第十章膜分离技术0

1、第十章 膜分离技术一、一、膜技术概述膜技术概述二、二、膜的基本理论膜的基本理论三、膜的应用三、膜的应用选择性透膜选择性透膜膜分离过程原理：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以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个个推动力（如浓度差、压力差或电位差等）推动力（如浓度差、压力差或电位差等）时，使原料侧组分选择时，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，透过侧称为透过侧称为膜下游。膜下游。膜上游膜上游 透膜透膜 膜下游膜下游膜：膜：是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄是指在

2、一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的的凝聚相凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使，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这两部分之间产生传质作用传质作用。 分离膜种类分离膜种类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超滤膜超滤膜反渗透膜反渗透膜纳米滤膜纳米滤膜一、膜技术概述一、膜技术概述（一）膜分离技术的发展简史（一）膜分离技术的发展简史u 高分子膜的分离功能很早就已发现。高分子膜的分离功能很早就已发现。17481748年，耐年，耐克特（克特（A. Nelkt）发现水能自动地

3、扩散到装有酒精）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开创了的猪膀胱内，开创了膜渗透膜渗透的研究。的研究。u 认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。十年来的事。u 30年代微孔过滤年代微孔过滤u 40年代透析年代透析u 50年代电渗析年代电渗析u 60年代反渗透年代反渗透u 70年代超滤和液膜年代超滤和液膜u 80年代气体分离年代气体分离u 90年代渗透汽化年代渗透汽化发展历史发展历史 此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其此外以膜为基

4、础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。也日益得到重视和发展。（二）（二） 膜的分类膜的分类1. 按膜的材料分类按膜的材料分类类类 别别膜材料膜材料举举 例例纤维素酯类纤维素酯类纤维素衍生物类纤维素衍生物类醋酸纤维素，硝酸纤维素醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等，乙基纤维素等非纤维素酯类非纤维素酯类聚砜类聚砜类聚砜聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰聚酰( (亚亚) )胺类胺类聚砜酰胺聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺芳香族聚酰胺，含氟聚

5、酰亚胺等等聚酯、烯烃类聚酯、烯烃类涤纶，聚碳酸酯，涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯聚乙烯，聚丙烯腈等，聚丙烯腈等含氟含氟( (硅硅) )类类聚四氟乙烯聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等烷等其他其他壳聚糖壳聚糖，聚电解质等，聚电解质等微孔膜微孔膜超过滤膜超过滤膜反渗透膜反渗透膜纳滤膜纳滤膜渗析膜渗析膜电渗析膜电渗析膜渗透蒸发膜渗透蒸发膜根据分离膜的根据分离膜的分离原理和推动力分离原理和推动力的不同，可将其分为的不同，可将其分为: :2. 按膜的分离原理及适用范围分类按膜的分离原理及适用范围分类3. 按膜的形态分类按膜的形态分类按膜的形状分为按膜的形状分为: :平板膜平板膜(

6、 (Flat Membrane) )管式膜管式膜( (Tubular Membrane) )中空纤维膜中空纤维膜( (Hollow Fiber Membrane) )螺旋卷绕膜螺旋卷绕膜( (Spiral Wound Membrane) )4. 按膜的结构分类按膜的结构分类对称膜对称膜( (Symmetric Membrane) )非对称膜非对称膜( (Asymmetric Membrane) )复合膜复合膜( (Composite Membrane) )对称膜：对称膜：结构与方向无关。结构与方向无关。非对称膜：非对称膜：由分离层（薄而致密）和多孔支撑层组由分离层（薄而致密）和多孔支撑层组成。

7、成。分离层为活性膜分离层为活性膜，孔径大小和表皮的性质决，孔径大小和表皮的性质决定了分离特性，厚度决定传递速度，分离操作时，定了分离特性，厚度决定传递速度，分离操作时，该层必须朝向待浓缩的原溶液。该层必须朝向待浓缩的原溶液。复合膜：复合膜：选择性膜层沉积于具有微孔的底膜表面上。选择性膜层沉积于具有微孔的底膜表面上。其性能决定于有选择性的其性能决定于有选择性的表面薄层表面薄层，微，微孔支撑结孔支撑结构、孔径、孔分布和多孔率构、孔径、孔分布和多孔率等。等。5. 膜分离过程的类型膜分离过程的类型 分离膜的基本功能是分离膜的基本功能是从物质群中有选从物质群中有选择地透过或输送特定的物质择地透过或输送特

8、定的物质，如颗粒、，如颗粒、分子、离子等。或者说，分子、离子等。或者说，物质的分离是物质的分离是通过膜的选择性透过实现的。通过膜的选择性透过实现的。几种主要分离膜的分离过程几种主要分离膜的分离过程膜过程膜过程推动力推动力传递机理传递机理透过物透过物截留物截留物膜类型膜类型微滤微滤压力差压力差颗粒大小形状颗粒大小形状水、溶剂溶解物水、溶剂溶解物悬浮物颗粒悬浮物颗粒纤维多孔膜纤维多孔膜超滤超滤压力差压力差分子特性大小形分子特性大小形状状水、溶剂小分子水、溶剂小分子胶体和超过胶体和超过截留分子量截留分子量的分子的分子非对称性膜非对称性膜纳滤纳滤压力差压力差离子大小及电荷离子大小及电荷水、一价离子、水

