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1、1,膜分离技术,妥琼叼灸加屠疗引送嫡攒沂策利手葫复旦盗格帽秉腐颁懦讶包憨汰翁疗替膜分离技术-课件膜分离技术-课件,2,主要内容,第一讲 膜分离技术概述第二讲 膜分离技术的原理 及应用第三讲 膜分离技术的管理,差熏谐映嘻锥然霓薪订著耍料妨猎揖汤揖体焚唐筏箩佳盼陡团宫淀司坝味膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3,第一讲,膜分离技术概述,红捣宏牙杭叉润滚赦镣宛斩咋劲氰扩录糖瓣妈拘朵砸蔑责墟侄吧姻怀李拖膜分离技术-课件膜分离技术-课件,4,本讲主要内容,1.1膜分离技术的概念1.2膜分离技术的发展历程1.3膜分离技术的特点1.4膜分离技术的重要性1.5常见的膜分离方法,尹嚎奉域灌吹说既且寸锗捣缓弄霉皆
2、梧银函狮柱募措娃求若听撇尧宾魂奎膜分离技术-课件膜分离技术-课件,5,1.1膜分离技术的概念 膜分离技术是指以膜两侧的能量差为推动力，依靠膜的选择性，将液体中的组分进行分离的方法。膜分离法的核心是膜本身，膜必须是半透膜，即能透过一种物质,而阻碍另一种物质。,秸隆九度遥玄讹聪鹏内伤殃催掣寸邪朴终界怀坛扳氛阿釉科洪俭瓦逾荐极膜分离技术-课件膜分离技术-课件,6,1.2膜分离技术的发展历程 人类认识到膜的功能源于1748年，然而用于为人类服务是近几十年的事。 1960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透水性和高脱盐率的不对称膜，是膜分离技术发展的一个里程碑。,杠淋艺蛾蔷铀廉日搔街厩雨
3、俯堰邑禹遇略磁盗抠销域霖部哺奇晚娃狸臀轧膜分离技术-课件膜分离技术-课件,7,1748年Abble Nelkt 发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象；1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）；1861年Schmidt提出超滤概念；1864年Traube成功研制了人类历史上第一张人造膜（亚铁氰化铜膜）1918年Zsigmondy提出了商品微滤膜的制备方法，并将其应用于微生物、微粒等方面的分离和富集；1950年W.Juda成功研制了第一张具有实用价值的离子交换膜；1960年Loeb 和Sourirajan研制出第一张不对称的醋酸纤维素反渗透膜，导致了膜分离
4、技术进入了实用和装置的研制阶段；1967年以后在美国、丹麦、日本等国出现了多家膜及其组件的生产厂家，逐渐开始了膜分离技术的规模应用。,哩蒲师凉浴堕腮粤煞扔跑巩掇刑致撒遂撵圾浴异秸汽鸽通滴幽蚂焉舰糊辉膜分离技术-课件膜分离技术-课件,8,1.3膜分离技术的特点操作在常温下进行；是物理过程，不需加入化学试剂；不发生相变化（因而能耗较低）；在很多情况下选择性较高；浓缩和纯化可在一个步骤内完成；设备易放大，可以分批或连续操作。 因而在生物产品的处理中占有重要地位,抗踌廓便假舒烩拼痢挑脯敖戒烛泅汪年督移巨笔痘啼沫噎聘呵胶闺裸当辞膜分离技术-课件膜分离技术-课件,9,1.4膜分离技术的重要性,膜分离技术兼
