特殊精馏演示文稿

特殊精馏演示文稿目前一页\总数一百四十六页\编于十六点1.1

恒沸精馏（共沸精馏）1.1.1恒沸现象对于非理想溶液，在汽化时出现气液相组成相同的现象（在相图中平衡线与对角线相交，此时

y=x）。xy目前二页\总数一百四十六页\编于十六点1.1.2恒沸精馏基本原理（1）当物料的α12≈1时，选择加入一种恒沸剂，使α12增大；（2）该恒沸剂能与物料中的一个或多个组分形成恒沸物；（3）该恒沸物应为物系的最低恒沸物或最高恒沸物。目前三页\总数一百四十六页\编于十六点1.1.3恒沸精馏流程（1）变压精馏：图1-5，图1-6。（2）二元非均相恒沸精馏：图1-7。（3）三元非均相恒沸精馏：图1-8。（4）二元均相恒沸精馏：图1-9。目前四页\总数一百四十六页\编于十六点1.1.4恒沸精馏参数计算

1.恒沸剂用量的确定图解法——三角相图SABFDP2.恒沸剂的加入位置由恒沸剂的挥发性大小（沸点高低）决定。原料F组成：单位进料F中恒沸剂S的适宜用量：恒沸物D组成：xA=FB/ABxB=AF/ABS

=(PF/PS)FS/A

=AD/DSQQ’RR’目前五页\总数一百四十六页\编于十六点1.1.5恒沸剂的选择理想的恒沸剂应具备以下性质：（1）能与被分离组分形成最低或最高恒沸物；（2）恒沸剂容易分离和回收；（3）用量少，汽化潜热低；（4）热稳定性好，不与其他组分起化学反应；（5）无毒，无腐蚀性；（6）价廉易得。目前六页\总数一百四十六页\编于十六点1.2

萃取精馏1.2.1特点（1）通过加入某种溶剂S(萃取剂)，使αS>α；

图1-17(a)（2）所加溶剂不与被分离组分形成恒沸物；（3）所加溶剂的沸点比所有组分的沸点高。1.2.2基本流程

图1-18A,BBASS图1-19图1-20目前七页\总数一百四十六页\编于十六点1.2.3溶剂的选择（1）能明显改变原组分的相对挥发度；（2）溶剂沸点足够高，不与原组分形成共沸物，溶剂易于回收。（3）溶剂与原组分有较大互溶性，溶剂流动性好。（4）良好的热稳定性和化学稳定性。（5）安全无毒，无腐蚀性。（6）价廉，易得。目前八页\总数一百四十六页\编于十六点1.2.4萃取精馏与恒沸精馏的区别（1）物质媒介的作用原理不同：恒沸剂与被分离组分形成恒沸物，而萃取剂不形成恒沸物；（2）物质媒介的加入量不同：恒沸剂的加入量受恒沸组成限制，而萃取剂的用量范围较宽（xS=0.5~0.9）；（3）能耗不同：萃取精馏一般能耗较小；（4）物质媒介进塔位置不同：萃取剂要求在靠近塔顶部位加入，而恒沸剂则依据其挥发性大小（沸点高低）决定其加入位置。目前九页\总数一百四十六页\编于十六点1.3

加盐精馏1.3.1盐效应对气液平衡的影响盐效应：改变溶液的熔点沸点、溶解度、蒸汽压、气液相平衡等。图1-26、图1-27：加盐对气液平衡线的影响盐浓度越高，盐效应越明显1.3.2加盐精馏流程（1）溶盐精馏图1-28溶盐精馏的特点（2）加盐萃取精馏图1-30特点目前十页\总数一百四十六页\编于十六点1.4

水蒸气精馏

1.4.1塔釜蒸汽蒸馏

图1-31

优点

1.4.2塔釜内水-有机溶液蒸馏适用于与水不互溶的高沸点混合物的分离，可降低体系的沸点。

图1-32

水蒸气精馏的应用目前十一页\总数一百四十六页\编于十六点1.5

反应精馏

1.5.1反应-精馏

——以化学反应促进精馏实例：利用活性金属与芳香烃异构体的选择性反应来精馏分离间二甲苯和对二甲苯图1-331.5.2精馏-反应

——以精馏促进化学反应实例：乙酸乙酯的合成图1-35目前十二页\总数一百四十六页\编于十六点1.6

分子蒸馏1.6.1基本原理利用不同分子的运动平均自由程的差异来分离不同组分。平均自由程：一段时间内的分子在两次碰撞间的路程。图1-36分子蒸馏的特点：1.操作温度低于物料沸点2.压强小3.受热时间短目前十三页\总数一百四十六页\编于十六点第2章特殊萃取2.1化学萃取2.4双水相萃取2.2超临界萃取2.5凝胶萃取2.3液膜分离2.6反胶团萃取目前十四页\总数一百四十六页\编于十六点2.2超临界流体萃取2.2.1超临界流体