9、、一价离子、多价离子多价离子有机物有机物复合膜复合膜反渗透反渗透压力差压力差溶剂的扩散传递溶剂的扩散传递水、溶剂水、溶剂溶质、盐溶质、盐非对称性膜、非对称性膜、复合膜复合膜膜过程膜过程推动力推动力传递机理传递机理透过物透过物截留物截留物膜类型膜类型渗析渗析浓度差浓度差溶质的扩散传溶质的扩散传递递低分子量物、离低分子量物、离子子溶剂溶剂非对称性膜非对称性膜电渗析电渗析电位差电位差电解质离子的电解质离子的选择传递选择传递电解质离子电解质离子非电解质，非电解质，大分子物质大分子物质离子交换膜离子交换膜气体分离气体分离压力差压力差气体和蒸汽的气体和蒸汽的扩散渗透扩散渗透气体或蒸汽气体或蒸汽难渗透性气难

10、渗透性气体或蒸汽体或蒸汽均相膜、复均相膜、复合膜，非对合膜，非对称膜称膜渗透蒸发渗透蒸发压力差压力差选择传递选择传递易渗溶质或溶剂易渗溶质或溶剂难渗透性溶难渗透性溶质或溶剂质或溶剂均相膜、复均相膜、复合膜，非对合膜，非对称膜称膜液膜分离液膜分离浓度差浓度差反应促进和反应促进和扩散传递扩散传递杂质杂质溶剂溶剂乳状液膜、乳状液膜、支撑液膜支撑液膜（三）膜材料（三）膜材料 用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合用作分离膜的材料包括广泛的天然的和人工合成的成的有机高分子材料有机高分子材料和和无机材料无机材料。 原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材料均可用于制

11、备分离膜。但实际上，真正成为工业化均可用于制备分离膜。但实际上，真正成为工业化膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要求，如求，如分离效率分离效率、分离速度分离速度等。此外，也取决于等。此外，也取决于膜膜的制备技术的制备技术。 目前，实用的有机高分子膜材料有：目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说，。从品种来说，已有成百种以上的膜被制备出来，其中约已有成百种以上的膜被制备出来，其中约40多种已多种已被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类被用于工业和实验室中。以

12、日本为例，纤维素酯类膜占膜占53，聚砜膜占，聚砜膜占33.3，聚酰胺膜占，聚酰胺膜占11.7，其，其他材料的膜占他材料的膜占2，可见，可见纤维素酯类材料纤维素酯类材料在膜材料中在膜材料中占主要地位。占主要地位。 纤维素是由几千个纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过椅式构型的葡萄糖基通过1, 4甙链甙链连接起来的天然线性高分子化合物，连接起来的天然线性高分子化合物，其结构式为：其结构式为：OHOHOHHOH HOHHCH2OHHHOH HOHHOCH2OHOOHOHOHHOH HOHHCH2OHHHHOH HOHHOCH2OHHn_221. 纤维素酯类膜材料纤维素酯类膜材料 从结构上看，每个葡

13、萄糖单元上有三个羟基。从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维素或三醋酸纤维素。素或三醋酸纤维素。 C6H7O2 + (CH3CO)2O C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH醋酸纤维素膜的结构示意图醋酸纤维素膜的结构示意图99 表皮层，孔径表皮层，孔径（810）1010m过渡层，孔径过渡层，孔径2001010m多孔层，孔

14、径多孔层，孔径（10004000）1010m1%醋酸纤维膜的优点醋酸纤维膜的优点 从水渗透流率高，截留率好，适宜于制备反渗透膜从水渗透流率高，截留率好，适宜于制备反渗透膜原料来源丰富，价格便宜原料来源丰富，价格便宜无毒，制膜工艺简单，便于工业化生产无毒，制膜工艺简单，便于工业化生产醋酸纤维膜的缺点醋酸纤维膜的缺点热稳定性差热稳定性差抗氧化性能差，使用寿命短抗氧化性能差，使用寿命短易水解，易压密易水解，易压密抗微生物侵蚀性能较弱，难以贮存抗微生物侵蚀性能较弱，难以贮存 常用于制备分离膜的合成高分子材料有常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚聚砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物砜、聚酰胺、芳香杂

15、环聚合物和离子聚合物等。等。2. 非纤维素酯类膜材料非纤维素酯类膜材料 聚砜类树脂聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解稳定具有良好的化学、热学和水解稳定性，强度也很高，性，强度也很高，pH值适应范围为值适应范围为113，最高使，最高使用温度达用温度达120，抗氧化性和抗氯性都十分优良。因抗氧化性和抗氯性都十分优良。因此已成为重要的膜材料之一。此已成为重要的膜材料之一。 早期使用的聚酰胺是早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺脂肪族聚酰胺，如尼龙，如尼龙4、尼、尼龙龙66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离率等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离率在在8090之间，但之间，但透水率很低透水率很低，

16、仅，仅0.076 ml/cm2h。 以后发展了以后发展了芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜，用它们制成的分离膜，pH适用范围为适用范围为311，分离率可达，分离率可达99.5（对盐水），透水（对盐水），透水速率为速率为0.6 ml/cm2h。长期使用稳定性好。长期使用稳定性好。由于。由于酰胺基团酰胺基团易与氯反应，故这种膜对水中的易与氯反应，故这种膜对水中的游离氯游离氯有较高要求有较高要求。 聚酰亚胺聚酰亚胺具有很好的具有很好的热稳定性热稳定性和和耐有机溶剂耐有机溶剂能能力，因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的力，因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的聚酰亚胺膜对分离氢气有很高

17、的效率。聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。NCCOONCCOOArn 离子性聚合物离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与离子可用于制备离子交换膜。与离子交换树脂相同，离子交换膜也可分为交换树脂相同，离子交换膜也可分为强酸型阳离子强酸型阳离子膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴离子膜离子膜等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强酸型阳离子交换膜。酸型阳离子交换膜。 磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜是最常用的两种离是最常用的两种离子聚合物膜。子聚合物膜。 用作膜材料的用作膜材料的乙烯基聚合物乙烯基

