高分子分离膜与膜分离技术_精品文档PPT资料.ppt

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膜在生膜在生产和研究中的使用技术被称为膜技术。

产和研究中的使用技术被称为膜技术。

1第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术随着科学技术的迅猛发展和人类对物质利用广随着科学技术的迅猛发展和人类对物质利用广度的开拓，物质的分离已成为重要的研究课题。

分度的开拓，物质的分离已成为重要的研究课题。

分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的分离；

异离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的分离；

异种物质的分离；

不同物质状态的分离等。

种物质的分离；

在化工单元操作中，常见的分离方法有在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、筛分、过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。

等。

然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、生然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难以实物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能源而无现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能源而无实用价值。

实用价值。

2第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术具有选择分离功能的高分子材料的出现，使上具有选择分离功能的高分子材料的出现，使上述的分离问题迎刃而解。

述的分离问题迎刃而解。

膜分离过程的主要特点是膜分离过程的主要特点是以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实现物质以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离分子尺寸的分离和混合物组分的分离。

膜分离过程。

膜分离过程的推动力有的推动力有浓度差、压力差和电位差浓度差、压力差和电位差等。

膜分离过等。

膜分离过程可概述为以下三种形式：

程可概述为以下三种形式：

渗析式膜分离渗析式膜分离料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。

推动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。

属于渗析式膜分离的有属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析渗析和电渗析等；

等；

3第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术过滤式膜分离过滤式膜分离利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的速率差别，达到组分的分离。

属于过滤式膜分膜的速率差别，达到组分的分离。

属于过滤式膜分离的有离的有超滤、微滤、反渗透和气体渗透超滤、微滤、反渗透和气体渗透等；

液膜分离液膜分离液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相通过液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相通过液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组合。

液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组合。

溶质溶质从料液进入液膜相当于萃取，溶质再从液膜进入接从料液进入液膜相当于萃取，溶质再从液膜进入接受液相当于反萃取受液相当于反萃取。

4第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分离技术。

膜分离过程的共同优点是离技术。

膜分离过程的共同优点是成本低、能耗成本低、能耗少、效率高、无污染并可回收有用物质少、效率高、无污染并可回收有用物质，特别适合，特别适合于性质相似组分、同分异构体组分、热敏性组分、于性质相似组分、同分异构体组分、热敏性组分、生物物质组分等混合物的分离，因而在某些应用中生物物质组分等混合物的分离，因而在某些应用中能代替蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。

能代替蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。

实践证明，当不能经济地用常规的分离方法得到较实践证明，当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时，膜分离作为一种分离技术往往是非常好的分离时，膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的。

并且膜技术还可以和常规的分离方法结合有用的。

并且膜技术还可以和常规的分离方法结合起来使用，使技术投资更为经济。

起来使用，使技术投资更为经济。

5第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术膜分离过程没有相的变化膜分离过程没有相的变化（渗透蒸发膜除外渗透蒸发膜除外），常温下即可操作；

由于避免了高温操作，所浓缩和常温下即可操作；

由于避免了高温操作，所浓缩和富集物质的性质不容易发生变化，因此在膜分离过富集物质的性质不容易发生变化，因此在膜分离过程食品、医药等行业使用具有独特的优点；

膜分离程食品、医药等行业使用具有独特的优点；

膜分离装置简单、操作容易，对无机物、有机物及生物制装置简单、操作容易，对无机物、有机物及生物制品均可适用，并且不产生二次污染。

由于上述优品均可适用，并且不产生二次污染。

由于上述优点，近二三十年来，膜科学和膜技术发展极为迅点，近二三十年来，膜科学和膜技术发展极为迅速，目前已成为工农业生产、国防、科技和人民日速，目前已成为工农业生产、国防、科技和人民日常生活中不可缺少的分离方法，越来越广泛地应用常生活中不可缺少的分离方法，越来越广泛地应用于于化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、轻纺、海水淡化轻纺、海水淡化等领域。

等领域。

6第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术4.1.2膜分离技术发展简史膜分离技术发展简史高分子膜的分离功能很早就已发现。

高分子膜的分离功能很早就已发现。

1748年，年，耐克特（耐克特（A.Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开创了精的猪膀胱内，开创了膜渗透膜渗透的研究。