1.定义超临界流体临界点升华线熔点线沸点线Tp2.性质（表2-2）

密度接近液体，粘度接近气体，扩散系数介于二者之间。目前十五页\总数一百四十六页\编于十六点3.特点

传质速率高，溶解能力强，萃取平衡快。pρT1T2TcT3T1>T2>Tc>T3等温线气液共存区CO2的p~ρ图③①②目前十六页\总数一百四十六页\编于十六点2.2.2超临界萃取的基本原理和原则流程压缩器压缩升温

T2→T1冷却T1→T2

恒压萃取超临界流体萃取产物萃余物原料萃取器恒温减压溶剂分离溶剂补充溶剂分离器①②③目前十七页\总数一百四十六页\编于十六点2.2.3超临界萃取的特点1.超临界流体密度与液体相近，同时又具有近似于气体的扩散能力，比一般溶剂传质速率高，溶解能力强，萃取平衡快。2.超临界萃取的控制参数主要是压力和温度，萃取过程操作容易控制。3.在接近临界点处，温度、压力的微小变动都会使流体的溶解能力发生明显改变，因此萃取后溶质与溶剂易于分离。目前十八页\总数一百四十六页\编于十六点2.2.3超临界萃取的特点4.超临界萃取过程要求在高压下进行，设备投资费用较高。5.超临界状态下物质的非理想性较强，物性参数较缺乏，相平衡关系复杂，工艺设计难度较大。目前十九页\总数一百四十六页\编于十六点2.2.4超临界萃取在工业上的应用1.石油化工：渣油脱沥青2.食品医药：咖啡豆脱除咖啡因可可豆中提取可可脂木浆废液中提取香草醛从啤酒花、胡椒、肉豆蔻中提取有效成分3.环境保护：三废处理目前二十页\总数一百四十六页\编于十六点2.3

液膜分离技术2.3.1基本原理和液膜形式三相体系：原料液→膜液→接受液具有平衡分离（萃取）特征，非典型的速率分离。1.乳状液膜：由内包相、膜相、连续相（外相）组成乳状液滴。图2-16（a）2.支撑液膜：由固体多孔支撑材料浸润膜液而成。图2-16（b）目前二十一页\总数一百四十六页\编于十六点2.3.2液膜分离传质机理图2-17：（1）选择性渗透；（2）滴内反应；（3）液相反应；（4）萃取和吸附。目前二十二页\总数一百四十六页\编于十六点2.3.3液膜分离工艺流程1.间歇式2.连续式：图2-23

以转盘塔取代混合槽和沉降槽，进行连续逆流接触传质分离。内相液膜液制乳混合原料液沉降破乳内相液残液（外相）目前二十三页\总数一百四十六页\编于十六点2.3.4液膜分离影响因素

1.膜液的性质：稳定性：与内外相不互溶；维持液膜不破裂（加表面活性剂）。对溶质的选择性（溶解性）：添加传递载体。传质速率：膜液的粘度（图2-19）、扩散系数；添加表面活性剂的影响（表2-5）。目前二十四页\总数一百四十六页\编于十六点2.3.4液膜分离影响因素2.搅拌速度（1）制乳（2）混合槽：最佳转速（图2-21）。3.接触时间4.料液浓度5.操作温度目前二十五页\总数一百四十六页\编于十六点2.4

膜萃取2.4.1膜萃取的优点1.不需要两相分散接触2.对萃取剂的物性要求不高3.没有返混和液泛影响4.可实现同级萃取反萃过程（图2-36）目前二十六页\总数一百四十六页\编于十六点2.5