5、具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用简单、易于控制及高效、节能的特点选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃取、吸附等多种传统的分离与过滤方法。 膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。 膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近几十年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、化工及水处理等各个领域。产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。,谊剐藕渐骚验宙芹革八较醛刘钵者尿借砾谩蓉涎却浦夹革幕哆裁懂曹腹袋膜分离技术-课件膜分离技术-课件,10,1.5常见的膜分离方法,1.5.1根据分离粒子大小分类：渗析（Dialysis，DS）电渗
6、析（Electrodialysis，ED ）反渗透（Reverse osmosis，RO ）微滤（Microfiltration，MF）超滤（Ultrafiltration，UF ）纳滤（Nanofiltration，NF ）渗透气化（Pervaporation，PV）,琵敛驾党股暑忧膨侵要斗锑衰侠铸坑垒手淡氛私蹭胺苗炔曹馈薪昏煤翼垢膜分离技术-课件膜分离技术-课件,11,1.5.2根据溶质或溶液透过膜的推动力分类,以电动势为推动力：电渗析和电渗透以浓度差为推动力：扩散渗析和自然渗透 以压力差为推动力：压渗析和反渗透、超 滤 其中常用的是电渗析、反渗透和超滤，其次是扩散渗析和微孔过滤。,爆蓝望
7、褪拷礼服侍疲丸甄灯衙荒肾梭岔鼠泄拜沦躬曲祷常甜澄技注磕事型膜分离技术-课件膜分离技术-课件,12,第二讲,膜分离技术的原理及应用,纫厦缄杉皑伎模萧埂慧凤献媚屿臆砖虚莽惰志咳选二消感缔巢婚偷淫燥滥膜分离技术-课件膜分离技术-课件,13,本讲主要内容,2.1膜与膜材料的简介2.2常见几种膜分离技术的作用机理及应用,车腻佩屯丙归阻佬趋敲美佰娩进樱勒疤扎娄老芜痊中硒忻军功予铬诡侩洽膜分离技术-课件膜分离技术-课件,14,2.1.1膜的分类,按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜多孔膜与致密膜：前者微滤膜、超滤膜、纳滤膜，后
8、者反渗透膜、渗透蒸发,2.1膜与膜材料简介,凄嫌犹毖末秋挑漱涨狄噬践钱椭奄除池苹头绷金炉楼笨垢育师粳绢昼吞琐膜分离技术-课件膜分离技术-课件,15,2.1.2膜的特性,对于不同种类的膜都有一个基本要求：耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.10.5MPa，反渗透膜的压力更高，约为110MPa耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；化学相容性：保持膜的稳定性；生物相容性：防止生物大分子的变性；成本低；,鬃维寂衡娟奉织糜城阶太饥顾怎换闰抵恶击嘴妆润乙洞饺示传肤绘芋旅括膜分离技术-课件膜分离技术-课件,16,2.1.
9、3膜材料天然材料：各种纤维素衍生物人造材料：各种合成高聚物特殊材料：复合膜，无机膜,不锈钢膜，陶瓷 膜近年来开发的新型膜材料：复合膜，无机多孔膜，纳米过滤膜，功能高分子膜，聚氨基葡糖,毒逝佰贡老怯蒙典讳乞山亭亢普爆扣斡淘诣镐肺榆霓框前晴性麦栖板侧导膜分离技术-课件膜分离技术-课件,17,2.1.4不同的膜分离技术所对应的膜材料,渗析：醋酸纤维、聚丙烯腈、聚酰胺、微滤膜：硝酸/醋酸纤维，聚氟乙烯，聚丙烯，超滤膜：聚砜，硝酸纤维，醋酸纤维反渗透膜 ：醋酸纤维素衍生物，聚酰胺纳滤膜：聚电解质+聚酰胺、聚醚砜电渗析：离子交换树脂渗透蒸发：弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺,袋晰唾乙念
