新型节能设备方法学习教案

1、会计学1新型节能设备新型节能设备(shbi)方法方法第一页，共81页。4.3 膜分离膜分离第1页/共80页第二页，共81页。4.3.1 4.3.1 膜分离概念膜分离概念(ginin)(ginin)压压力力第2页/共80页第三页，共81页。(1)(1)膜分离技术发展的历史膜分离技术发展的历史 膜分离技术已被国际上公认为膜分离技术已被国际上公认为2020世纪末至世纪末至2121世纪中期最有发展前途、世纪中期最有发展前途、甚至会导致一次工业革命甚至会导致一次工业革命(gngygmng)(gngygmng)的重大生产技术，所以可的重大生产技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热点。如果将称为前沿技

2、术，是世界各国研究的热点。如果将2020世纪世纪5050年代初视为现年代初视为现代高分子膜分离技术研究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：代高分子膜分离技术研究的起点，截止现在，其发展致可分为三个阶段：5050年代为奠定基础阶段；年代为奠定基础阶段；6060年代和年代和7070年代为发展阶段，年代为发展阶段， 80 80年代至年代至今为发展深化阶段。目前，研制和开发出的分离膜及应用技术有很多种，今为发展深化阶段。目前，研制和开发出的分离膜及应用技术有很多种，如微虑、超虑、反渗透、渗透蒸发等如微虑、超虑、反渗透、渗透蒸发等第3页/共80页第四页，共81页。(2)(2)膜分离膜分离(fnl)

3、(fnl)技术在分离技术在分离(fnl)(fnl)工程中的工程中的重要作用重要作用 膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，对能量要求低，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量量要求低，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量的过程有很大差异；膜分离的条件一般都较温和的过程有很大差异；膜分离的条件一般都较温和(wnh)(wnh)，对于热敏性物质复杂的分离过程很重要，对于热敏性物质复杂的分离过程很重要，这两个因素使得膜分离成为生化物质分离的合适方式。这两个因素使得膜分离成为生化物质分离的合适方式。此外它操作方便、结构紧凑、维修费用低、易于自动此外它操作方便、结构

4、紧凑、维修费用低、易于自动化，因而是现代分离技术中一种效率较高的分离手段，化，因而是现代分离技术中一种效率较高的分离手段，在生化分离工程中具有重要作用。在生化分离工程中具有重要作用。第4页/共80页第五页，共81页。物质的识别与透过；界面；反应场。物质的识别与透过；界面；反应场。物质的识别与透过是使混合物中各组分之间实现分离的内在因物质的识别与透过是使混合物中各组分之间实现分离的内在因素；素；作为界面，膜将透过液和保留液作为界面，膜将透过液和保留液( (料液料液) )分为互不混合的两相；分为互不混合的两相；作为反应场，膜表面从孔内表面含有与特定溶质具有相互作用作为反应场，膜表面从孔内表面含有与

5、特定溶质具有相互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生化反应提高能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生化反应提高膜分离的选择性和分离速度。膜分离的选择性和分离速度。生物分离过程中采用的膜分离法主要是利用物质之间透过性的生物分离过程中采用的膜分离法主要是利用物质之间透过性的差别，而膜材料上固定特殊活性基团，使溶质与膜材料发差别，而膜材料上固定特殊活性基团，使溶质与膜材料发生某种相互作用来提高膜分离性能的功能膜研究也很多，生某种相互作用来提高膜分离性能的功能膜研究也很多，代表了膜分离技术的发展代表了膜分离技术的发展(fzhn)(fzhn)方向。方向。第5页/共80页第六页，共81页。4.3

6、.2 膜的定义膜的定义(dngy)和分类和分类1 1、膜（分离膜）的定义、膜（分离膜）的定义 分离膜可看作是分离两相和作为选择性传递物质的分离膜可看作是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分屏障。它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分离膜绝大多数是固膜。膜可以存在于两流体之间或附离膜绝大多数是固膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上，膜厚度要远小于其比着于支撑体或载体的微孔隙上，膜厚度要远小于其比表面积。表面积。2 2、膜的分类、膜的分类 按膜结构分：有对称膜和不对称膜按膜结构分：有对称膜和不对称膜按膜材料分：有机按膜材料分：有机(yu