18、聚合物包括聚乙烯醇、聚包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇烯、聚丙烯酰胺等。共聚物包括：聚丙烯醇/苯乙烯苯乙烯磺酸、聚乙烯醇磺酸、聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯甲基丙烯酸酯、聚乙烯酸酯、聚乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共丙烯腈接枝共聚物也可用作膜材料。聚物也可用作膜材料。常见材料的最高允许使用温度常见材料的最高允许使用温度名称名称温度温度CA 聚酰胺聚酰胺 聚苯并咪唑聚苯并咪唑 聚苯并咪唑酮聚苯并咪唑酮 磺化聚苯醚磺化聚苯醚 磺化聚砜磺化聚

19、砜 聚醚砜酮聚醚砜酮35 35 9070 70 120 160 无机膜多以无机膜多以金属及其氧化物金属及其氧化物、多孔玻璃多孔玻璃、陶瓷陶瓷为材料。从结构上可分为为材料。从结构上可分为: : 致密膜致密膜 多孔膜多孔膜 复合非对称修正膜复合非对称修正膜3. 无机膜材料无机膜材料（四）（四） 膜的制备膜的制备1. 分离膜制备工艺类型分离膜制备工艺类型 膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于的材料，由于不同的制作工艺和控制条件不同的制作工艺和控制条件，其性能，其性能差别很大。合理的、先进的制膜工艺是制造优良性差别很大。合理的、先进的制膜工艺是制

20、造优良性能分离膜的重要保证。能分离膜的重要保证。 目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的是是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。2. 相转化制膜工艺相转化制膜工艺 相转化相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶液加入非溶剂或加热制膜液，向溶液加入非溶剂或加热制膜液，使液相转变为固使液相转变为固相的过程相的过程。 相转化制膜工艺中最重要的方法是相转化制膜工艺中最重要的方法是LS型制膜型制膜法法。它是由加拿大人劳勃（。它是由加拿大人劳勃（S. Leob）和索里拉金）和索里拉金（

21、S.Sourirajan）发明的，并首先用于制造醋酸纤维）发明的，并首先用于制造醋酸纤维素膜。素膜。u 制备浇铸液制备浇铸液u 在适宜的支持物上把浇铸液铺开在适宜的支持物上把浇铸液铺开u 控制温度和湿度控制温度和湿度蒸发一部分溶剂蒸发一部分溶剂u 凝胶形成凝胶形成u 热处理（退火）热处理（退火） 相转化制膜过程相转化制膜过程聚合物聚合物溶剂溶剂添加剂添加剂均质制膜液均质制膜液流涎法流涎法制成平板型、圆管型；制成平板型、圆管型；纺丝法纺丝法制成中空纤维制成中空纤维蒸出部分溶剂蒸出部分溶剂凝固液浸渍凝固液浸渍水洗水洗后处理后处理非对称膜非对称膜LS法制备分离膜法制备分离膜工艺流程框图工艺流程框图

22、由由LS法制的膜，起分离作用的仅是接触空气法制的膜，起分离作用的仅是接触空气的极薄一层，称为的极薄一层，称为表面致密层表面致密层。它的厚度约。它的厚度约0.251m，相当于总厚度的，相当于总厚度的1/100左右。理论研究表明可左右。理论研究表明可知，膜的透过速率与膜的厚度成反比。而用知，膜的透过速率与膜的厚度成反比。而用LS法法制备表面层小于制备表面层小于0.1m的膜极为困难。为此，发展的膜极为困难。为此，发展了了复合制膜工艺复合制膜工艺，其方框图如图，其方框图如图3所示。所示。3. 复合制膜工艺复合制膜工艺多孔支持膜多孔支持膜涂覆涂覆交联交联加热加热形成超薄膜形成超薄膜亲水性高分子溶液的涂覆

23、亲水性高分子溶液的涂覆复合膜复合膜形成超薄膜的溶液形成超薄膜的溶液交联剂交联剂 复合制膜工艺流程框图复合制膜工艺流程框图 取颗粒大小一定的膜材料细粉置于一定的模具内，取颗粒大小一定的膜材料细粉置于一定的模具内，严格控制温度和压力严格控制温度和压力，使细粒子的表面由软变熔，进而，使细粒子的表面由软变熔，进而互相黏结而形成多孔体，最后经机械加工即得。互相黏结而形成多孔体，最后经机械加工即得。 制膜过程中常加入另一种制膜过程中常加入另一种不相熔合的添加剂不相熔合的添加剂，待烧，待烧结完成后，再从膜内萃取出。结完成后，再从膜内萃取出。4. 烧结法烧结法 将晶体聚烯烃在低温熔融温度下挤压成膜，然后延伸将

24、晶体聚烯烃在低温熔融温度下挤压成膜，然后延伸得到高的熔融应力，在无张力条件下退火，拉伸即得。得到高的熔融应力，在无张力条件下退火，拉伸即得。6. 拉伸拉伸法法5. 核径迹核径迹法法 将将515m薄膜于放射性物质下接受粒子照射，使高薄膜于放射性物质下接受粒子照射，使高分子主干的分子主干的化学键断裂形成径迹化学键断裂形成径迹。再将照射的膜用。再将照射的膜用酸碱腐酸碱腐蚀蚀，使材料刻蚀形成垂直孔道。，使材料刻蚀形成垂直孔道。（五）（五） 膜的保存膜的保存 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形微生物、水解、冷冻对膜的

