1、1,膜科學(xué)與技術(shù) Membrane Science and Technology,授課教師：王 志 工作單位：天津大學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程研究所,研究生強(qiáng)化課程,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),2,第一章 膜科學(xué)與技術(shù)的概念和特征,回答三個(gè)問題 膜是什么？ 膜的功用是什么？如何實(shí)現(xiàn)膜的功用？ 膜科學(xué)與技術(shù)的概念和特征是什么？,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),3,1.1 膜的定義,膜film, membrane film: thin coating or covering （一薄層覆蓋物） 實(shí)例：鍍膜、氧化膜、液膜 Membrane（本課程的“膜” ）: 膜是兩相之間一個(gè)具有(選擇)透過性的屏障。 A select

2、ive barrier between two phases, the term selective being inherent to a membrane or membrane process.,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),4,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),5,1.2 膜的功用,膜的應(yīng)用十分廣泛，可概括為四個(gè)主要方面： 物質(zhì)的分離與純化； 物質(zhì)的檢測； 物質(zhì)的控制釋放； 反應(yīng)的控制與強(qiáng)化。,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),6,1. 按膜材料: 高分子膜 無機(jī)膜,2. 按制膜工藝: 核孔膜 相轉(zhuǎn)化膜 動(dòng)力形成膜,1.3 膜的分類,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),7,3. 按膜的截面形式: 非對稱膜 對稱膜 致密膜

3、多孔膜 復(fù)合膜,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),8,不同類型膜橫斷面示意圖,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),9,4. 按膜的形狀: 平板膜 管式膜 中空纖維(5mm),僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),10,5. 按膜的狀態(tài): 固膜 液膜 (liquid membrane) 氣膜 6. 按處理的物質(zhì): 液體分離膜 , 氣體分離膜 7. 按是否帶電: 荷電膜, 中性膜,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),11,1.4 膜過程定義與一般特征,膜過程是組分在某種推動(dòng)力的作用下，在由膜隔開的兩相之間的傳遞。,通過膜過程，膜的功能得以實(shí)現(xiàn)。,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),12,1.5 膜過程分類,壓力驅(qū)動(dòng)膜過程： 微濾, 超濾, 納濾, 反滲透

4、2. 濃度驅(qū)動(dòng)膜過程： 滲透汽化, 液膜過程, 滲析 , 氣體分離 3. 熱驅(qū)動(dòng)膜過程： 膜蒸餾,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),13,4. 膜接觸 器： 氣-液, 液-液 特點(diǎn)：（1）使用微孔或大孔膜。（2）膜主要起著固定兩種互不相溶流體相界面的作用。（3）這兩種流體在膜孔內(nèi)或在膜/流體相邊界處相互直接接觸。 5. 電驅(qū)動(dòng)膜過程： 電滲析, 膜電解, 電去離子, 雙極膜, 膜燃料電池,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),14,6. 膜反應(yīng)器： 膜反應(yīng)器，膜生物反應(yīng)器 7. 控制釋放 8. 膜電極,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),15,1.6 膜科學(xué)與技術(shù)的概念和特征,膜科學(xué)與技術(shù)是關(guān)于膜的合成、功能和應(yīng)用的科學(xué)與技術(shù)。

5、,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),16,膜科學(xué)是多學(xué)科交叉的科學(xué),有機(jī)化學(xué)，無機(jī)化學(xué)，高分子物理，高分子化學(xué) 物理化學(xué) 流體力學(xué)，熱力學(xué)，三傳一反 生物，醫(yī)藥，食品，環(huán)境（水，氣），石化，能源，電子,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),17,膜分離過程所依據(jù)的物性差別有多種,其它分離過程所依據(jù)的物性差別 精餾，蒸發(fā)，干燥揮發(fā)性（或蒸氣壓）不同 吸附，吸收親和性不同 萃取，結(jié)晶，吸收溶解性不同 電泳電荷不同 過濾顆粒大小不同 沉降重力不同 離心分離密度不同,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),18,膜分離過程依據(jù)的物性差別,1. 依分子大小的差別?？烧J(rèn)為是過濾的延續(xù)，如MF，UF，及部分RO，NF，GS等。 膜分離與一般過濾的

6、數(shù)量級比較： 一般過濾： 1 mm；膜分離： 1 mm 2. 依電荷的差別（所用膜為荷電膜）。如ED，膜燃料電池，膜電解，雙極膜過程，NF等。,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),19,3. 依與膜的親和性或溶解性等的差別。如液膜過程，GS，PV等。 4. 蒸氣壓不同。如MD。 5. 依與膜的化學(xué)反應(yīng)能力不同。如載體介質(zhì)傳遞。,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),20,膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),能耗通常較低 易與其它(分離) 過程結(jié)合（集成過程） 可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)分離 易于放大 膜的性能可以調(diào)節(jié),僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),21,膜技術(shù)的缺點(diǎn),濃差極化和膜污染 膜壽命有限 不少情況下選擇性較低 放大因子基本是線性的,僅供學(xué)習(xí)參考，

7、請勿侵權(quán),22,膜技術(shù)是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的高技術(shù),之一,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),23,1.7 膜技術(shù)應(yīng)用簡介,水處理（工業(yè)和生活用水） Water treatment 食品與飲料 Food and drink 石化 Petroleum and chemical 環(huán)保 Environmental protection,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),24,制藥 Pharmaceutical industry 生物技術(shù) Biotechnology 能源 Energy sources 電子工業(yè)（超純水） Ultrapure water,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),25,1.8 膜技術(shù)的自然基礎(chǔ),膜在大自然中

8、，特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的。 非生物界：多孔介質(zhì) 生物界 動(dòng)物：細(xì)胞，臟器，身體 植物 膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史就是人類對自然界中膜的認(rèn)識、利用、自至人工合成的歷史。,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),26,教科書或?qū)Ｖ?2004 膜科學(xué)技術(shù) 朱長樂主編 2005 膜科學(xué)技術(shù)實(shí)用教程 安樹林主編 2005 現(xiàn)代膜技術(shù)及其應(yīng)用指南 王學(xué)松編著 1999 膜技術(shù)基本原理 (荷蘭) Marcel Mulder 著 李琳譯 2001 膜技術(shù)手冊 時(shí)鈞，袁權(quán)，高從皆 主編 1998 膜分離技術(shù) 劉茉娥等編著 1989 膜分離技術(shù)基礎(chǔ) 高以烜, 葉凌碧編著 2003 膜分離技術(shù)及其應(yīng)用 任建新主編 2001 膜分離技

9、術(shù)應(yīng)用手冊 劉茉娥等編 1995 Marcel Mulder. Basic Principles of Membrane Technology, second edition. 。 198? R. Rautenbach. Membrane Processes,課程參考資料,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),27,課程參考資料,期刊 膜科學(xué)與技術(shù) 水處理技術(shù) Journal of Membrane Science Desalination Separation and Purification Technology Journal of Applied Polymer Science,僅供學(xué)習(xí)參考，請勿侵權(quán),28,本課程重要問題,什么是膜？ 膜的功用有什么？ 什么是膜過程？ 膜科學(xué)與技術(shù)的研究內(nèi)容是什么? 膜技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)是