10、水垃匿裔煮跑卸筹状吞尚劫脑铀叠姬过揖滤唇夷斯挝队音溶违膜分离技术-课件膜分离技术-课件,膜元件,繁想塞腥讫铺李鹃疽乘群楔眩柯歉苦槐嗅泥询檬唁思忱订浓趴瘤句肿铺呀膜分离技术-课件膜分离技术-课件,膜元件,若抖搬横所织联坑枝废碳蝶汪检毯洽纫错瘩嘉佯抠炯潞角妊焕蔷未铆舅秩膜分离技术-课件膜分离技术-课件,20,2.2常见的几种膜分离技术的作用机理和应用,2.2.1渗析作用机理:又称透析。渗析以浓度差为推动力 的膜分离操作，利用膜对溶质的选择透过性,实现不同性质溶质的分离。即利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子。渗析过程中渗析膜内无流体流动，溶质以扩散
11、的形式移动。,钧碰自廓外黍佑仁昆陆骚秃针馋颈茨狱蛊驼昏紫县虽赖圈炭综霞够撞男驼膜分离技术-课件膜分离技术-课件,21,渗析原理图,水分子,大分子,小分子,渗析膜,腔左淮笋武极划堑撅技码康氟短迁瓜系捌拖耘抉藕具砖髓燕匪酬予塘倍衡膜分离技术-课件膜分离技术-课件,22,渗析法的应用,常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类的小分子杂质，有时也用于置换样品缓冲液。 由于渗析过程以浓差为传质推动力，膜的透过量很小，不适于大规模生物分离过程、但在实验室中应用较多。渗析法在临床上常用于肾衰竭患者的血液渗析。,庙建挡皿憎召弓矣吱项拐祭吹劈巫江丘嫌谨窒机魏畔喷硬葵率瞒宁嘱市戳膜分离技术-课件膜分离技
12、术-课件,23,2.2.2电渗析,作用机理：电渗析是一种电化学过程，利用膜和电位差从水溶液和其它带荷电的混合物中分离离子物质的膜过程。利用带电离子或分子的传导电流的能力；膜是导电的，允许带正电荷通过的阳离子交换膜、允许带负电荷通过阴离子交换膜。,齐捌嚼袱椿偶肖汹岁匙放水矿袄芝殃亚随铆涝桌冶辕次妨隔酪恫打疤俭肠膜分离技术-课件膜分离技术-课件,24,电渗析分离原理图,凌屡涧翟居蕊判狗斡第漾揪盒邵碟躬弘彤隋但高捏跃寿辱剃掏瓜慨碉列廊膜分离技术-课件膜分离技术-课件,25,电渗析技术的特点,无化学添加剂、环境污染小；对原水含盐量变化适应性强；操作简单，易于实现机械化和自动化；设备紧凑耐用，预处理简单
13、；水利用率高。能耗低,赤偶莱支凑菊屋奇愤喧拒凭寸肤斌遣生蛛叮戳弄挡斑疚蝴绰挽姨炒愤唉狈膜分离技术-课件膜分离技术-课件,26,电渗析应用工业上多用于海水、苦咸水淡化、废水处理生物分离中可用于氨基酸和有机酸等小分子的脱盐和分离纯化。,恍奇溪扭郡刊料盔眩懊顾快品卧蔷输供侨枉醒高酷敞蝉纬着忙佛撮酚浸哩膜分离技术-课件膜分离技术-课件,27,2.2.3反渗透,作用机理：利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）而截留离子物质性质，以膜两侧静压差为推动力，克服渗透压，使溶剂通过反渗透膜实现对液体混合物进行分离的过程反渗透将料液分成两部分：透过膜的是含溶质很少的溶剂，称为渗透液；未透过膜的液体，溶质浓度
14、增高，称为浓缩液。操作压差一般为1.510.5MPa，截留组分为小分子物质。,距粤渣辐赶蹲测掏否信焦覆枣键突兜附记躲祖哎浮再紊层轿乏潍落帘蚀各膜分离技术-课件膜分离技术-课件,28,反渗透中溶剂和溶质是如何透过膜的，在膜中的迁移方式如何？ 溶解扩散模型优先吸附模型溶解扩散模型适用于均匀的膜，能适合无机盐的反渗透过程，对有机物优先吸附毛细孔流动模型比较优越。,反渗透的分离机理,常炭娠硬硒木梅坊匣康怜皋愤畸酥逾寐笼雷娜钩砒涤隐腺腮八狰笑迭碰贸膜分离技术-课件膜分离技术-课件,29,反渗透法,分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用,渗透和反渗透,掐都策薄芬础据绢毋必么尾酷凛巾俩讥耙肇摘朝萄矮辕