25、破坏和膜的收缩变形。 微生物的破坏微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；主要发生在醋酸纤维素膜； 而而水解和冷冻水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温破坏则对任何膜都可能发生。温度、度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。 膜的收缩膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。收主要发生在湿态保存时的失水。收缩变形使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，缩变形使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时还会造成膜的破裂。当严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度溶液接膜与高浓度溶液接触触时，由于膜中水

26、分急剧地向溶液中扩散而失水，时，由于膜中水分急剧地向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。也会造成膜的变形收缩。u 膜分离是借助于膜而实现各种分离的过程。膜分离是借助于膜而实现各种分离的过程。u 膜分离是利用天然或人工合成的，具有膜分离是利用天然或人工合成的，具有选择透过性选择透过性的的薄膜，以薄膜，以外界能量或化学位差外界能量或化学位差为推动力，对双组分或为推动力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。多组分体系进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。u 分离用的膜具有分离用的膜具有选择渗透性选择渗透性，也就是说，膜只能使，也就是说，膜只能使某某些分子通过些分子通过，这对生物工业

27、具有重要的意义，膜可以，这对生物工业具有重要的意义，膜可以有效地把发酵液中的有效成分与其他成分分开。有效地把发酵液中的有效成分与其他成分分开。（六）膜分离技术在分离工程中的作用（六）膜分离技术在分离工程中的作用u 分离物质过程中分离物质过程中不涉及相变，对能量要求低不涉及相变，对能量要求低，其费用约，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/31/31/81/8；u 条件一般都较温和条件一般都较温和 是生化物质分离的合适方式：是生化物质分离的合适方式：u 无化学变化无化学变化 典型的物理分离过程，不用化学试剂和添典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染；加剂，产品不

28、受污染；u 选择性好选择性好 可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能；无法取代的卓越性能；u 适应性强适应性强 处理规模可大可小，可以连续也可以间歇进处理规模可大可小，可以连续也可以间歇进行，易于自动化。行，易于自动化。 1. 膜分离技术的优点膜分离技术的优点2. 存在的问题存在的问题（1）在操作中膜面会）在操作中膜面会发生污染发生污染，使膜性能降低，故有，使膜性能降低，故有 必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法；必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法；（2）从目前获得的膜性能来看，其）从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐药性、耐热性、

29、 耐溶剂能力都是有限的耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限；，故使用范围受限；（3）单独采用膜分离技术效果有限单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜，因此往往都将膜 分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。 在一个容器中，用膜把它隔成两部分，膜的两侧是在一个容器中，用膜把它隔成两部分，膜的两侧是浓度不同的溶液，通常小分子的溶剂透过膜向稀溶液侧移动。浓度不同的溶液，通常小分子的溶剂透过膜向稀溶液侧移动。 渗析渗析( (水分、小分子溶质）水分、小分子溶质）渗透渗透（仅水分）（仅水分）（一）膜分离过程的机理（一）膜分离过程的机理二、二、膜的基本理论膜的基本理论 为

30、热力学为热力学“下坡下坡”过程，其过程，其中中膜的作用就像是一物理的膜的作用就像是一物理的平板屏平板屏障障。所有通过膜的组分均。所有通过膜的组分均以化学以化学势梯度为推动力势梯度为推动力，可以是膜两侧，可以是膜两侧的的压力差压力差、浓度差浓度差或或电势差电势差。( (a) )被动传递被动传递1. 膜分离过程的基本传质形式膜分离过程的基本传质形式 各组分通过膜的各组分通过膜的推动力推动力仍是仍是膜两侧的化学膜两侧的化学势梯度势梯度。组分由特定的。组分由特定的载体载体带人膜中，具有高带人膜中，具有高选择性的被动传递。选择性的被动传递。 ( (b) )促进传递促进传递推动力是由推动力是由膜内某化学膜

31、内某化学反应反应提供提供，主要存在于主要存在于生命膜生命膜。( (c) )主动传递：主动传递：( (1) )膜过程中的物质传递膜过程中的物质传递 ( (用典型的非对称膜为例用典型的非对称膜为例) )2. 膜分离过程的机理膜分离过程的机理主流体系区间主流体系区间( () ) 边界层区间边界层区间( () ) 表面区间表面区间( () )表皮层区间表皮层区间多孔支撑区间多孔支撑区间 表面区间表面区间( () ) 边界层区间边界层区间( () ) 主流体区间主流体区间( () )主流体系区间主流体系区间( () )：溶质的浓度均匀溶质的浓度均匀，垂直于膜表，垂直于膜表 面的方向无浓度梯度。面的方向无

32、浓度梯度。 边界层区间边界层区间( () )：有有浓度极化浓度极化现象，是造成膜或膜现象，是造成膜或膜 体系效率下降的主要因素。体系效率下降的主要因素。 表面区间表面区间( () )：溶质扩散的同时溶质扩散的同时有对流现象有对流现象；溶质；溶质 吸附表面而溶入膜中。在膜的致密表层靠近边界吸附表面而溶入膜中。在膜的致密表层靠近边界 的溶质浓度比在溶液中边界层的溶质浓度低得的溶质浓度比在溶液中边界层的溶质浓度低得多多。表皮层区间：表皮层区间：非对称膜皮层的特征是对非对称膜皮层的特征是对溶质的溶质的 脱除脱除 性性。愈薄愈好，可增加膜的渗透率。愈薄愈好，可增加膜的渗透率。 溶质和渗透物质的传递是以溶