双水相萃取2.5.1双水相现象2.5.2双水相系统的类型

1.非离子型聚合物/非离子型聚合物/水

2.聚电解质/非离子型聚合物/水

3.聚电解质/聚电解质/水

4.高聚物/无机盐/水

5.高聚物/低分子量有机物/水目前二十七页\总数一百四十六页\编于十六点2.5.3双水相萃取原理在成相条件下，溶质在两水相间存在分配差异。体系总组成足够大时，体系可分出上相与下相。2.5.4双水相萃取的特点1.适用于生物大分子的分离2.可在非均相直接分离3.设备结构简单，操作方便目前二十八页\总数一百四十六页\编于十六点第3章吸附3.1概述3.4固定床吸附3.2吸附平衡3.5移动床吸附3.3吸附速率3.6模拟移动床目前二十九页\总数一百四十六页\编于十六点3.1

概述3.1.1吸附过程

吸附：固体多孔物质表面对流体物质的作用

吸附剂(固相)吸附质(气或液相)解吸(脱附、再生)：吸附的逆过程吸附物理吸附化学吸附｛作用力：主要是范德华力可形成多分子层吸附｛可逆不可逆作用力：离子键、氢键、配位键作用力:共价键｝形成单分子层吸附目前三十页\总数一百四十六页\编于十六点3.1.2吸附剂固相吸附剂的性能要求：1.比表面积大；2.孔径范围窄；3.化学稳定性和热稳定性好；4.机械强度高，耐磨损。

目前三十一页\总数一百四十六页\编于十六点常用吸附剂：1.硅胶：比表面积800m2/g，孔径10~400Å2.活性氧化铝：比表面积300m2/g，孔径20~50Å3.活性炭：比表面积300~1200m2/g，孔径

10~1000Å4.天然粘土：硅藻土、漂白土等。比表面积

~250m2/g5.合成树脂：聚苯乙烯,聚丙烯胺,聚丙烯酸酯等。6.分子筛：比表面积600~1000m2/g，孔径3~10Å目前三十二页\总数一百四十六页\编于十六点3.1.3吸附分离操作方式1.间歇式操作：固定床吸附搅拌槽吸附2.连续式操作：移动床吸附模拟移动床吸附目前三十三页\总数一百四十六页\编于十六点3.1.4吸附分离技术特点（1）对吸附质选择性高，专一性强。（2）吸附平衡快。（3）操作条件温和，能耗小。局限性：（1）吸附容量小。（2）固体吸附剂不利于装填、输送。3.1.5吸附分离技术的工业应用表3-1吸附分离的工业应用实例目前三十四页\总数一百四十六页\编于十六点3.2吸附平衡

相平衡：吸附相(固定相)与流体相(流动相)吸附等温线图3-1：吸附量w~吸附质浓度c(或分压p)wc优惠型吸附等温线线性吸附等温线非优惠型吸附等温线目前三十五页\总数一百四十六页\编于十六点3.2.1气相单组份吸附平衡图3-2：温度T一定时，组分的气相分压p

p↗，则吸附量w↗；p一定时，T↗则w↘。3.2.2气相两组份吸附平衡图3-4：氧氮混合气吸附的三角形相图在R点(流动相)与E点(固定相)上氧、氮的比例有差异，即相对吸附度α≠1。目前三十六页\总数一百四十六页\编于十六点3.4

固定床吸附3.4.1固定床吸附器的操作特性

1.穿透曲线：

y0

yb

流出物组成

θ目前三十七页\总数一百四十六页\编于十六点2.吸附负荷曲线θb——穿透点θbθb床层长度Lw目前三十八页\总数一百四十六页\编于十六点3.吸附等温线对吸附波的影响(a)优惠吸附等温线(b)线性吸附等温线(c)非优惠吸附等温线c

——流动相中吸附质浓度q

——吸附量z

——床层长度（吸附床利用率较高）目前三十九页\总数一百四十六页\编于十六点3.4.2固定床吸附的特点1.设备结构简单，操作方便；2.床层装填细密，吸附剂分布均匀；3.操作不连续，产品质量不稳定；4.处理能力小，生产效率低，吸附剂用量大。目前四十页\总数一百四十六页\编于十六点3.4.3吸附剂的再生1.高温解吸：图3-182.惰性介质解吸：图3-193.置换解吸：图3-204.低压解吸：图3-21目前四十一页\总数一百四十六页\编于十六点3.4.4固定床吸附流程：变温吸附循环特点：低温吸附，高温再生。

