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膜分離技術(shù)課件第1頁/共30頁

滲透蒸發(fā)利用溶質(zhì)間膜透過性的差別,特別適用于共沸物和揮發(fā)度相差較小的雙組分溶液的分離。滲透蒸發(fā)在許多場(chǎng)合可以代替精餾,尤其是對(duì)恒沸物、沸點(diǎn)相近的體系和稀溶液分離,具有顯著的節(jié)能效果。利用滲透蒸發(fā)濃縮乙醇,由于膜的選擇性透過乙醇的特性、可消除共沸現(xiàn)象,得到高濃度乙醇。用滲透蒸發(fā)法從恒沸混合物生產(chǎn)99.8%無水乙醇已于1980年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,能耗約為恒沸精餾的30%~40%。滲透蒸發(fā)還可以分離水中含有的微量或少量有機(jī)物,用于環(huán)保、有機(jī)物或溶劑的回收。滲透蒸發(fā)的應(yīng)用第2頁/共30頁第3頁/共30頁第4頁/共30頁第5頁/共30頁第6頁/共30頁第7頁/共30頁第8頁/共30頁第9頁/共30頁

良好的離子交換膜:良好的選擇透過性膜電阻小較好的化學(xué)穩(wěn)定性較高的機(jī)械強(qiáng)度較低的擴(kuò)散性能性能最好的是用全氟磺酸、全氟羧酸類型膜材料制造的離子交換膜。第10頁/共30頁第11頁/共30頁第12頁/共30頁

與超濾、反滲透等其他膜分離過程一樣,在電滲析過程中,也存在濃差極化的現(xiàn)象。為了減輕濃差極化的影響,操作時(shí)電流密度不能過高,水的流速不能過低。提高溫度,加快流速,適當(dāng)減薄隔板的厚度,在一定程度上可以提高電滲析器的性能。第13頁/共30頁第14頁/共30頁電滲析應(yīng)用:

電滲析是一種成熟的膜分離技術(shù),主要用于小分子電解質(zhì)(例如氨基酸、有機(jī)酸)的分離和溶液的脫鹽。

各種水的脫鹽海水、苦水或咸水的淡化各種自來水純化為鍋爐用軟水、化工工藝用水或制備高純度水用的初級(jí)水廢水處理:造紙工業(yè)廢水、酸洗廢液、堿洗廢液、電鍍廢水等的處理,回收化學(xué)藥品食品、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用醫(yī)藥工業(yè)中葡萄糖、甘露醇等溶液的脫鹽食品中牛乳、乳清的脫鹽氨基酸和有機(jī)酸分離第15頁/共30頁第16頁/共30頁液膜的組成和制備液膜的組成1.膜溶劑:成膜的基體組分,含量大于90%;2.表面活性劑:有助于形成液膜分界面,影響膜的穩(wěn)定性、滲透速率、分離效率等,含量1%-5%;3.流動(dòng)載體:促進(jìn)特定的溶質(zhì)或粒子選擇性遷移,決定分離的選擇性和通量,含量1%-5%;4.添加劑:調(diào)節(jié)膜的穩(wěn)定性,必要時(shí)加入。第17頁/共30頁1.乳化液膜的制備;2.支撐液膜的制備液膜的制備液膜的組成1.膜溶劑:

成膜的基體組分,含量大于90%2.表面活性劑:有助于形成液膜分界面,影響膜的穩(wěn)定性、滲透速率、分離效率,含量1%-5%3.流動(dòng)載體:促進(jìn)特定的溶質(zhì)或粒子選擇性遷移,決定分離的選擇性和通量,含量1%-5%4.添加劑:調(diào)節(jié)膜的穩(wěn)定性,必要時(shí)加入第18頁/共30頁第19頁/共30頁

載體介質(zhì)傳遞的物質(zhì)種類很多,主要有離子型和非離子型兩類。促進(jìn)傳遞過程,選擇性和傳質(zhì)速率很高,可用于陽陰離子、有機(jī)分子、氣體分子的分離。如Cu2+、Hg2+、Ni2+、Cd2+等陽離子和NO3-、CN-、Cr2O72-等陰離子均可用液膜有效回收。促進(jìn)傳遞(FacilitatedTransportation)

促進(jìn)傳遞——通過化學(xué)反應(yīng)或膜相載體促進(jìn)遷移,提高液膜分離的傳遞通量和分離選擇性。第20頁/共30頁第21頁/共30頁第22頁/共30頁3.2.4膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)反應(yīng)和分離技術(shù)的結(jié)合膜分離與傳統(tǒng)反應(yīng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用:

酶膜生物反應(yīng)器、鈀膜反應(yīng)器、滲透汽化膜反應(yīng)器等膜分離與傳統(tǒng)分離技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用:

膜蒸餾、膜基萃取、膜基吸收、膜分離與親和色譜(親和膜分離)、膜分離與離子交換樹脂等在單獨(dú)采用膜分離效果有限時(shí),往往都將膜分離工藝與其他分離或反應(yīng)工藝組合起來使用。第23頁/共30頁在膜蒸餾過程中溶液-蒸汽界面(a)直接接觸式膜蒸餾(MCMD);(b)氣隙式膜蒸餾(AGMD);(c)吹掃氣膜蒸餾(SGMD);(d)真空膜蒸餾(VMD)膜蒸餾(MembraneDistillation)膜的作用-作為界面,將溶液和透過蒸氣第24頁/共30頁

由于膜潤(rùn)濕性的限制,蒸餾過程可以應(yīng)用的領(lǐng)域主要有:純水的生產(chǎn):大多數(shù)情況下滲透物為目的產(chǎn)物,利用膜蒸餾可以獲得高質(zhì)量的滲透產(chǎn)物??捎糜诎雽?dǎo)體工業(yè)用水、電廠鍋爐用水、海水脫鹽等。溶液的濃縮:可用于揮發(fā)性很小的的鹽/酸的濃縮及果汁、鮮奶的脫水。揮發(fā)性產(chǎn)品的收集:可以用膜蒸餾過程收集由發(fā)酵過程制得的乙醇、丙醇、丙酮或芳香族化合物等揮發(fā)性生物產(chǎn)品。膜蒸餾應(yīng)用第25頁/共30頁膜基吸收

以多孔的疏水或親水膜為傳遞介質(zhì),與氣體吸收過程結(jié)合的新型膜分離技術(shù),可以進(jìn)行氣體的吸收或氣提。兩種操作方式:微孔內(nèi)充滿氣體微孔內(nèi)充滿吸收溶劑膜基萃取

利用微孔膜的親水性或疏水性,與萃取過程相結(jié)合的新型膜分離技術(shù)。此時(shí),膜的作用是作為分隔界面,將料液和萃取溶劑在相水平上分離開來。第26頁/共30頁膜基萃取過程原理(a)疏水膜;(b)親水微孔膜;(c)親水-疏水復(fù)合微孔膜

膜基萃取中,萃取劑和料液分別在微孔膜的兩側(cè),傳質(zhì)過程發(fā)生在分隔兩液相的微孔膜的一個(gè)表面上進(jìn)行,沒有相的分散和聚并發(fā)生。第27頁/共30頁親和膜的分離過程親和膜分離

親和膜分離結(jié)合了膜分離和親和色譜兩種技術(shù)的

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