33、质和渗透物质的传递是以分子扩散分子扩散为主。为主。 多孔支撑区间：多孔支撑区间：主要对表皮层起支撑作用，主要对表皮层起支撑作用， 而对渗透物质的流动而对渗透物质的流动有一定的阻力有一定的阻力。 表面区间表面区间( () )：此区间相似于此区间相似于中所描述的区间，中所描述的区间， 溶质在产品边膜内的浓度与离开膜流入低压边流溶质在产品边膜内的浓度与离开膜流入低压边流 体中的浓度几乎相等。体中的浓度几乎相等。 边界层区间边界层区间( () )：此区间与此区间与中区间相似，物质中区间相似，物质 扩散方向与膜垂直。但扩散方向与膜垂直。但无浓差极化现象无浓差极化现象，浓度，浓度 随流动方向而降低。随流动

34、方向而降低。 主流体区间主流体区间( () )：此区间相似于此区间相似于 ，溶质浓度稳溶质浓度稳 定定，垂直于膜表面的方向，垂直于膜表面的方向无浓度梯度无浓度梯度。 ( (2) )孔模型孔模型 描绘描绘微孔过滤、超滤微孔过滤、超滤等过程所用的高孔率膜等过程所用的高孔率膜。 以以压力为推动力压力为推动力的膜分离技术，的膜分离技术，按不同按不同膜孔径膜孔径来来选择分离溶液中的微粒或大分子选择分离溶液中的微粒或大分子，比膜孔小的物质和，比膜孔小的物质和溶剂溶剂( (水水) )一起运过膜而较大的物质则被截留。一起运过膜而较大的物质则被截留。 溶剂的渗透流率取决于溶剂的渗透流率取决于膜的孔隙率、孔径、溶

35、液的膜的孔隙率、孔径、溶液的粘度、溶剂在膜中的扩散曲折途径和膜上、下游压力粘度、溶剂在膜中的扩散曲折途径和膜上、下游压力差。差。溶液通量溶液通量 溶液通量：溶液通量： 膜的孔隙率膜的孔隙率 d 圆柱型孔道的直径圆柱型孔道的直径(m) L 膜的有效厚度，为扩散曲折率膜的有效厚度，为扩散曲折率 膜厚膜厚( m) p膜两侧压力差膜两侧压力差(kPa) 溶液的粘度溶液的粘度(Pas)通量和压力成正比，和粘度成反比。通量和压力成正比，和粘度成反比。 反渗透膜上的微孔孔径约为反渗透膜上的微孔孔径约为 2nm，而无机盐，而无机盐离子的直径仅为离子的直径仅为0.10.3nm，水合离子的直径，水合离子的直径为为

36、0.30.6nm，明显小于孔径，明显小于孔径，分子筛分分子筛分原理原理无法解释该分离现象。无法解释该分离现象。问 题( (3) )溶解溶解扩散模型扩散模型 溶解扩散模型：膜是无孔的溶解扩散模型：膜是无孔的“完整的膜完整的膜”。 在均相的，高选择性的膜（如反渗透膜）中，在均相的，高选择性的膜（如反渗透膜）中，溶质和溶剂都能溶解于均质的非多孔膜表面，然后溶质和溶剂都能溶解于均质的非多孔膜表面，然后在在化学势化学势推动下扩散通过膜，再从膜下游解吸。推动下扩散通过膜，再从膜下游解吸。 物质的渗透能力，不仅取决于物质的渗透能力，不仅取决于扩散系数扩散系数，而且，而且还决定于物质还决定于物质在膜中的溶解度

37、在膜中的溶解度。溶剂质量通量：溶剂质量通量：Jl = Al( (p- p渗渗) ) Al溶液溶液渗透系数；渗透系数； p膜上下游压力差；膜上下游压力差； p渗渗渗透压。渗透压。溶质质量通量：溶质质量通量：J2 = -Bc c膜厚乘两边浓度差；膜厚乘两边浓度差； B含膜厚、分配、扩散系数含膜厚、分配、扩散系数 当压力升高对，溶剂质量通量线性增加，但当压力升高对，溶剂质量通量线性增加，但 溶质通常与压力无关，因而透过液浓度降低。溶质通常与压力无关，因而透过液浓度降低。( (4) )优先吸附优先吸附毛细管流动模型毛细管流动模型 溶解溶解扩散模型适合无机盐的反渗透过程，但扩散模型适合无机盐的反渗透过程

38、，但对对有机物常不能适用有机物常不能适用。当压力升高对，某些有机物透过。当压力升高对，某些有机物透过液浓度反而升高。液浓度反而升高。 膜的表面如对料液中某一组分（有机物）的吸附膜的表面如对料液中某一组分（有机物）的吸附能力较强，则该组分就在膜面上形成一层吸附层。在能力较强，则该组分就在膜面上形成一层吸附层。在压力下通过毛细管。压力下通过毛细管。 例如用醋酸纤维膜处理例如用醋酸纤维膜处理 氯酚溶液时，由于后者氯酚溶液时，由于后者的亲水性，使透过液中的浓度反而增大。的亲水性，使透过液中的浓度反而增大。u优先被吸附的组分在膜面上形成一层吸附层，吸附优先被吸附的组分在膜面上形成一层吸附层，吸附力弱的组

39、分在膜上浓度急骤下降，在外压作用下，力弱的组分在膜上浓度急骤下降，在外压作用下，优先被吸附的组分通过膜毛细孔而透过膜。优先被吸附的组分通过膜毛细孔而透过膜。 u由由Sourirajan于于1963年建立。年建立。u他认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有他认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。一定亲水性，而对盐类有一定排斥性质。u在膜面上始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个在膜面上始终存在着一层纯水层，其厚度可为几个水分子的大小水分子的大小。在压力下，就可连续地使纯水层流。在压力下，就可连续地使纯水层流经毛细孔。经毛细孔。u与与膜表面化学性质膜表面化