1.双器流程：图3-26目前四十二页\总数一百四十六页\编于十六点2.串联流程：图3-27可消除单个吸附器的未饱和区，提高床层利用率目前四十三页\总数一百四十六页\编于十六点3.并联流程：图3-28目前四十四页\总数一百四十六页\编于十六点3.4.5变温吸附特点优点：

1.利用再生气体加热床层，升温速度快；

2.通过温度调节吸附和再生，操控简单；缺点：

3.再生过程较长；

4.热量消耗较大。目前四十五页\总数一百四十六页\编于十六点3.5

移动床吸附

1.特点优点：能克服固定床的缺点，可连续操作，生产效率高，产品质量稳定，吸附剂用量少。缺点：动力消耗大，吸附剂磨损严重，产品纯度低。目前四十六页\总数一百四十六页\编于十六点2.流程（1）以加热方式解吸的气体移动床吸附分离装置目前四十七页\总数一百四十六页\编于十六点2.流程（2）用解吸剂来解吸的液体移动床吸附分离过程（图3-34）目前四十八页\总数一百四十六页\编于十六点3.移动床吸附基本原理目前四十九页\总数一百四十六页\编于十六点3.6

模拟移动床吸附1.特点：同时兼有固定床和移动床的优点。2.应用举例：分离混合二甲苯石油C8馏分催化重整混合C8芳烃：乙基苯（136.19℃）邻二甲苯（144.41℃）间二甲苯（139.10℃）对二甲苯（138.35℃）吸附分离对二甲苯目前五十页\总数一百四十六页\编于十六点3.操作原理

（图3-35）目前五十一页\总数一百四十六页\编于十六点旋转阀（定子）A+BA+DB+DD246181239目前五十二页\总数一百四十六页\编于十六点旋转阀（转子）361523目前五十三页\总数一百四十六页\编于十六点第4章离子交换4.1离子交换树脂4.3工艺过程与设备4.2基本原理4.4工业应用目前五十四页\总数一百四十六页\编于十六点4.1离子交换树脂4.1.1种类（1）强酸型阳离子交换树脂（2）弱酸型阳离子交换树脂（3）强碱型阴离子交换树脂（4）弱碱型阴离子交换树脂目前五十五页\总数一百四十六页\编于十六点4.1.2物理化学性质（1）交联度（2）粒度（3）亲水性（4）密度（5）溶胀性（6）稳定性（7）交换容量（8）选择性目前五十六页\总数一百四十六页\编于十六点4.2基本原理离子交换平衡｛化学平衡相平衡目前五十七页\总数一百四十六页\编于十六点4.3离子交换工艺过程与设备4.3.1离子交换过程的化学基础发生在交换基团上的各种化学反应，其本质都属于带同性电荷的离子间的置换过程。（1）分解盐的反应（2）中和反应（3）离子交换反应目前五十八页\总数一百四十六页\编于十六点4.3.2离子交换过程的基本步骤（1）交换：RB+A→RA+B（2）再生：RA+B→RB+A（3）清洗：洗去流动相中的A和B目前五十九页\总数一百四十六页\编于十六点4.3.3典型工艺流程与吸附分离流程相似图4-3：交换→再生图4-4复床：两种树脂串联图4-5混合床：两种树脂混合目前六十页\总数一百四十六页\编于十六点4.3.4离子交换设备（1）搅拌槽：间歇式操作（2）固定床：间歇式（3）移动床：连续式移动床的优点目前六十一页\总数一百四十六页\编于十六点4.3.5离子交换树脂的选用1.离子交换树脂的一般要求2.树脂对使用pH值范围的要求3.再生剂用量的影响4.温度的影响5.重金属离子的影响目前六十二页\总数一百四十六页\编于十六点4.4工业应用1.水处理2.糖液的净化3.制药工业4.废水处理目前六十三页\总数一百四十六页\编于十六点新型传质分离技术第二版蒋维钧余立新编著化学工业出版社ISBN7-5025-7815-3目前六十四页\总数一百四十六页\编于十六点分离过程的分类非均相混合物