7、j)(yuj)膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚四氟砜膜、聚四氟 乙烯膜、聚乙烯膜等乙烯膜、聚乙烯膜等 无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等 按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜膜第6页/共80页第七页，共81页。膜结构膜结构1. 1. 孔道孔道(kngdo)(kngdo)结构结构2. 2. 膜的孔道膜的孔道(kngdo)(kngdo)特性特性3. 3. 水通量水通量第7页/共80页第八页，共81页。膜结

8、构膜结构1.孔道结构 膜的孔道结构因膜材料和制造方法而异。膜的孔道结构对膜的透过通量、耐污染能力等操作性能具有重要影响。 早期的膜多为对称膜(symmetric membrane)，即膜截面的膜厚方向上孔道结构均匀。对称膜的传质阻力大，透过通量低，并且容易污染，清洗困难。 60年代开发的不对称膜解决了上述对称膜的弊端，从而开创了膜分离技术发展的新篇章。不对称膜(asymmetric membrane)主要由起膜分离作用的表面活性层(0.20.5）和起支撑强化作用的惰性层(50100m)构成。惰性层孔径很大，对透过流体无阻力，由于不对称膜起膜分离作用的表面活性层很薄，孔径微细，因此(ync)透过

9、通量大、膜孔不易堵塞、容易清洗。日前的超滤和反渗透膜多为不对称膜。 高分子微滤膜以对称膜为主。新型无机陶瓷微滤膜多为不对称膜。第8页/共80页第九页，共81页。膜结构膜结构对称(duchn)膜不对称(duchn)膜第9页/共80页第十页，共81页。膜结构膜结构2.2.膜的孔道特性膜的孔道特性 膜的孔道特性包括孔径、孔径分布和孔隙率。超滤和膜的孔道特性包括孔径、孔径分布和孔隙率。超滤和微滤膜的孔径、孔径分布和孔隙率可通过微滤膜的孔径、孔径分布和孔隙率可通过(tnggu)(tnggu)电电子显微镜直接观察测定。子显微镜直接观察测定。Millipore公司公司PTGC超滤膜超滤膜的孔径的孔径(kng

10、jng)分布分布第10页/共80页第十一页，共81页。膜结构膜结构3. 水通量水通量 水通量是在一定的条件下水通量是在一定的条件下(一般压力一般压力(yl)为为0.1MPa，温度为，温度为20度度)通过测量透过一定量纯水所需的时间来测定。通过测量透过一定量纯水所需的时间来测定。第11页/共80页第十二页，共81页。第12页/共80页第十三页，共81页。第13页/共80页第十四页，共81页。n在操作(cozu)中膜面会发生污染，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;n从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限;n单独采用膜分离技术效果有限，因此

11、往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。第14页/共80页第十五页，共81页。膜膜 过过 程程 分离机理分离机理 分离对象分离对象 孔径（孔径（nm）粒子过滤粒子过滤 体积大小体积大小(dxio) 固体粒子固体粒子 10000微微 滤滤 体积大小体积大小(dxio) 0.0510m的固体粒子的固体粒子 5010000超超 滤滤 体积大小体积大小(dxio)10001000000 道尔顿道尔顿 250 的大分子，胶体的大分子，胶体纳纳 滤滤 溶解扩散溶解扩散 离子、分子量离子、分子量100的有机物的有机物 2反反 渗渗 透透 溶解扩散溶解扩散 离子、分子量离子、分子量100的有机物的有机物 0.5渗透蒸发渗透蒸发 溶解扩散溶解扩散 离子、分子量离子、分子量100的有机物的有机物 CO2COCH4N2H2。在PSA法脱碳装里中，采用对CO2具有良好吸附和解吸性能的吸附剂。当变换气在一定压力下通过吸附床层时，吸附剂将选择吸附强吸附质CO2，而难吸附组分如H2、N2、CH4、CO等从吸附塔出口端排出，作为脱除了CO2的气体输出。第79页/共80页第八十页，共81页。NoImage内容(nirng)总结会计学。作为界面，膜将透过