40、学性质和和孔结构孔结构等多种因素有关等多种因素有关。膜表面对水的优先吸附压力压力主体溶液主体溶液界面界面水 在膜表面处的流动如果毛细孔直径恰等于如果毛细孔直径恰等于2倍纯水层的厚度，则可倍纯水层的厚度，则可使纯水的透过速度最大，而又不致令盐从毛细孔使纯水的透过速度最大，而又不致令盐从毛细孔中漏出，即同时达到最大程度的脱盐。中漏出，即同时达到最大程度的脱盐。（二）膜的性能、参数（二）膜的性能、参数孔径：孔径：有最大孔径和平均孔径，它们都在一定程度上有最大孔径和平均孔径，它们都在一定程度上 反映了孔的大小，但各有其局限性。反映了孔的大小，但各有其局限性。孔径分布：孔径分布：指膜中一定大小的孔的体积

41、占整个孔体积指膜中一定大小的孔的体积占整个孔体积 的百分数。由此可以判别膜的好坏，即的百分数。由此可以判别膜的好坏，即孔径分孔径分 布窄的膜比孔径分布宽的膜要好。布窄的膜比孔径分布宽的膜要好。孔隙度：孔隙度：指整个膜中孔所占的体积百分数。指整个膜中孔所占的体积百分数。 孔径的测定可用孔径的测定可用压汞法、泡压法、电镜观测法压汞法、泡压法、电镜观测法等等1. 孔道特征孔道特征泡压法泡压法 将膜表面覆盖一层溶剂，从下面通入空气，逐渐将膜表面覆盖一层溶剂，从下面通入空气，逐渐增大空气的压力，当有稳定的气泡冒出时，称为泡点增大空气的压力，当有稳定的气泡冒出时，称为泡点，即可计算出孔径：，即可计算出孔径

42、： d=4cos/ d孔径（孔径（mm） 液体表面张力（液体表面张力（N/m） 液体与固体间的接触角液体与固体间的接触角 泡点压力（泡点压力（MPa）2. 水通量水通量水通量：水通量：每单位时间内通过单位膜面积的水体积流量，每单位时间内通过单位膜面积的水体积流量， 也叫也叫透水率，即水透过膜的速率透水率，即水透过膜的速率。 其大小取决于膜的其大小取决于膜的物理特性物理特性( (如厚度、化学成分、孔如厚度、化学成分、孔隙度隙度) )和和系统的条件系统的条件( (如温度、膜两侧的压力差、接触膜的如温度、膜两侧的压力差、接触膜的溶液的盐浓度及料液平行通过膜表面的速度溶液的盐浓度及料液平行通过膜表面的

43、速度) )。 在实际使用中，水通量将很快降低，在实际使用中，水通量将很快降低，通量决定于通量决定于膜表面状态。膜表面状态。3. 截留率和截断分子量截留率和截断分子量截留率：截留率：是指对一定相对分子质量的物质，膜能截留的程度。是指对一定相对分子质量的物质，膜能截留的程度。 = 1 - Cp / CB Cp透过液浓度；透过液浓度； CB 截留液浓度。截留液浓度。 如如 1，则，则Cp 0，表示溶质全部被截留；，表示溶质全部被截留； 如如 0，则，则Cp CB，表示溶质能自由透过膜。，表示溶质能自由透过膜。 截断曲线：截断曲线：截留率与相对分子质量之间的关系。截留率与相对分子质量之间的关系。 截断

44、分子量截断分子量( (MWCO) )：定义为相当于一定截留率定义为相当于一定截留率( (通常通常为为90或或95) )的相对分子质量。的相对分子质量。 影响截留率的因素：影响截留率的因素： （1）溶质分子的大小）溶质分子的大小 （2）分子的形状）分子的形状 （3）吸附作用）吸附作用 （4）其他高分子溶质的影响）其他高分子溶质的影响 （5）其他因素）其他因素较好的膜截断曲线陡直，可使不同相对分子质量的较好的膜截断曲线陡直，可使不同相对分子质量的溶质完全分离，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。溶质完全分离，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。截留率越高，截断分子量的范围越窄的膜越好截留率越高，截断分子量

45、的范围越窄的膜越好（三）膜的使用寿命（三）膜的使用寿命1膜的压密作用膜的压密作用 控制操作压力和温度，改进膜结构。控制操作压力和温度，改进膜结构。2膜的水解作用膜的水解作用 控制进料控制进料pH和温度。和温度。3浓差极化浓差极化 造成截留率、水通量降低，结垢阻塞。造成截留率、水通量降低，结垢阻塞。（1 1）浓差极化定义）浓差极化定义 在膜分离操作中，所有溶质均被透过在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶液传送到膜表面上，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。这种在膜表面附近浓度高于主体浓升高。这种在膜表面附

46、近浓度高于主体浓度 的 现 象 称 为度 的 现 象 称 为 浓 度 极 化 或 浓 差 极 化浓 度 极 化 或 浓 差 极 化( (concentration polarization) )。（2 2）浓差极化特性）浓差极化特性u 它是一个它是一个可逆过程可逆过程。只有在。只有在膜过程运行膜过程运行中产中产 生存在，停止运行，浓差极化逐渐消失。生存在，停止运行，浓差极化逐渐消失。u 它与它与操作条件操作条件相关，可通过降低膜两侧压相关，可通过降低膜两侧压 差，减小料液中溶质浓度，改善膜面流体差，减小料液中溶质浓度，改善膜面流体 力学条件，来减轻浓差极化程度，提高膜力学条件，来减轻浓差极化程

