膜的定义和分类.ppt
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1、 10.2 膜分离膜分离10.2.1 膜的定义和分类膜的定义和分类定义:定义:膜是分离两相的中间相。有分离作用的膜称之为分离膜,通常亦简称为膜。膜分离过程:膜分离过程:分离膜以特定的方式限制两相间的物质传递,使不同的物质以不同的速率透过膜,实现物质的分离。膜中间相相相原料透过物传质推动力物质透过膜的主要三种方式:物质透过膜的主要三种方式:被动传递促进传递主动传递 被动传递:被动传递:物质由高化学位相向低化学位相传递,这一化学位的差就是膜分离过程的推动力。压力差浓度差电位差温度差推动力AAAAAA被动传递 促进传递:促进传递:膜内有载体,在高化学位一侧,载体同被传递的物质发生反应,而在低化学位一
2、侧又将被传递的物质释放,这种传递过程有很高的选择性。主动传递:主动传递:膜中的载体同被传递物质在低化学位侧发生反应并释放能量,使被传递物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧,物质的传递方向为逆化学位梯度方向。AAA+BABAAB A+BAAA促进传递BAB膜的分离性质膜的分离性质选择性:选择性:不同物质在两相中的浓度变化比透过性:透过性:单位推动力下,物质在单位时间内膜的分类:膜的分类:分类依据分类来源天然膜、合成膜状态固体膜、液膜、气膜材料有机膜、无机膜结构对称膜(微孔膜、均质膜)、非对称膜、复合膜电性非荷电膜、荷电膜形状平板膜、管式膜、中空纤维膜制备方法烧结膜、延展膜、径迹刻蚀膜、相转换膜
3、、动力形成墨分离体系气-气、气-液、气-固、液-液、液-固分离膜分离机理吸附性膜、扩散性膜、离子交换膜、选择性膜、非选择性膜分离过程反渗透膜、渗透膜、气体分离膜、电渗析膜、渗析膜、渗透蒸发膜透过单位面积膜的量10.2.2 膜分离过程膜分离过程 在一定传质推动力下,利用膜对不同物质的透过性差异,对混合物进行分离的过程。机理模型:机理模型:不可逆热力学模型传递机理模型膜分离过程:膜分离过程:气体膜分离、渗透蒸发、渗析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤、膜萃取、膜吸收、膜精馏、促进传递、液膜、气膜等过程。其中:其中:渗析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤技术已很成熟,应用也广泛。10.2.3 膜的形
4、态结构膜的形态结构(1)膜的形态结构:膜的形态结构:主要研究膜的断面与表面。均相膜和异相膜均相膜和异相膜 均相膜:均匀地呈单相存在;异相膜:不是呈单相存在。致密膜和多孔膜致密膜和多孔膜 致密膜:结构最紧密的膜;多孔膜:结构较疏松的膜。对称膜和非对称膜对称膜和非对称膜 对称膜:膜的厚度方向结构均一、同性;非对称膜:同种材料,沿膜的厚度方向上呈不同结构。(2)膜的孔膜的孔膜孔的结构膜孔的结构具有多样性,不同的膜具有不同的孔结构,同一张膜也会具有不同的孔结构。复合膜:复合膜:在对称或非对称的底膜上,复合上一层很薄的、致密的、有特殊功能的另一种材料的膜层。膜的孔径、孔径分布、孔密度和空隙率膜的孔径、孔
5、径分布、孔密度和空隙率膜的孔径膜的孔径:膜内孔的直径,有最大孔径和平均孔径之分;孔径分布孔径分布:某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分数;孔密度孔密度:单位膜面积上孔的数目;空隙率空隙率:所有孔体积占整个膜体积的百分数。膜的厚度膜的厚度 整个膜厚、膜的某个层次厚度之分。均质膜 一般较厚,透量较小;复合膜 可使致密层厚度极薄。10.2.4 反渗透与纳滤反渗透与纳滤(1)反渗透的基本原理反渗透的基本原理溶解溶解-扩散理论扩散理论:溶剂和溶质被吸附溶解于膜表面;溶剂和溶质在膜中扩散传递,最终透过膜。溶剂溶液膜渗透溶剂溶液=gH平衡H溶剂溶液溶液反渗透p p(2)浓度极化)浓度极化改变操作条件控制浓度极
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