——机械分离：沉降、过滤、筛分……均相混合物

——传质分离：平衡分离、速率分离目前六十五页\总数一百四十六页\编于十六点平衡分离：借助能量或物质媒介，使均相系统变成两相，利用组分在两相间平衡时分配系数的差异来实现分离。如：精馏、吸收、萃取、吸附、离子交换、色谱、结晶、泡沫分离等速率分离：在浓度差、压力差、温度差、电势差等外力推动下，利用各组分扩散（迁移）速率的差异来实现分离。如：膜分离、电泳等目前六十六页\总数一百四十六页\编于十六点第6章膜分离6.1概述6.4电渗析6.2反渗透6.5气体膜分离6.3超滤与微滤6.6渗透汽化目前六十七页\总数一百四十六页\编于十六点6.1

概述

6.1.1膜分离技术的定义

利用膜的选择透过性，以压力差、浓度差或电位差为推动力，对多组分物系进行分离的过程。

近几十年来，膜分离技术已广泛应用于化工、轻工、食品、生物、医药、环保、水处理等多个领域。目前六十八页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.2膜分离技术发展史十八世纪，发现动物体膜的天然半透性；十九世纪，用某些天然材料制作半透膜；1918年Zsigmondy制成微孔滤膜，微滤技术诞生；50年代研制成功离子交换膜，电渗析实现工业化；1960年Loeb和Sourirajan研制成醋酸纤维素非对称膜，反渗透和超滤技术得到广泛应用；1968年，Norman提出液膜分离技术；70年代Prism中空纤维膜问世，气体分离技术诞生；80年代Heins发明阻力复合膜，气体膜分离飞跃发展。目前六十九页\总数一百四十六页\编于十六点

黎念之(NormanN.Li)院士是世界著名的美籍华裔科学家和发明家，膜科学与技术的奠基人之一，国际分离科学界及化工界的权威。他是美国国家工程院院士,中国科学院外籍院士,台湾中央研究院院士。曾荣任美国政府阿波罗登月计划项目科学顾问,北美洲膜学会主席,美国化工学会常务理事,美国化学会工业与工程部主席等职。他先后担任过美国埃克森公司(Exxon)资深科学家,环球油品公司(UOP)分离科学与技术研究所所长,联信公司技术研究院院长,现任美国恩理化学技术公司董事长兼总裁。目前七十页\总数一百四十六页\编于十六点在旅居美国的半个世纪里,黎念之院士在化工领域取得了卓越的成就。他发明了液体膜技术,提出了高压下气体渗透高分子的理论,并在反渗透膜技术、表面化学及催化剂研究等方面都做出了卓越贡献。他出版专著21部，发表论文100多篇,拥有美国专利45项。他的研究成果已在化工、石油化工、环境保护、资源再生利用、医药及生命科学等领域获得了实际应用。为表彰他在膜科学与技术、分离科学、化学工程等领域的开拓性的杰出贡献,他被授予了国际化工界的最高荣誉奖——珀金奖章，以及其它的美国化工、化学界几乎全部最高荣誉奖。目前七十一页\总数一百四十六页\编于十六点黎念之院士所获得的荣誉奖：国际化工界最高奖：