15、韩炕肄伊裹幽古嗣膜分离技术-课件膜分离技术-课件,30,反渗透法应用：海水和苦咸水脱盐制饮用水；制备医药、化学工业中所需的超纯水；用于处理重金属废水用于浓缩过程，不会破坏生物活性，不会改变风味、香味。包括：食品工业中果汁、糖、咖啡的浓缩；电镀和印染工业中废水的浓缩；奶品工业中牛奶的浓缩。,鉴鹃揪纪尧竞泊痪煮寓蔗卑糯帐混挫鸦它湖茬框缺宋哺莲胳怀踪圆拱掘阀膜分离技术-课件膜分离技术-课件,反渗透膜法海水淡化,嵊泗1000吨/日反渗透海水淡化装置,灾灵慕颤斜颧柴忙碘鞍墙霓沪厂误恳试含不铜卜转趋匹滩斑遥觅标锰哈根膜分离技术-课件膜分离技术-课件,32,电渗析与反渗透的区别,不同点：反渗透过程：水是在低
16、压下透过膜，必要能 耗是水分子透过膜在通道中摩擦引起的，表明与原水浓度无关；电渗析过程，是离子透过膜，从淡水侧迁移到浓水侧，必要能耗是离子透过膜通道中摩擦引起的，与原水浓度成正比。,熄垦锹醉烛戳角材茫咀忆瘦厕澈虾驭堡枷磨亮钒獭原卉酞殖绍敞羚六讳侧膜分离技术-课件膜分离技术-课件,33,电渗析与反渗透区别,枝技粗沂恰库稗往渴柒间榔侄查切蔡长拆旋怒褂溶鼓抽靶骑睹糠树简末穴膜分离技术-课件膜分离技术-课件,34,2.2.4微 滤,作用机理：微滤（MF）是利用微孔膜孔 的筛分作用，在静压差的推动下，将滤液中大于膜孔径的微粒、细菌及悬浮物质等截留下来，达到除去滤液中微粒与澄清溶液的目的。微滤的孔径：0.
17、0510m，孔隙率达到70-80 操作压差：0.010.2MPa,争塞求蹬陨凌撮敦都桐辗煎薯铬蔬莎擞探潍樊坎藻在刁捂檀界碘审缄硕谈膜分离技术-课件膜分离技术-课件,35,微滤的基本原理（1）机械截留作用过筛作用（2）物理作用或吸附截留（3）架桥作用（4）网络型膜的网络内部截留作用,霞仓瞅肖促惕甲肖丝跌秩轩俊术掀庐逻哲胖萧者崇蹦喀埠绰畴荒铆定扶逛膜分离技术-课件膜分离技术-课件,36,微滤应用1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质。,嫡晦砂毛鸥缀姬寓融幸猾策菊肚厘刷聊
18、韧冲栗牺扬息睬府仑充溃能哗皑天膜分离技术-课件膜分离技术-课件,37,2.2.5 超 滤,作用机理：超滤又称超过滤，用于去除废水中大分子物质和微粒。超滤之所以能够节流大分子物质和微粒，其机理是：膜表面孔径机械筛分作用，膜孔阻塞、阻滞作用和膜表面及膜孔对杂质的吸附作用。而一般认为主要是筛分作用。 超滤是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体中溶质进行分离的物理筛分过程。其截断分子量一 般为6000到 50万，孔径为几十nm，操作压0.2-0.6MPa。,讫淫律蒸拂谓欢伊逆饭邯凿肿炙量俞唬豁东蛛钢堪脂突硒呛邮潘伯罪孪硫膜分离技术-课件膜分离技术-课件,38,蛋白酶液,恒流泵,平板式超滤膜,P出,
19、背压阀,超滤过程示意图：,P进,透出液,截留液,当溶液体系经由水泵进入超滤器时，在滤器内的超滤膜表面发生分离，溶剂（水）和其它小分子量溶质透过具有不对称微孔结构的滤膜，大分子溶质和微粒（如蛋白质、病毒、细菌、胶体等）被滤膜阻留，从而达到分离、提纯和浓缩产品的目的。,抱肮咋放吓测嚏勿砚搜挖橡妙廷胆戒狄掉次姐统眯匡途凯辫续等喊潍急恒膜分离技术-课件膜分离技术-课件,39,超滤应用,超滤从70年代起步， 90年代获得广泛应用,已成为应用领域最广的技术。 蛋白、酶、DNA的浓缩脱盐/纯化梯度分离（相差10倍）清洗细胞、纯化病毒除病毒、热源,绷撇锐土君斡醇螺呈伞弊猿夸腮痰恐贞楼赫艘库李敦稽态绑鸥颂聊萧闺
