差或电压差等）时，使原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜上游，透过侧称为膜下游。分离膜种类膜分离的物理化学原理渗透和渗透压Donnan效应平衡时[Na+]Ⅰ[Cl-]Ⅰ=[Na+]Ⅱ[Cl-]Ⅱ
电中性条件
[Na+]Ⅰ=[Cl-]Ⅰ+[X-]Ⅰ
[Na+]Ⅱ=[Cl-]Ⅱ
代入，得
[Cl-]2Ⅱ=[Cl-]2Ⅰ+[Cl-]Ⅰ·[X-]Ⅰ
即[Cl-]Ⅱ>[Cl-]Ⅰ
“NaCl”浓缩倍数为：
(CNaClⅡ/CNaClⅠ)=1＋(CNaXⅠ/CNaClⅠ)结论：
平衡时，膜两边的Cl-的浓度不相等
在一相中加大不扩散离子的浓度能防止可扩散离子渗入该相膜分离应用特点§7.2静压差膜分离微孔过滤滤膜溶解法(SolubleMembraneFilter)超滤纳滤过滤（nanofiltration,NF）纳滤截留的相对分子量为100-1000其操作压力较低,一般在0.5-1.5MPa同时纳滤膜的通量高,与反渗透相比，纳滤具有能耗低的优点。因此,纳滤恰好填补了超滤与反渗透之间的空白,它能截留透过超滤膜的那部分小分量的有机物,透析被反渗透膜所截留的无机盐。而且，纳滤膜对不同价态离子的截留效果不同,对单价离子的截留率低(10%-80%),对二价及多价离子的截留率明显高于单价离子(90%)以上。应用：
低聚糖的分离和精制
果汁的高浓度浓缩多肽和氨基酸的分离
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan)效应,即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽在等电点时是中性的,当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带有静电官能团,基于静电相互作用,对离子有一定的截留率,可用于分离氨基酸和多肽。纳滤膜对于处于等电点状态的氨基酸和多肽等溶质的截留率几乎为零,因为溶质是电中性的并且大小比所用的膜孔径要小。而对于非等电点状态的氨基酸和多肽等溶质的截留率表现出较高的截留率,因为溶质离子与膜之间产生静电排斥,即Donnan效应而被截留。反渗透原理膜的选择性
常用被分离溶质的截留率/去留率表示：
R=(CF－CP)/CF×100%
CF：原液浓度,CP：透过液中溶质浓度。
2)浓度极化现象
通常沉淀溶液过滤时会出现“滤饼”现象,使滤膜孔洞受阻变小,流速变慢。
对于实际过程,膜的排除率应修正为：
(CM－CP)/(CF－CP)=exp(JV/k)
JV：膜透过流束(cm2/cm·s)；k：物质移动系数(cm/s)；CM：膜表面浓度。静压差膜分离小结1溶剂2小分子3大分子4微粒
盐分子糖蛋白病毒胶体电渗析(Electrodialysis)电化学分离海水淡化----电渗析原理一、基本原理正极阴离子交换膜负极高分子膜中间有足够大的孔隙，水中的离子在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中电迁移运动。例如，在水溶液中,阴离子交换膜的活性基团会发生离解，留下的是带正电荷的固定基团，构成了强烈的正电场。在外加直流电场作用下，根据异电相吸原理，溶液中带负电的阴离子就可被它吸引、传递而通过离子交换膜到另一侧，而带正电荷的阳离子则离子膜上固定负电荷基团的排斥不能通过交换膜。在电渗析过程中,膜的作用并不象离子交换树脂那样对溶液中的某种离子起交换作用,而是对不同电性的离子起选择透过作用,因而离子交换膜实际上应称为离子选择性透过膜。液膜分离液膜类型液膜组成①表面活性剂
乳化型液膜的主要成分之一,它可以控制液膜的稳定性。根据不同体系的要求,可以选择适当的表面活性剂作成油膜或水膜。
②膜溶剂
主要考虑液膜的稳定性和对溶质的溶解度。
对无载体液膜,膜溶剂能优先溶解欲分离组分,而对其它组分溶质的溶解度则应很小；对有载体液膜,膜溶剂要能溶解载体,而不溶解溶质。③流动载体液膜分离原理及应用无载体液膜的分离机理
①选择性渗透：分离物在液膜中的溶解度差异
②化学反应：为提高富集的效果,可使待富集成分在内水相发生化学反应以降低其浓度,促使迁移不断进行。
③萃取和吸附液膜法处理含酚废水
酚在油膜中有较大的溶解度,选择性地透过膜,渗透到膜内相生成酚钠。除酚后的废水即可排放。膜相和内水相过程乳浊液经破乳后,膜相可循环使用,而内水相另作处理。2.有载体液膜的分离机理“载体输送”有载体液膜分离是靠加入的流动载体进行分离的。加入的流动载体与特定溶质或离子所生成的配合物必须溶于膜相,而不溶于邻接的两个溶液相。此载体在膜的一侧强烈地与特定离子配位,因而可以传递它。但在膜的另一侧只能很微弱地和特定溶质