的研究。

1861年，施年，施密特（密特（A.Schmidt）首先提出了）首先提出了超过滤超过滤的概念。

他的概念。

他提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。

这种过滤可称为超过粒子，其精度比滤纸高得多。

这种过滤可称为超过滤。

按现代观点看，这种过滤应称为滤。

按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤微孔过滤。

7第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术然而，真正意义上的分离膜出现在然而，真正意义上的分离膜出现在20世纪世纪60年年代。

代。

1961年，米切利斯（年，米切利斯（A.S.Michealis）等人用各）等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水丙酮丙酮溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的膜，这种膜是真正的超过滤膜超过滤膜。

美国。

美国Amicon公司首公司首先将这种膜商品化。

先将这种膜商品化。

50年代初，为从海水或苦咸水年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了中获取淡水，开始了反渗透膜反渗透膜的研究。

1967年，年，DuPont公司研制成功了以尼龙公司研制成功了以尼龙66为主要组分的中空为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。

同一时期，丹麦纤维反渗透膜组件。

同一时期，丹麦DDS公司研制公司研制成功成功平板式反渗透膜组件平板式反渗透膜组件。

反渗透膜开始工业化。

8第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术自上世纪自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。

首先出现的分离膜是现了工业化。

首先出现的分离膜是超过滤膜（简称超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜（简称膜）、微孔过滤膜（简称MF膜）和反渗透膜膜）和反渗透膜（简称（简称RO膜）膜）。

以后又开发了许多其它类型的分离。

以后又开发了许多其它类型的分离膜。

膜。

在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得很大的发展。

获得很大的发展。

80年代年代气体分离膜气体分离膜的研制成功，的研制成功，使功能膜的地位又得到了进使功能膜的地位又得到了进步提高。

步提高。

9第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术具有分离选择性的人造具有分离选择性的人造液膜液膜是马丁（是马丁（Martin）在在60年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖在固体膜之上的，为支撑液膜。

在固体膜之上的，为支撑液膜。

60年代中期，美籍年代中期，美籍华人华人黎念之博士黎念之博士发现含有表面活性剂的水和油能形发现含有表面活性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带有固体膜支撑的新型液成界面膜，从而发明了不带有固体膜支撑的新型液膜，并于膜，并于1968年获得纯粹液膜的第一项专利。

年获得纯粹液膜的第一项专利。

70年年代初，卡斯勒（代初，卡斯勒（Cussler）又研制成功）又研制成功含流动载体的含流动载体的液膜液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。

，使液膜分离技术具有更高的选择性。

由于膜分离技术具有高效、节能、高选择、多由于膜分离技术具有高效、节能、高选择、多功能等特点，分离膜已成为上一世纪以来发展极为功能等特点，分离膜已成为上一世纪以来发展极为迅速的一种功能性高分子。

迅速的一种功能性高分子。

10第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术4.1.3功能膜的分类功能膜的分类1.按膜的材料分类按膜的材料分类表表41膜材料的分膜材料的分类类别膜材料膜材料举例例纤维素素酯类纤维素衍生物素衍生物类醋酸醋酸纤维素，硝酸素，硝酸纤维素，乙基素，乙基纤维素等素等非非纤维素素酯类聚聚砜类聚聚砜，聚，聚醚砜，聚芳，聚芳醚砜，磺化聚，磺化聚砜等等聚聚酰（亚）胺胺类聚聚砜酰胺，芳香族聚胺，芳香族聚酰胺，含氟聚胺，含氟聚酰亚胺等胺等聚聚酯、烯烃类涤纶，聚碳酸，聚碳酸酯，聚乙，聚乙烯，聚丙，聚丙烯腈等等含氟含氟（硅硅）类聚四氟乙聚四氟乙烯，聚偏氟乙，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧，聚二甲基硅氧烷等等其他其他壳聚糖，聚壳聚糖，聚电解解质等等11第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术2.按膜的分离原理及适用范围分类按膜的分离原理及适用范围分类根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。

析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。

3.按膜断面的物理形态分类按膜断面的物理形态分类根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为根据分离膜断面的物理形态不同，可将其分为对称膜，不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中对称膜，不对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。

空纤维膜等。

12第四章第四章高分子分离膜与膜分离技术高分子分离膜与膜分离技术4.按功能分类按功能分类日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为分离功能膜分离功能膜（包括气体分离膜、液体分离膜、离子（包括气体分离膜、液体分离膜、离子交换膜、化学功