10.2膜別離10.2.1膜的定義和分類(lèi)定義：膜是別離兩相的中間相。有別離作用的膜稱(chēng)之為別離膜，通常亦簡(jiǎn)稱(chēng)為膜。膜別離過(guò)程：別離膜以特定的方式限制兩相間的物質(zhì)傳遞，使不同的物質(zhì)以不同的速率透過(guò)膜，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的別離。膜中間相相Ⅰ相Ⅱ原料透過(guò)物傳質(zhì)推動(dòng)力.物質(zhì)透過(guò)膜的主要三種方式：被動(dòng)傳遞促進(jìn)傳遞主動(dòng)傳遞◆被動(dòng)傳遞：物質(zhì)由高化學(xué)位相向低化學(xué)位相傳遞，這一化學(xué)位的差就是膜別離過(guò)程的推動(dòng)力。壓力差濃度差電位差溫度差推動(dòng)力AAμ‘Aμ‘’Aμ‘A>μ‘’A被動(dòng)傳遞.◆促進(jìn)傳遞：膜內(nèi)有載體，在高化學(xué)位一側(cè)，載體同被傳遞的物質(zhì)發(fā)生反響，而在低化學(xué)位一側(cè)又將被傳遞的物質(zhì)釋放，這種傳遞過(guò)程有很高的選擇性?！糁鲃?dòng)傳遞：膜中的載體同被傳遞物質(zhì)在低化學(xué)位側(cè)發(fā)生反響并釋放能量，使被傳遞物質(zhì)由低化學(xué)位一側(cè)被傳遞到高化學(xué)位一側(cè)，物質(zhì)的傳遞方向?yàn)槟婊瘜W(xué)位梯度方向。μ‘A<μ‘’AA+B→ABAAB→A+BAμ‘Aμ‘’A化學(xué)反應(yīng)主動(dòng)傳遞BABμ‘A>μ‘’AA+B→ABAAB→A+BAμ‘Aμ‘’A促進(jìn)傳遞BAB.膜的別離性質(zhì)選擇性：不同物質(zhì)在兩相中的濃度變化比透過(guò)性：?jiǎn)挝煌苿?dòng)力下，物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)膜的分類(lèi)：分類(lèi)依據(jù)分類(lèi)來(lái)源天然膜、合成膜狀態(tài)固體膜、液膜、氣膜材料有機(jī)膜、無(wú)機(jī)膜結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)膜（微孔膜、均質(zhì)膜）、非對(duì)稱(chēng)膜、復(fù)合膜電性非荷電膜、荷電膜形狀平板膜、管式膜、中空纖維膜制備方法燒結(jié)膜、延展膜、徑跡刻蝕膜、相轉(zhuǎn)換膜、動(dòng)力形成墨分離體系氣-氣、氣-液、氣-固、液-液、液-固分離膜分離機(jī)理吸附性膜、擴(kuò)散性膜、離子交換膜、選擇性膜、非選擇性膜分離過(guò)程反滲透膜、滲透膜、氣體分離膜、電滲析膜、滲析膜、滲透蒸發(fā)膜透過(guò)單位面積膜的量.10.2.2膜別離過(guò)程在一定傳質(zhì)推動(dòng)力下，利用膜對(duì)不同物質(zhì)的透過(guò)性差異，對(duì)混合物進(jìn)行別離的過(guò)程。機(jī)理模型：不可逆熱力學(xué)模型傳遞機(jī)理模型膜別離過(guò)程：氣體膜別離、滲透蒸發(fā)、滲析、電滲析、反滲透、納濾、超濾、微濾、膜萃取、膜吸收、膜精餾、促進(jìn)傳遞、液膜、氣膜等過(guò)程。其中：滲析、電滲析、反滲透、納濾、超濾、微濾技術(shù)已很成熟，應(yīng)用也廣泛。.10.2.3膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)(1)膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)：主要研究膜的斷面與外表。

均相膜和異相膜均相膜：均勻地呈單相存在；異相膜：不是呈單相存在。

致密膜和多孔膜

致密膜：結(jié)構(gòu)最緊密的膜；多孔膜：結(jié)構(gòu)較疏松的膜。

對(duì)稱(chēng)膜和非對(duì)稱(chēng)膜

對(duì)稱(chēng)膜：膜的厚度方向結(jié)構(gòu)均一、同性；非對(duì)稱(chēng)膜：同種材料，沿膜的厚度方向上呈不同結(jié)構(gòu)。.(2)膜的孔①膜孔的結(jié)構(gòu)具有多樣性，不同的膜具有不同的孔結(jié)構(gòu)，同一張膜也會(huì)具有不同的孔結(jié)構(gòu)。