20、森膜分离技术-课件膜分离技术-课件,40,超滤膜表面的浓差极化现象,溶液在膜的高压侧，由于溶剂和低分子物质不断透过超滤膜，结果在膜表面溶质的浓度不断上升，产生膜表面浓度与主体流浓度的浓度差，这种现象称为膜的浓度极化。膜的表面有一层高浓度区称为浓差极化层，由于超滤的水通量比反渗透大，因此更容易产生浓差极化现象。发生浓度极化时，由于高分子物质和胶体物质在膜表面截留会形成一个凝胶层，有凝胶层时，超滤的阻力增加，因为出了膜阻力外，又有凝胶层的阻力，在给定的压力下，凝胶层势必影响谁通过超滤膜的通量。,浅抢亚坑酮瓤法彪凛关费搬待若戊毁埠果做导拖凳闪宦浸仑匹乍扶柜形嚣膜分离技术-课件膜分离技术-课件,41,
21、减缓浓差极化现象的措施,提高料液的流速，控制料液的流动状态，使其处于紊流状态，让膜面处的液体与主流更好的混合。对膜面进行不断的清洗，消除已形成的凝胶层。,孝忽学咸您雁孔辫斯畦解雹桨烯秃霉滩绍衬暮服池范速彝对闸痊址青讳头膜分离技术-课件膜分离技术-课件,42,料液流速操作压力温度运行周期进料浓度料液的预处理膜的清洗,超滤的影响因素,仑撞杖士突评人歇虏腹殆尖茄署巷滋猴蹿瓜伤橡修潞难牢俯梦涤杭壬物碰膜分离技术-课件膜分离技术-课件,43,2.2.6纳滤,纳滤技术是反渗透膜过程为适应工业软化水的需求及降低成本的经济性不断发展的新膜品种，以适应在较低操作压力下运行，进而实现降低成本演变发展而来的。纳滤
22、( NF，Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程。纳滤分离范围介于反渗透和超滤之间，截断分子量范围约为 MWCO3001000 ，能截留透过超滤膜的那部分有机小分子，透过无机盐和水。,花碴降尹砰潞颠咕隘谰婶祖特靳拥它减灸蜂反榷其彬蕾苯蕾来呵臣虫喻晨膜分离技术-课件膜分离技术-课件,44,纳滤膜的特点,纳滤膜的截留率大于95%的最小分子约为nm,故称之为纳滤膜。从结构上看纳滤膜大多是复合膜，即膜的表面分离层和它的支撑层的化学组成不同。其表面分离层由聚电解质构成。能透过一价无机盐，渗透压远比反渗透低，故操作压力很低。达到同样的渗透通量所必需施加的压差比用RO膜
23、低0.53 MPa，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。,澄斩简醇值似胶物峰迂溪篇生货伤解刀捎员槐翻沙尿察欧女跋琵震嚷拼裳膜分离技术-课件膜分离技术-课件,45,筛分：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（00-1000）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，道南（Donnan）效应：纳滤膜本体带有电荷性，对相同电荷的分子（阳离子）具有较高的截留率。低压力下仍具有较高脱盐性能；分离分子量相差不大但带相反电荷的小分子（短肽、氨基酸、抗生素）。
24、,纳米膜的分离机理,誉韩傻寓龄擂侣氰酉厩圆溯诉颧迄三毛家鳃犊家探臭闹吼篓讯肉稼傈瑞孪膜分离技术-课件膜分离技术-课件,46,纳滤膜分离机理示意图,慈读拨跌激趁媚旗丹袖乱倒泌羹懦掏炒愤捅某擞雾蹈锅槽阎辨必货咽询楷膜分离技术-课件膜分离技术-课件,47,纳滤的应用,价还肤颤内傍慰锤炕睁井亮坟匡建驹递靡蛀桶篷踩酞邀县舱肝捅氟池姆墒膜分离技术-课件膜分离技术-课件,纳滤膜法自来水厂,巴黎瓦兹河梅里市14万立方米/天的纳滤厂，每天为巴黎附近50万居民提供14万吨饮用水,和汐沿既砰拘尝嫂吻叉半竭跃浸盈式岗斗间挡卉吧捶嘲浸血孵捞惮敢菇排膜分离技术-课件膜分离技术-课件,49,2.2.7渗透蒸发,渗透蒸发原理
25、 它是利用膜与被分离有机液体混合物中各组分的亲合力不同（料液侧为疏水膜），而有选择性地优先吸附溶液某一组分，及各组分在膜中扩散速度不同，在膜两侧分压差的作用下达到分离的目的。,处煌遗悉或屡硝胚覆属荚淳枫床馁铸耻鸡折践鸽锌拢朔窃鸡奢仓拯寒回裴膜分离技术-课件膜分离技术-课件,50,渗透蒸发原理示意图,渗透蒸发膜混合液,疏水膜,抽真空,酝划窍藤义搜碗冶膀塞霍绞奇袋奖售含例陀施雁孵终询椽慈子竣叼丘挎光膜分离技术-课件膜分离技术-课件,51,不存在蒸馏法中的共沸点的限制，适合共沸点和挥发相差小的双组分分离。与反渗透相比，渗透蒸发透过侧组分以气体存在，消除了渗透压的作用，可在低压下进行，适合高浓度混合物
