膜分離原理技術(shù)與設(shè)備

關(guān)于膜分離原理技術(shù)與設(shè)備第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、膜分離的基本原理1、什么是膜分離膜分離（MembraneSeparation）是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)一定推動力的作用下，使原料中的某組分選擇性地透過膜，從而使混合物得以分離，以達到提純、濃縮等目的的分離過程。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、膜分離的推動力（1）借助外界能量，物質(zhì)發(fā)生由低位到高位的流動；（2）借助本身的化學(xué)位差，物質(zhì)發(fā)生由高位到低位的流動。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、膜分離方法（1）壓力推動反滲透、納濾、超濾、微濾均為壓力推動的膜過程，即在壓力的作用下，溶劑及小分子通過膜，而鹽、大分子、微粒等被截留，其截留程度取決于膜結(jié)構(gòu)。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）其他推動力——電滲析采用帶電的離子交換膜，在電場作用下膜能允許陰、陽離子通過，可用于溶液去除離子?！獨怏w分離是依據(jù)混合氣體中各組分在膜中滲透性的差異而實現(xiàn)的膜分離過程。——滲透汽化是在膜兩側(cè)濃度差的作用下，原料液中的易滲透組分通過膜并汽化，從而使原液體混合物得以分離的膜過程。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月——反滲透膜幾乎無孔，可以截留大多數(shù)溶質(zhì)（包括離子）而使溶劑通過，操作壓力較高，一般為2～10MPa；——納濾膜孔徑為2～5nm，能截留部分離子及有機物，操作壓力為0.7～3MPa；——超濾膜孔徑為2～20nm，能截留小膠體粒子、大分子物質(zhì)，操作壓力為0.1～1MPa；——微濾膜孔徑為0.05～10μm，能截留膠體顆粒、微生物及懸浮粒子，操作壓力為0.05～0.5MPa。4、常見膜的區(qū)別第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月膜分離法傳質(zhì)推動力分離原理應(yīng)用舉例微濾（MF）壓差0.05～0.5篩分除菌，回收菌，分離病毒超濾壓差0.1～1.0篩分蛋白質(zhì)、多肽和多糖的回收和濃縮反滲透壓差1.0～10篩分鹽、氨基酸、糖的濃縮、淡水制造滲析濃差篩分脫鹽，除變性劑電滲析電位差電荷、篩分脫鹽，氨基酸和有機酸分離滲透氣化壓差、溫差溶質(zhì)與膜的親和作用有機溶劑與水的分離，共沸物的分離各種膜分離法的原理和應(yīng)用范圍第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5、常見膜的工作原理電滲析器工作原理陰極陽極失電子得電子第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透工作原理第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、膜材料及分類1、常用膜材料有機高聚物膜：纖維素類、聚砜類、聚酰胺類、聚酯類、含氟高聚物、聚烯烴等無機分離膜：陶瓷膜、玻璃膜、金屬膜和分子篩炭膜等第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、膜的種類（1）對稱膜：又稱為均質(zhì)膜，是一種均勻的薄膜，膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)完全相同。包括致密的無孔膜和對稱的多孔膜兩種。（2）非對稱膜：橫斷面具有不對稱結(jié)構(gòu)。包括一體化非對稱膜和復(fù)合膜兩類。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月非對稱膜的結(jié)構(gòu)示意圖對稱膜的結(jié)構(gòu)示意圖第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、常用的膜器件（一）板框式膜器件1、基本部件平板膜、支撐盤、間隔盤。三種部件相互交替、重疊、壓緊。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、特點①組裝比較簡單，可以簡單地增加膜的層數(shù)以提高處理量；②操作比較方便。③板框式膜組件組裝零件太多；裝填密度低；膜的機械強度要求較高。3、應(yīng)用超濾（UF）、微濾（MF）、反滲透（RO）、電滲析（ED）第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4、板框式反滲透膜組件季緊螺栓型-裝配圖第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月進水透過水濃縮水耐壓容器透水板半透膜5、工作過程第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月板式超濾膜裝置第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）圓管式膜器件1、基本部件管狀膜、圓筒形支撐體、管束板、不銹鋼外殼、端部密封2、特點①流動狀態(tài)好，流速易控制；②結(jié)構(gòu)簡單，容易清洗，安裝、操作方便；③裝填密度較小，單位體積內(nèi)有效膜面積?。虎苣透邏?，無死角，適宜于處理高黏度及固體含量較高的料液，比其他形式應(yīng)用更為廣泛。第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、類型與結(jié)構(gòu)管式膜組件又分為內(nèi)壓型和外壓型兩種。內(nèi)壓型有單管式和管束式兩種。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）螺旋卷式膜器件1、基本部件膜、多孔支撐層、原料水隔網(wǎng)、多孔中心管構(gòu)成：兩層膜三邊封口，構(gòu)成信封狀膜袋，膜袋內(nèi)填充多孔支撐層，一層膜袋襯一層隔網(wǎng)，從膜袋開口端開始繞多孔中心管卷繞而形成螺旋卷式膜器件。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料膜，上下兩層第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、特點①結(jié)構(gòu)緊湊，裝填密度高②制作簡單，安裝、操作方便③適合低流速、低壓下操作④制作工藝復(fù)雜，膜清洗困難第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、工作過程原料從端部進入組件后，在隔網(wǎng)中的流道沿平行于中心管方向流動，而透過物進入膜袋后旋轉(zhuǎn)著沿螺旋方向流動，最后匯集在中心收集管中再排出，濃液則從組件另一端排出。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月進水口耐壓容器連接器膜組件密封圈端蓋透過液濃縮液4、膜組件的結(jié)構(gòu)與組裝第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）中空纖維式膜器件1、基本構(gòu)成（1）中空纖維膜將膜材料制成外徑為80～400μm、內(nèi)徑為40～100μm的空心管，即為中空纖維膜。（2）中空纖維膜組件將大量的中空纖維一端封死，另一端用環(huán)氧樹脂澆注成管板，裝在圓筒形壓力容器中，就構(gòu)成了中空纖維膜組件。第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、特點①結(jié)構(gòu)緊湊，裝填密度很高；②清洗困難；③中空纖維膜一旦損壞無法維修，只能更換膜組件；④液體在管內(nèi)流動時阻力很大，易阻塞。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、工作過程（1）內(nèi)壓式料液從空心纖維管內(nèi)流過，透過液經(jīng)纖維管膜流出管外，這是常用的操作方式。（2）外壓式料液從一端經(jīng)分布管在纖維管外流動，透過液則從纖維膜管內(nèi)流出。第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月外壓式（周進中出）內(nèi)壓式（中進周出）第36頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4、中空纖維膜設(shè)備操作