膜的特性及传递模型

1、会计学1膜的特性及传递模型膜的特性及传递模型 所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。传质作用。 膜的特性膜的特性： 不管膜多薄不管膜多薄, , 它必须有两个界面。这两个它必须有两个界面。这两个界面分别与两侧的流体相接触界面分别与两侧的流体相接触 膜传质有选择性，它可以使流体相中的一膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种或几种物质透过，而不允许其它物质透过。种或几种物质透过，而不允许

2、其它物质透过。膜是什么？有何特性？膜分离过程原理膜分离过程原理：以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力（如浓度差、压推动力（如浓度差、压力差或电压差等）力差或电压差等）时，使原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜上游膜上游，透过侧称为膜下游膜下游。膜上游 透膜 膜下游选择性透膜选择性透膜截流机理和筛孔效应截流机理和筛孔效应渗透和渗透压渗透和渗透压 DonnanDonnan效应效应机械截留（筛孔效应机械截留（筛孔效应） 物理作用或吸附截留物理作用或吸附截留架桥作用架桥作用网络内部截流网络内部截流按材料的来源可分为天然生物膜与人工合成膜；按膜分离过程的推动力

3、可分为压力差、电位差、浓度差、温度差等膜；按膜的结构可分为对称和非对称膜两大类，其中非对称 膜还可细分为多孔膜、叠合膜以及复合膜等。分离膜分离膜高分子膜高分子膜液体膜液体膜生物膜生物膜带电膜带电膜非带电膜非带电膜阳离子膜阳离子膜阴离子膜阴离子膜过滤膜过滤膜精密过滤膜精密过滤膜超滤膜超滤膜反渗透膜反渗透膜纳米滤膜纳米滤膜膜过程 膜材料 微滤 聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙稀、聚乙烯聚碳酸酯、聚（醚）砜、聚（醚）酰亚胺、聚醚醚酮等氧化铝、氧化锆、氧化钛、碳化硅 超滤聚（醚）砜、磺化聚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙稀腈 、聚（醚）酰亚胺、聚脂肪酰胺、醚酮、纤维素类等氧化铝、氧化锆纳滤聚酰（亚）胺 反渗透二醋酸

4、纤维素、三醋酸纤维素、聚芬香酰胺类、聚合苯并咪唑（酮） 聚酰（亚）胺、聚酰胺酰阱、聚醚脲等电渗析膜电解含有离子基团的聚电解质：磺酸型、季胺型等四氟乙烯和含磺酸或羧酸的全氟单体共聚物渗透气化弹性态或玻璃态聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺 气体分离弹性态聚合物：聚二甲硅氧烷、聚甲基戊烯玻璃态聚合物：聚酰亚胺、聚砜膜接触器疏水聚合物：聚四氟乙烯、聚丙稀、聚乙烯、聚偏氟乙烯渗析亲水聚合物：再生纤维素、醋酸纤维素、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物 在直流电场的作用下在直流电场的作用下, , 溶液中的离子透过膜溶液中的离子透过膜的迁移称为电渗析。电渗析使用的膜通常是具的迁移称为电渗析。电渗析使

5、用的膜通常是具有 选 择 透 过 性 能 的 离 子 交 换 膜有 选 择 透 过 性 能 的 离 子 交 换 膜 ( C h a r g e d ( C h a r g e d Membranes)Membranes)。用电渗析可使溶液中的离子有选。用电渗析可使溶液中的离子有选择地分离或富集择地分离或富集。 为什么离子交换膜具有选择性呢？离子交为什么离子交换膜具有选择性呢？离子交换膜是一种由功能高分子物质构成的薄膜状换膜是一种由功能高分子物质构成的薄膜状的离子交换树脂。它分为阳离子交换膜和阴的离子交换树脂。它分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种。离子交换膜之所以具有选离子交换膜两种。离子交换膜

6、之所以具有选择透过性，主要是由于膜上孔隙和离子基团择透过性，主要是由于膜上孔隙和离子基团的作用。的作用。正极正极 阴离子交换膜阴离子交换膜 负极负极+固定离子固定离子Cl-Na+- 高分子膜中间有足够大的孔隙，水中的高分子膜中间有足够大的孔隙，水中的离子在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中电离子在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中电迁移运动。例如，在水溶液中迁移运动。例如，在水溶液中, , 阴离子交换阴离子交换膜的活性基团会发生离解，留下的是带正电膜的活性基团会发生离解，留下的是带正电荷的固定基团，构成了强烈的正电场。在外荷的固定基团，构成了强烈的正电场。在外加直流电场作用下，根据异电相吸原理，溶加直

7、流电场作用下，根据异电相吸原理，溶液中带负电的阴离子就可被它吸引、传递而液中带负电的阴离子就可被它吸引、传递而通过离子交换膜到另一侧，而带正电荷的阳通过离子交换膜到另一侧，而带正电荷的阳离子则离子膜上固定负电荷基团的排斥不能离子则离子膜上固定负电荷基团的排斥不能通过交换膜。通过交换膜。 在电渗析过程中在电渗析过程中, , 膜的作用并不象离子交换膜的作用并不象离子交换树脂那样对溶液中的某种离子起交换作用树脂那样对溶液中的某种离子起交换作用, , 而而是对不同电性的离子起选择透过作用是对不同电性的离子起选择透过作用, , 因而离因而离子交换膜实际上应称为离子选择性透过膜。子交换膜实际上应称为离子选择性透过膜。 应用举例应用举例中草药有效成分的分离和精制：通过电渗析一般可以把中草药提取液分中草药有效成分的分离和精制：通过电渗析一般可以把中草药提取液分离分成无机阳离子和生物碱、无机阴离子和有机酸、中性化合物和高分离分成无机阳离子和生物碱、无机阴离子和有机酸、中性化合物和高分子化合物三部分。子化合物三部分。纯水制备：电渗析制备初级水纯水制备：电渗析制备初级水, , 可去盐可去盐80-90%80-90%；再用离子交换除盐；再用离子交换除盐10-10-20%20%制备高级水。这样既降低成本制备高级水。这样既降低成本, , 又减少污染。又减少污染。水污染处