珀金奖章（ParkinMedal）——被誉称为化工界的“诺贝尔”奖第六届世界化工大会：终身成就奖美国化学会：

分离科学与技术奖美国化工学会：

化学工程研究奖

化学工程实践奖

ErnestW.Thiel奖目前七十二页\总数一百四十六页\编于十六点黎念之院士是公认的国际化工界泰斗。他被许多著名大学、科学院、研究所、城市授予特聘教授、荣誉教授、荣誉博士、客座教授、研究中心名誉主任、荣誉市民、名誉顾问等荣誉头衔(其中包括我国的中科院、清华大学、浙江大学等)，主持过60余次美国及国际的重大学术大会,担任8种重要专业刊物的编委，应邀在60余所大学、24所研究院所作过演讲。美国的《纽约时报》,中国的《人民日报》《参考消息》,《光明日报》《科学时报》等均多次报道过他的成就，CCTV也于2004年7月对他作了专访报道。目前七十三页\总数一百四十六页\编于十六点黎念之院士是一位热爱祖国,有强烈民族自尊心的华裔科学家，非常关心、支持中国科技事业的发展,力促中美两国化工界及膜科技界的合作与交流。他得到了我国政府给予的很高荣誉,曾受到胡锦涛,江泽民,温家宝,朱镕基,李岚清,钱其琛,卢嘉锡,宋健，路甬祥等中央领导接见,被选为中科院外籍院士，并被中国政府授予了外国专家“友谊奖”。目前七十四页\总数一百四十六页\编于十六点黎念之院士对祖国的贡献：▲二十多年来亲自把自己发明的液膜技术及若干应用成果介绍到国内研究单位和大学，帮助培养出一批专家，使国内在金属萃取剂含酚、含锌废水处理方面取得若干可喜成果。▲近几年来把反渗透复合膜技术等尖端技术引进到国内,结束了反渗透复合膜完全依赖进口的局面。▲力促中美两国化工界的合作与交流，扩大了中国化工界在国际上的影响。已经召开了三届中美双边会议，每届他都被推举为美方主席。▲将若干先进的石化技术介绍到国内石化企业。目前七十五页\总数一百四十六页\编于十六点目前七十六页\总数一百四十六页\编于十六点目前七十七页\总数一百四十六页\编于十六点黎念之院士与夫人乔家瑜博士目前七十八页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.3膜分离技术的种类项目反渗透纳滤超滤微滤膜类型非对称膜或复合膜非对称膜或复合膜非对称膜微孔膜或核孔膜推动力压力差2~10MPa压力差0.5~2MPa压力差0.1~0.5MPa压力差10~200kPa分离机理膜表面的物化性能筛分与膜物化性质筛分筛分截留组分0.1~1nm盐类和小分子中等分子高价离子1~20nm大分子溶质0.02~10μm粒子透过组分溶剂（水）溶剂小分子溶液溶液、气体目前七十九页\总数一百四十六页\编于十六点项目渗析电渗析气体膜分离渗透汽化膜类型多孔膜离子交换膜复合膜、非对称膜复合膜、非对称膜推动力浓度差电位差压力差浓度差、分压差分离机理筛分、膜孔扩散反离子迁移膜内溶解和扩散膜内溶解和扩散截留组分>0.01μm溶质同离子、大离子较大组分不易溶解或难挥发组分透过组分小分子溶质反离子、小离子气体、较小组分易溶解或易挥发组分目前八十页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.4膜分离技术的特点1.膜分离为常温过程，能耗低，适合热敏性物质的分离；2.膜分离不需添加物质媒介，不会引入新的污染源；3.膜分离的处理规模灵活，操作方式多样，适应性强，使用方便。目前八十一页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.5固膜的种类1.微孔膜：平均孔径0.02~10μm，孔道曲折，膜厚50~250μm。2.均质膜：膜薄，致密，扩散系数小。3.非对称膜：表面活性层+多孔支撑层。4.复合膜：致密活性层+多孔支撑层。5.离子交换膜：离子交换树脂制成。目前八十二页\总数一百四十六页\编于十六点醋酸纤维素膜的结构示意图99％表皮层，孔径0.8－1nm过渡层，孔径20nm多孔层，孔径100－400nm1%目前八十三页\总数一百四十六页\编于十六点目前八十四页\总数一百四十六页\编于十六点显微镜下膜的照片目前八十五页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.6固膜的性能要求1.渗透通量大；2.分离效率高；截留率R=(c1-c2)/c1×100%3.化学稳定性和热稳定性良好；4.机械强度高；5.抗衰减性能良好。目前八十六页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.7膜分离设备（膜组件）的种类6.1.7.1板框式膜器特点：组装方便，清洗容易；但膜表面积小，造价高。目前八十七页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.7.2螺旋卷式膜器特点：结构紧凑，膜表面积大；但清洗难，膜面无法更换。目前八十八页\总数一百四十六页\编于十六点密封密封密封螺旋卷式膜器一个膜叶结构示意图多孔透水材料膜，上下两层目前八十九页\总数一百四十六页\编于十六点膜叶透水网状材料透过水浓水进水螺旋卷式膜器组合示意图目前九十页\总数一百四十六页\编于十六点膜组件的组装示意图进水口耐压容器连接器膜组件密封圈端盖透过液浓缩液目前九十一页\总数一百四十六页\编于十六点卷式膜器应用于反渗透装置目前九十二页\总数一百四十六页\编于十六点工业应用的反渗透装置的膜组件之间的连接目前九十三页\总数一百四十六页\编于十六点6.1.7.3管式膜器目前九十四页\总数一百四十六页\编于十六点中空纤维膜结构单内皮层双皮层目前九十五页\总数一百四十六页\编于十六点中空纤维膜器简图进水浓水透过水多孔进水管浓水出口淡水出口密封中空纤维膜外径20－250μm壁厚5－25μm密封耐压容器目前九十六页\总数一百四十六页\编于十六点中空纤维超滤膜设备