47、度，提高膜 的透过流量。的透过流量。4.膜污染膜污染( (membrane fouling) )u 膜污染：膜污染：膜在使用中，尽管操作条件保持不膜在使用中，尽管操作条件保持不变，但通量仍逐渐降低的现象。变，但通量仍逐渐降低的现象。u 膜与料液中某一溶质的相互作用，或吸附在膜与料液中某一溶质的相互作用，或吸附在膜上的溶质和其它溶质的相互作用而引起的，膜上的溶质和其它溶质的相互作用而引起的，即即产生附着层和堵塞。产生附着层和堵塞。u 与浓差极化的区别与浓差极化的区别？ 膜分离过程中遇到的最大问题是膜污染，膜分离过程中遇到的最大问题是膜污染，膜污染的主要原因来自以下几个方面：膜污染的主要原因来自以

48、下几个方面：凝胶极化引起的凝胶层凝胶极化引起的凝胶层; ;溶质在膜表面的吸附层溶质在膜表面的吸附层; ;膜孔堵塞膜孔堵塞; ; 膜孔内的溶质吸附膜孔内的溶质吸附. .（1）造成膜污染的原因）造成膜污染的原因通量随时间变化的趋势。通量随时间变化的趋势。可以从中区别浓差极化和污染可以从中区别浓差极化和污染造成通量持续下降的原因是膜的污染造成通量持续下降的原因是膜的污染（2）减轻膜污染的方法）减轻膜污染的方法 料液的有效处理：料液的有效处理：预过滤预过滤 改善膜的性质：改善膜的性质：选用高亲水性膜或对膜进行选用高亲水性膜或对膜进行 适当的预处理适当的预处理 改变操作条件：改变操作条件：调节调节pH值

49、值 如何如何防止膜污染防止膜污染以及开发以及开发高效节能的污染清除技术高效节能的污染清除技术是进一步普及膜分离技术的关键之一，也是产学界孜孜是进一步普及膜分离技术的关键之一，也是产学界孜孜以求的目标。研究表明，膜分离过程存在以求的目标。研究表明，膜分离过程存在临界操作压力临界操作压力，在临界压力以下进行膜分离操作，可长时间维持较高的在临界压力以下进行膜分离操作，可长时间维持较高的透过通量透过通量, ,降低对清洗操作的依赖程度，提高膜分离效率。降低对清洗操作的依赖程度，提高膜分离效率。 膜污染不仅造成透过通量的大幅度下降，而且影响膜污染不仅造成透过通量的大幅度下降，而且影响目标产物的回收率。为保

50、证膜分离操作高效稳定地进行，目标产物的回收率。为保证膜分离操作高效稳定地进行，必须对膜进行必须对膜进行定期清洗定期清洗，除去膜表面及膜孔内的污染物，除去膜表面及膜孔内的污染物，恢复膜的透过性能。恢复膜的透过性能。 清洗剂的选择应根据清洗剂的选择应根据膜的性质和污染物的性质膜的性质和污染物的性质而决而决定，使用的清洗剂要具有良好的去污能力，同时又不能定，使用的清洗剂要具有良好的去污能力，同时又不能损害膜的过滤性能。损害膜的过滤性能。（3）膜污染的处理）膜污染的处理 物理清洗方法：物理清洗方法： 加海绵球，增大流速，逆洗，脉冲流动，超声波加海绵球，增大流速，逆洗，脉冲流动，超声波化学清洗方法：化学

51、清洗方法： 起溶解作用的物质起溶解作用的物质：酸、碱、酶，螯合剂，表面活性剂：酸、碱、酶，螯合剂，表面活性剂 起切断离子结合作用的方法起切断离子结合作用的方法：改变离子强度、：改变离子强度、pHpH、电位、电位 起氧化作用的物质起氧化作用的物质：过氧化氢、次氯酸盐：过氧化氢、次氯酸盐 起渗透作用的物质起渗透作用的物质：磷酸盐、聚磷酸盐：磷酸盐、聚磷酸盐 清洗操作是膜分离过程不可缺少的步骤，但清洗清洗操作是膜分离过程不可缺少的步骤，但清洗操作是造成膜分离过程成本增高的重要原因。操作是造成膜分离过程成本增高的重要原因。u 膜分离装置的核心部分是膜组件，即膜的规则排列膜分离装置的核心部分是膜组件，即

52、膜的规则排列u 良好的膜组件具备的条件：良好的膜组件具备的条件：（1）沿膜面的流动情况好，以利于减少浓差极化）沿膜面的流动情况好，以利于减少浓差极化（2）较大的膜面积与压力容器体积比）较大的膜面积与压力容器体积比（3）组件的价格低）组件的价格低（4）清洗和膜的更新方便）清洗和膜的更新方便（5）保留体积小，且无死角）保留体积小，且无死角（一）（一）膜组件的结构和特点膜组件的结构和特点三、三、膜的应用膜的应用 将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称为壳等组装成的一个单元称为膜组件膜组件。膜组件的结。膜组件的结构及型式取决于膜的形状构及型式