復(fù)合膜：在對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的底膜上，復(fù)合上一層很薄的、致密的、有特殊功能的另一種材料的膜層。.②膜的孔徑、孔徑分布、孔密度和空隙率膜的孔徑:膜內(nèi)孔的直徑,有最大孔徑和平均孔徑之分；孔徑分布:某一孔徑的孔體積占整個(gè)孔體積的百分?jǐn)?shù)；孔密度:單位膜面積上孔的數(shù)目；空隙率:所有孔體積占整個(gè)膜體積的百分?jǐn)?shù)。③膜的厚度整個(gè)膜厚、膜的某個(gè)層次厚度之分。均質(zhì)膜——一般較厚，透量較?。粡?fù)合膜——可使致密層厚度極薄。.10.2.4反滲透與納濾(1)反滲透的根本原理溶解-擴(kuò)散理論：①溶劑和溶質(zhì)被吸附溶解于膜外表；②溶劑和溶質(zhì)在膜中擴(kuò)散傳遞，最終透過(guò)膜。溶劑溶液膜滲透溶劑溶液∏=ρgH平衡H溶劑溶液反滲透p>∏p.〔2〕濃度極化改變操作條件控制濃度極化：①增加原料液的流速；②適當(dāng)提高操作溫度透過(guò)快的組分透過(guò)慢的組分推動(dòng)力膜濃度極化示意圖.〔3〕膜的污染操作一定時(shí)間后，膜外表被不溶的沉積物所覆蓋，使膜的性能下降。主要原因：原料液處理不當(dāng)所造成的。如：①懸浮顆粒；②膜外表結(jié)垢；③細(xì)菌污染；④金屬氧化物、有機(jī)物、淤泥等?！?〕納濾納濾過(guò)程與反滲透過(guò)程極為相近，納濾膜能夠攔截納米數(shù)量級(jí)的分子。與反滲透相比，納濾水透量大、操作壓力低、本錢(qián)低納濾可以用于脫除水溶液中的雜質(zhì)和有機(jī)物，如印染水的脫色、飲用水的預(yù)處理等。.10.2.5超過(guò)濾與微孔過(guò)濾以壓力為推動(dòng)力的膜別離過(guò)程。超濾：截留大分子溶質(zhì)，而允許低分子溶質(zhì)和溶劑通過(guò)，從而將大分子與小分子分開(kāi)。微濾超濾納濾反滲透微粒大分子小分子二價(jià)離子一價(jià)離子水微濾、超濾、納濾、反滲透對(duì)物質(zhì)的截留.超濾和微濾的截留機(jī)理主要是物質(zhì)在膜外表及微孔內(nèi)的吸附、在孔內(nèi)的停留〔阻塞〕、膜外表的機(jī)械截留〔篩分〕、架橋截留和膜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)截留。機(jī)械截留吸附截留架橋截留膜表面截留膜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)截留.10.2.6滲析和電滲析〔1〕滲析的根本原理膜兩側(cè)溶液中的溶質(zhì)或溶劑在濃度差的推動(dòng)下透過(guò)膜。典型過(guò)程：血液透析膜滲吸液溶劑滲出液原液溶質(zhì)溶劑ABx1x2溶劑＋擴(kuò)散物質(zhì)滲透過(guò)程原理.〔2〕電滲析的根本原理溶液中的離子在電位差的推動(dòng)下，通過(guò)荷電膜而同其他不帶電的組分分開(kāi)。電滲析過(guò)程的根本原理：陽(yáng)膜：帶負(fù)電的陽(yáng)離子傳遞膜陰膜：帶正電的陰離子傳遞膜電滲析廣泛地應(yīng)用于苦鹽水脫鹽，是世界上某些地區(qū)生產(chǎn)淡水的主要方法。濃溶液稀溶液電極沖洗液原料液陽(yáng)極陰極CACA電滲吸過(guò)程原理.10.2.7氣體膜別離過(guò)程〔1〕氣體膜別離的機(jī)理氣體混合物在膜兩側(cè)分壓差的作用下，各組分氣體以不同滲透速率透過(guò)膜，使混合氣體得以別離或濃縮的過(guò)程。描述氣體通過(guò)高分子膜的主要參數(shù)：①滲透率P：描述膜的氣體透過(guò)性；②滲透系數(shù)J：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位膜面積、單位推動(dòng)力作用下所透過(guò)氣體的量；③別離系數(shù)α：描述氣體別離膜的選擇性，一般將其定義為兩種氣體i，j滲透系數(shù)之比。.〔2〕氣體膜別離的主要應(yīng)用①氫氣的回收利用；②從空氣中制取富氮?dú)怏w和富氧氣體。10.2.8滲透蒸發(fā)過(guò)程在膜的原料側(cè)是液體混合物，膜的另一側(cè)為氣相真空或負(fù)壓操作，混合物的各組分在分壓差作用下，以不同速率從膜的一側(cè)蒸發(fā)并滲透到膜的另一側(cè)，從而到達(dá)別離濃縮的目的。區(qū)別于其他膜過(guò)程的重要特點(diǎn)是有相變。假設(shè)過(guò)程分兩步完成：①進(jìn)料液體在膜進(jìn)料側(cè)蒸發(fā)形成飽和蒸汽，②飽和蒸汽透過(guò)膜到達(dá)膜的滲透?jìng)?cè)。主要應(yīng)用：有機(jī)溶劑脫水、水的凈化、有機(jī)混合物別離。.10.2.9其他膜過(guò)程〔1〕控制釋放指：用別離膜控制藥物的釋放速度和作用時(shí)間，被應(yīng)用于醫(yī)療和農(nóng)業(yè)等方面。時(shí)間濃度有效時(shí)間常規(guī)釋放控制釋放有效濃度兩種不同給藥方式的比照.〔2〕膜反響器膜反響器中，可以利用膜的選擇透過(guò)性，連續(xù)脫除某些反響產(chǎn)物，保存反響物或中間產(chǎn)物，以促使反響不斷向生成物方向進(jìn)行，提高可逆反響的轉(zhuǎn)化率，減少未反響物的循環(huán)量。分為兩大類(lèi)：催化膜反響器、惰性膜反響器。.基礎(chǔ)研究過(guò)程開(kāi)發(fā)過(guò)程優(yōu)化低速增長(zhǎng)價(jià)格穩(wěn)定性高速增長(zhǎng)使用可靠性技術(shù)狀況出售狀況MDMRMECATFTMDMFdMELM