目前九十七页\总数一百四十六页\编于十六点中空纤维膜组件的特点：设备紧凑，单位体积膜表面积大。制造和安装简单，不需要支撑物。缺点是不能用于处理含有悬浮物的废水，预处理必须经过滤处理。难以更换破损的膜。目前九十八页\总数一百四十六页\编于十六点反渗透过程原理半透膜开始时两边液面相同由于浓度差存在，所以水透过半透膜，使盐水一侧液面升高，产生渗透压在盐水侧加压，当压力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程6.2

反渗透与纳滤6.2.1反渗透过程原理目前九十九页\总数一百四十六页\编于十六点反渗透过程的机理（1）优先吸附－毛细管流理论

该理论把反渗透膜看作一种微细多孔结构物质，它有选择性吸附水分子而排斥溶质分子的化学特性。当水溶液同膜接触时，膜表面优先吸附水分子，在界面上形成一层不含溶质的纯水分子层，其厚度视界面性质而异，或为单分子层或为多分子层。在外压作用下，界面水层在膜孔内产生毛细管流连续地透过膜。图6-11目前一百页\总数一百四十六页\编于十六点（2）溶解-扩散机理

溶剂与溶质透过膜的机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的推动下，从膜的一侧向另一侧进行扩散，直至透过膜。目前一百零一页\总数一百四十六页\编于十六点（1）浓差极化现象料液主体浓度透过液浓度膜浓度边界层膜表面浓度溶质扩散方向

反渗透过程的浓差极化J目前一百零二页\总数一百四十六页\编于十六点（2）浓差极化影响：①由于膜表面浓度升高使渗透压升高，过程有效推动力降低，渗透通量下降；②凝胶层的形成使膜透过阻力增大。（3）减轻影响的措施：①提高料液流速，增大料液湍动程度；②提高操作温度；③定期清洗膜面。目前一百零三页\总数一百四十六页\编于十六点

反渗透过程的工艺流程一级一段连续式一级一段循环式一级多段连续式目前一百零四页\总数一百四十六页\编于十六点一级多段循环式二级五段连续式目前一百零五页\总数一百四十六页\编于十六点6.3

超滤与微滤超滤原理：筛分作用为主浓差极化影响渗透通量的因素（1）操作压差（2）料液浓度（3）料液流速（4）温度（5）截留液浓度（6）操作时间目前一百零六页\总数一百四十六页\编于十六点6.3.4渗透通量衰减的防治（1）对料液预处理过滤；乳化；酸调；络合（2）定期清洗膜面6.3.5超滤流程间歇式与连续式；图6-25；图6-26

单段式与多段式；图6-276.3.6应用目前一百零七页\总数一百四十六页\编于十六点6.3.7与普通过滤的区别

（1）反渗透和超滤属均相分离，分离物质为分子离子水平(含胶体)；而过滤属非均相分离，用于固相颗粒的分离。（2）反渗透和超滤是以膜孔起选择渗透作用；而过滤则是靠滤饼起选择透过作用。目前一百零八页\总数一百四十六页\编于十六点6.4

电渗析6.4.1电渗析过程原理电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），从而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。目前一百零九页\总数一百四十六页\编于十六点离子交换膜阳离子交换膜：R－SO3－阴离子交换膜：R－N+(CH3)3反离子迁移——