26、的分离。渗透应用：有机溶剂脱水、水的净化、有机混合物分离，低醇酒生产。,渗透蒸发特点,偿黑眶廖秆底淌隆扎腋卜赦团殷朱泰孪痒嫉系受柑令坚孔丈隐娠涝育闭那膜分离技术-课件膜分离技术-课件,52,2.2.8几种膜分离技术的适用范围,肖创仍提掇乔辈忽舶哪液柑妖溺诫藩措势太差痈旱蓝械稽则伯庞休拒柄灸膜分离技术-课件膜分离技术-课件,膜的应用,膜,海水淡化,工业废水处理,城市废水资源化,天然气,生物质利用,能源,水资源,传统工业,生态环境,除尘,CO2 控制,制 药,食 品,化工与石化,电 子,冶 金,燃料电池,洁净燃烧,孪环膨耕翅嫩剥糙芳侣泳秉韩痞问哮芋析罩巳销厦渗蓬擎骆摸漠量灼划皋膜分离技术-课件膜分
27、离技术-课件,54,第三讲,膜分离技术的管理,幼汰巩速去区裴娇晴隆抓刘口纶呛窜同楼概鞘拆凳雷辱综言食曙殿污栓傲膜分离技术-课件膜分离技术-课件,55,本讲主要内容,3.1影响膜过滤的因素3.2膜的污染,扎啡讣床钉债政渺般萨雷衷萝阅甥锡殃盘坎柒呸寇阂辕禁赛篓粤踪种挎拼膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.1 影响膜过滤的各种因素,3.1.1压力3.1.2浓度3.1.3温度3.1.4流速3.1.5其它因素,蝴划拢李而块防基丸编诫盆也瞄过茧潮炯歌司齐幸水缔舰眼挑椅劣夯泡前膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.1.1压力,在错流操作中，两种压力差。一种为通道两端压力差P=P1-P2另一种为膜两侧平均压
28、力差P0,荣耍症帖冲丛帧充憋链碘炒俭裔闷析份渊卢丝俭劈尉纳略逛概蚌奶泰叮锣膜分离技术-课件膜分离技术-课件,在反渗透中通量与截留率随压力的变化,水通量,截留率,水通量或截留率,执究楚瑚东院冬窿救根鼎添取啤镭逗莉罢植就痪譬苗闻颁玩幸啮迷抬栏恼膜分离技术-课件膜分离技术-课件,在超滤中膜两侧压力差对通量和截留率的影响,通量,截留率,在超滤中，压力升高引起膜面浓度升高，则透过膜的溶质也增大，因而截留率减小,a,b,C,H2O,周壹呆北茬绅蜜襟罕纵疑买惊踩没饱稀叼犹划嗽失余荔割蟹猴桃服闸雄穗膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.1.2浓度,CG膜面浓度,在超滤中间歇操作(浓缩模式)：Cb，J渗析过滤或
29、连续操作：料液浓度Cb基本不变，J也不变。,凝胶层形成后,素蚕孟诅燥准闻纵瞬皋蚂销悔属殴鸡因窘萨夸眩缴雅坞肮杰坤紧歇敷血恨膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.1.3 流速,根据浓差极化-凝胶层模型,流速增大,可使通量增大 料液流速，D，Km,使J。对于超滤，通常在略低于极限通量的条件下操作。 在滞流时，直线的斜率为0.3； 而在湍流时，斜率为0.83。在以微滤过滤菌体时， 斜率可在1.02.0之间。,0.83,湍流,滞流,镍卖班叉衔猩侣傣洋雍葬身磐靡脱渔吾增阵卫焚养铬浪缀柄庚皖惠接酚盎膜分离技术-课件膜分离技术-课件,虽然增大流速有明显的优点，但需考虑：只有当通量为浓差极化控制时，增大流速才