53、取决于膜的形状, ,工业上应用的膜组件主工业上应用的膜组件主要有要有: : 中空纤维式中空纤维式 管式管式 螺旋卷式螺旋卷式 板框式板框式膜组件膜组件( (Membrane Module) ) 管式膜组件有管式膜组件有外压式外压式和和内压式内压式两种。两种。 内压式膜组件内压式膜组件，膜被直接浇铸在，膜被直接浇铸在多孔的不锈钢管内多孔的不锈钢管内或用玻璃纤维增强的塑料管内或用玻璃纤维增强的塑料管内。加压的料液流从管内。加压的料液流从管内流过，透过膜的渗透溶液在管外侧被收集。流过，透过膜的渗透溶液在管外侧被收集。 外压式膜组件外压式膜组件，膜则被浇铸在，膜则被浇铸在多孔支撑管外侧面多孔支撑管外侧

54、面。加压的料液流从管外侧流过，渗透溶液则由管外侧渗加压的料液流从管外侧流过，渗透溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支撑管内。透通过膜进入多孔支撑管内。 根据需要设计成根据需要设计成串联或并联装置串联或并联装置。1. 管式管式(Tubular)膜组件膜组件管式膜组件又分为内压式和外压式内压式管式膜组件的内部结构示意图特点特点:v 水力条件好，安装、水力条件好，安装、清洗、维修比较方便。清洗、维修比较方便。v 能耐高压，可以处能耐高压，可以处理高粘度的原水。理高粘度的原水。v 缺点是膜的有效面缺点是膜的有效面积小，装置体积大，积小，装置体积大，而且两端要较多的联而且两端要较多的联结装置。结装置。淡水

55、淡水膜表皮层膜表皮层玻璃纤维管玻璃纤维管进进水水2.中空纤维式中空纤维式( (Hollow Fiber) )组件组件u 中空纤维膜组件是由中空纤维膜制成的。中空纤维膜组件是由中空纤维膜制成的。u 中空纤维外径中空纤维外径50200 m，内径，内径25 42 m。u 将数万至数十万根中空纤维制成膜束，膜束外侧覆以保将数万至数十万根中空纤维制成膜束，膜束外侧覆以保护性格网，内部中间放置供分配原水用的多孔管，膜束护性格网，内部中间放置供分配原水用的多孔管，膜束两端用环氧树脂加固。两端用环氧树脂加固。u 将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在这一侧放置多将其一端切断，使纤维膜呈开口状，并在这一侧放置多孔

56、支撑板。将整个膜束装在耐压筒内。孔支撑板。将整个膜束装在耐压筒内。 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积膜面积比所比所有其他组件有其他组件大大，最高可达到，最高可达到30000m2/m3。中空纤维膜。中空纤维膜组件也分为组件也分为外压式和内压式外压式和内压式。 将大量的中空纤维安装在一个管状容器内，中空纤将大量的中空纤维安装在一个管状容器内，中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端流入，液从中空纤维组件的一端流入， 沿纤维外侧平行于纤沿纤维外侧平行于纤维束流动，透过液则渗透通过

57、中空纤维壁进入内腔，维束流动，透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔，然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出，原液则然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出，原液则从膜组件的另一端流出。从膜组件的另一端流出。Mitsubishi Rayon Hydrophilic Hollow Fiber Membrane 进水浓水浓水透过水透过水多孔进水管多孔进水管浓水出口浓水出口淡水出口淡水出口密封密封中空纤维膜中空纤维膜外径外径50200内径内径2542密封密封耐压容器耐压容器中空纤维反渗透组件简图中空纤维反渗透组件简图中空纤维超滤膜设备中空纤维超滤膜设备 目前，螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种目前，螺旋卷式

58、膜组件被广泛地应用于多种膜分离过程。膜分离过程。 膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通等通过适当的方式被组合在一起，然后将其装入能承过适当的方式被组合在一起，然后将其装入能承受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过受压力的外壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的形式，这类膜组件的内部结构也滤液流动通道的形式，这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式。可被设计成多种不同的形式。3.螺旋卷式螺旋卷式(Spiral Wound)膜组件膜组件密封密封密封密封密封密封螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图螺旋卷式膜组件一个膜叶结构示意图多孔透水材料多孔透水材

59、料膜，上下两层膜，上下两层膜叶膜叶透水网状材料透过水透过水浓浓水水进进水水螺旋卷式膜组件组合示意图螺旋卷式膜组件组合示意图膜组件的组装示意图进进水水口口耐压耐压容器容器连连接接器器膜膜组组件件密密封封圈圈端端盖盖透透过过液液浓浓缩缩液液工业应用的反渗透装置工业应用的反渗透装置 板框式是板框式是最早使用的一种膜组件最早使用的一种膜组件。其设计类似。其设计类似于常规的板框过滤装置，于常规的板框过滤装置， 膜被放置在垫有滤纸的膜被放置在垫有滤纸的多孔的支撑板上，两块多孔的支撑板叠压在一起多孔的支撑板上，两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液流道空间，组成一个膜单元，形成的料液流道空间，组成一个膜单元，

60、单元与单元与单元之间可并联或串联连接。不同的板框式设计单元之间可并联或串联连接。不同的板框式设计的主要差别在于的主要差别在于料液流道料液流道的结构上。的结构上。4.板框式板框式(Plate-and-Frame)膜组件膜组件板框式反渗透膜组件板框式反渗透膜组件装配图装配图进水进水透过水透过水浓缩水浓缩水耐压容器耐压容器透水板透水板半透膜半透膜板框式膜组件工板框式膜组件工作过程示意图作过程示意图特点：特点：结构简单，体积比管结构简单，体积比管式的小。式的小。缺点：缺点：装卸复装卸复杂，单杂，单位体积位体积膜表面膜表面积小。积小。120板式超滤膜装置板式超滤膜装置各种膜组件的传质特性和综合性能的比较