携带与膜相反电荷的离子能透过膜。因此，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。目前一百一十页\总数一百四十六页\编于十六点淡化液浓缩液电渗析过程原理图++++++阳极－－－－－－阴极Cl-Na＋阳膜阳极室Cl-Cl-Cl-Na＋Na＋Cl-Na＋Na＋Cl-Cl-Na＋Na＋浓缩室淡化室浓缩室阴极室阴膜阳膜阴膜原液目前一百一十一页\总数一百四十六页\编于十六点电极反应：阳极反应：阴极反应：目前一百一十二页\总数一百四十六页\编于十六点6.4.2电渗析过程的影响因素及对策1.由膜的选择性能不良引起的同性离子迁移：选用合适的膜材料2.由膜两侧离子浓度差引起的电解质扩散和水的渗透：提高料液流速；降低浓度差3.由于浓差极化使水分子电离发生电渗析：降低电流密度；增加料液湍动以减小边界层厚度4.因浓差极化使水电离引起的CaCO3、Mg(OH)2沉淀：预处理除去料液中的Ca2+、Mg2+；定期清洗膜面5.由膜两侧压力差引起的渗漏：调整料液流速,降低压差目前一百一十三页\总数一百四十六页\编于十六点6.4.3电渗析对膜的性能要求1.良好的选择透过性(反离子迁移)；2.较小的膜电阻；3.良好的化学稳定性，较高的机械强度；4.良好的抗渗漏性能。目前一百一十四页\总数一百四十六页\编于十六点6.4.4电渗析设备与流程1.电渗析器的构造目前一百一十五页\总数一百四十六页\编于十六点电渗析器的组装目前一百一十六页\总数一百四十六页\编于十六点2.电渗析流程一对正、负电极之间的膜堆称为一级目前一百一十七页\总数一百四十六页\编于十六点6.4.5电渗析的应用1.水的纯化2.造纸工业废水处理3.电镀废液处理4.医药、食品的脱盐目前一百一十八页\总数一百四十六页\编于十六点6.5

气体膜分离6.5.1基本原理利用气体混合物中各组分在膜中渗透速率的不同使各组分分离的过程。基本原理：溶解——扩散模型进气(加压)渗透气渗余气目前一百一十九页\总数一百四十六页\编于十六点1.在膜高压侧，气体混合物中的渗透组分溶解

在膜的表面上；2.从膜的高压侧通过分子扩散传递到膜低压侧3.在低压侧解吸到气相。6.5.2气体膜分离设备（1）中空纤维管式（2）卷式6.5.2气体膜分离的应用目前一百二十页\总数一百四十六页\编于十六点6.6

渗透汽化6.6.1基本原理利用膜与被分离液体混和物中各组份的亲合力不同而有选择地优先吸附溶解某一组份，及各组份在膜中扩散速度不同来达到分离的目的。目前一百二十一页\总数一百四十六页\编于十六点6.6.2渗透汽化设备与流程图6-49典型流程图6-50三段式流程图6-51间歇循环式6.6.3渗透汽化的应用L进料L渗余液V(接真空)目前一百二十二页\总数一百四十六页\编于十六点6.7

渗析6.7.1基本原理以浓度差为推动力，利用不同溶质透过膜的扩散速度不同使溶质分离。原液净化液接受液透析液6.7.2应用：血液透析目前一百二十三页\总数一百四十六页\编于十六点第7章其他分离方法7.1泡沫吸附分离7.2熔液结晶分离7.3电泳分离目前一百二十四页\总数一百四十六页\编于十六点7.1

泡沫吸附分离7.1.1基本原理

1.表面活性物质的结构特点例：十二烷基磺酸钠疏水基团亲水集团利用泡沫表面吸附作用，来富集表面活性物质，或与表面活性物质有亲和作用的其它溶质，以净化液相主体的分离方法。SO3–目前一百二十五页\总数一百四十六页\编于十六点

液相中的表面活性物质能自发聚集到相界面上。界面作用：

降低表面张力目前一百二十六页\总数一百四十六页\编于十六点2.气泡膜与间隙液目前一百二十七页\总数一百四十六页\编于十六点吹气泡沫层液相在一个稳定的泡沫层内，各气泡间隙液相互沟通，构成一个连续的流动相。气泡膜：吸附相间隙液：流动相目前一百二十八页\总数一百四十六页\编于十六点7.1.2工艺方法与设备1.间歇式：浮选槽：图7-12.连续式：泡沫分离塔：图7-2

联合式泡沫分离塔与精馏塔工作原理的对比：1）均采用两相逆流多级平衡分离；2）均有回流，且全回流时分离效果最佳；3）气相流率（鼓泡气量）过大会导致挟带液增多，降低分离效果；4）均存在内回流现象。目前一百二十九页\总数一百四十六页\编于十六点7.1.3泡沫分离技术的优点1）能在