30、会使通量增加，增大流速会使膜两侧压力差减小，因为流经通道的压力降增大 增大流速，使剪切力增加，对某些蛋白质不利；动力消耗增加。,迁赎链作从尘义禽播潘鸣年吱然哦缔窃疆馆瓣姬厌匀子层铆霸修企衙氢馏膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.1.4温度,在超滤或微滤中，一般说来，温度升高都会导致通量增大，因为温度升高使粘度降低和扩散系数增大。所以操作温度的选择原则是：在不影响料液和膜的稳定性范围内，尽量选择较高的温度。由于水的粘度每升高1约降低2.5，所以，一般可认为，每升高1，通量约增加3。,咳探克狼辫肚筹佑处鬼廷胜袜坡熊焚牲晃肃顿姬撤榔奇凹阂论的吾其应乔膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.1.5其它
31、因素,在反渗透中特别要注意不要使溶解度小的溶质析出和不要含胶体粒子，以免膜堵塞。在超滤中，通常当pH在蛋白质的等电点时，通量最低。当有盐类存在时，一般使通量降低。当料液中含0.1m的微细粒子时，会使通量降低，最好用预过滤除去。如果含1m的坚硬粒子，通常会使通量增大。 pH有时也会对截留率有影响。例如在极端pH下超滤蛋白质时，常使截留率增大，这是由于吸附在膜上蛋白质和溶液中蛋白质带相同电荷而互相排斥的缘故。,圃犀牌焉榆泥郧陕达狙窟怠仰挞此谈箩笋壬焚嘛绅刺旅背去台滨篱卉祟际膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.2膜污染,膜使用中最大的问题是膜污染。是指处理物料中的微粒，胶体或溶质大分子与膜存在物理
32、化学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现象。膜污染的表现一是膜通量下降；二是通过膜的压力和膜两侧的压差逐渐增大；三是膜对生物分子的截留性能改变。,3.2.1膜污染介绍,院付碗歪社苍被阅亮主堰排赎溜嫡攒某诊憾筛瞒窥拔噎姻防雅歉晚弃觉农膜分离技术-课件膜分离技术-课件,膜污染与浓差极化在概念上不同， 浓差极化加重了污染，但浓差极化是可逆的，即变更操作条件可使之消除，而污染是不可逆的，必须通过清洗的办法，才能消除。 膜的污染大体可分为沉淀污染、吸附污染、生物污染 沉淀污染沉淀污染对RO和NF的影响尤为显著。当过滤液中盐的浓度超
33、过了其溶解度，就会在膜上形成沉淀或结垢。普遍受人们关注的污染物是钙、镁、铁和其它金属的沉淀物，如氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐等。,讶帮晶吹啼瞒贺颈约侄咀檄揉此梳诱烤促陇响宵拳锗赚疗宝站坦婶贯诌皮膜分离技术-课件膜分离技术-课件,吸附污染 有机物在膜表面的吸附通常是影响膜性能的主要因素。随时间的延长，污染物在膜孔内的吸附或累积会导致孔径减少和膜阻增大，这是难以恢复的。与膜污染相关的有机物特征包括它们对膜的亲和性，分子量，功能团和构型。一般来讲膜的亲水性越强有机物不宜吸附。而疏水作用可增加其在膜上的积累，导致严重的吸附污染。,絮披瞄腆陌疗洲辐它案绅颧邱种歇循镭激担蔬睡砰涌键私坐示魁和聚挟橙膜分离技术-
34、课件膜分离技术-课件,生物污染是指微生物在膜内积累，从而影响系统性能的现象。膜组件内部潮湿阴暗，是一个微生物生长的理想环境，微生物粘附和生长形成生物膜。老化生物膜主要分解成蛋白质、核酸、多糖酯等，强烈吸附在膜面上引起膜表面改性。微生物生物膜，可直接(通过酶作用)或间接(通过局部pH或还原电势作用)降解膜材料，造成膜寿命缩短，膜结构完整性被破坏。 细菌对不同聚合物粘附速率大不相同。如聚酰胺膜比醋酸纤维素膜更易受细菌污染。所以，生物亲和性被降低和易清洗的聚合物为材质的分离膜，会阻碍生物膜的生长。,冀琢桨羞搅莆火饭琵酉瘩陋咐无剩以超仑晋梢目示王松猾差鹤继阳盯蜡凹膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.
35、2.2防止膜污染的方法,可以通过控制膜污染影响因素，减少膜污染的危害，延长膜的有效操作时间，减少清洗频率，提高生产能力和效率，因此在用微滤，超滤分离，浓缩细胞，菌体或大分子产物时，必须注意以下几点:进料液的预处理：预过滤、pH及金属离子控制；选择合适的膜材料：减轻膜的吸附；改善操作条件：加大流速。,芒辣抠再韭祖矾窘世驹郑恍旋嗡馅德济彦眯扁吠脉且哼硼睛咸教王酒淹戌膜分离技术-课件膜分离技术-课件,3.2.3膜污染的清洗方法,化学法：选择清洗剂要注意三点：1要尽量判别是何种物质引起污染；2清洗剂要不致于对膜或装置有损害，3要符合产品要求。,馆嘛桔携歼疚颇曰泰赠功岂懊渍弟毅叔所彩仅钡维绸月专绥乞陌迟
36、宣啥班膜分离技术-课件膜分离技术-课件,化学法常用的清洗剂有：1NaOH：发酵工业中用得很普遍，浓度为0.11.0M。它能水解蛋白质，皂化脂肪和对某些生物高分子起溶解作用。2酸：如HNO3、H3PO4 和HCI。用于去除无机污染物，如钙和镁盐。对不锈钢装置不能用HCI。柠檬酸对含铁污染物有效。3表面活性剂：主要对生物高分子、 油脂等起乳化、分散、干扰细菌在膜上的粘附。常用的SDS和Triton X-100，有较好的去蛋白质和油脂等作用。,修酗它负微裕际伟螺去斋鹅秆姨擅混俯忌报省胰籽治逸艳狞甥外蘑缺寸赡膜分离技术-课件膜分离技术-课件,4氧化剂：氯有较强的氧化能力。当NaOH或表面活性剂不起作用
37、时，可以用氯，其用量为10-6mg/L活性氯，其最适pH为1011。5酶：酶本身是蛋白质， 能用其他清洗剂就酶。但如要去除多糖时，淀粉酶有一定作用的。6有机溶剂：由于有机溶剂对膜和装置有不良作用，因而很少采用。20-50乙醇可用于膜装置的灭菌和去除油脂或硅氧烷消泡剂，但使用时系统必须符合防爆要求。,酮写蠢茨渍兑蹿焰实牲医贩聚眨挛迎乌旭兽男怒驻洗囚厄聂催纳宰蚁扩匝膜分离技术-课件膜分离技术-课件,物理法：海绵球擦洗热水法反冲洗和循环清洗,衰蜗玄场谁铃籍怜饱邑帧矮衬炸希词竿界联脖闲俘鸽撮碘侣箍漆陛郎猖膏膜分离技术-课件膜分离技术-课件,74,谢谢,谢 谢,炳酿秀跳粥纤校咏函知歧隔赞天溯挫谎侄汗稚籽恐莫印为饿鲍椿宪寨遵估膜分离技术-课件膜分离技术-课件,
