一次盐水工艺理论培训教材(1)

1、富康能源技术专业培训，第一次盐水理论培训(1)，2012/01/08，膜技术理论知识，郭，1。膜分离1.1膜的定义和分类：膜是分离两相的中间相。具有分离功能的膜称为分离膜，简称膜。膜分离过程：分离膜以特定的方式限制物质在两相之间的传递，使不同的物质以不同的速率通过膜，实现物质的分离。物质通过膜的方式主要有三种：被动转移、促进转移、主动转移和被动转移：物质从高化学位置转移到低化学位置，这种化学位置差异是膜分离过程的驱动力。压差、浓度差、电位差、温差、驱动力、促进转移：膜中有载体。在高化学位置侧，载体与转移的物质反应，而在低化学位置侧，转移的物质被释放。该转移过程具有高选择性。主动转移：膜中的载体

2、与低化学位置侧的被转移物质反应并释放能量，使被转移物质从低化学位置侧转移到高化学位置侧，物质的转移方向为相反的化学位置梯度方向。膜的分离特性，选择性：不同物质在两相中的浓度变化率，渗透性：单位驱动力下单位时间内的物质，膜分类：单位面积的膜量，1.2一定传质驱动力下的膜分离过程，利用膜对不同物质渗透率的差异分离混合物的过程。机理模型：不可逆热力学模型、传递机理模型、膜分离过程：气体膜分离、渗透汽化、透析、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。其中，透析、电渗析、反渗透、纳滤、超滤和微滤已经成熟并得到广泛应用。1.3膜的形态和结构，(1)膜的形态和结构：

3、主要研究膜的断面和表面。均质膜和非均质膜均质膜：它以单相均匀存在；异质膜：它不是以单相存在的。致密膜和多孔膜致密膜：结构最接近的膜；多孔膜：结构松散的膜。对称薄膜和非对称薄膜对称薄膜：薄膜在厚度方向上的结构均匀且各向同性；不对称膜：同一种材料沿膜的厚度方向有不同的结构。(2)膜孔及其结构多样。不同的膜具有不同的孔结构，同一膜也将具有不同的孔结构。复合膜：在对称或非对称的基膜上复合另一种具有特殊功能的薄而致密的薄膜。膜孔径、孔径分布、孔密度和孔隙率，膜孔径：膜内孔径，具有最大孔径和平均孔径；孔径分布：是某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分比；孔密度为：即单位膜面积的孔数；空隙率：是所有孔体积占总膜

4、体积的百分比。膜的厚度、整个膜的厚度、膜的某一层的厚度。均质膜通常较厚，渗透性较小。复合膜可以使致密层变得非常薄。1.4膜的类型，反渗透是最有可能用于液/液分离过程的膜分离过程。原则上，水是唯一能穿过细胞膜的物质；尤其是所有溶解和悬浮的物质都被捕获。有时一些开放式反渗透膜和纳滤膜是混淆的。纳滤只能截留超过一价的带负电荷的离子，如硫酸盐和磷酸盐，但可以通过一价负离子。根据分子的大小和形状，纳滤还可以捕获不带电荷的可溶性物质和带正电荷的离子。纳滤对氯化钠050的截留率主要取决于in的浓度在微滤过程中，理论上只有悬浮固体被截留，而其他蛋白质可以自由通过膜。然而，实际情况与理想状态之间存在一定的差距。

5、反渗透和纳滤(1)反渗透的基本原理，溶解-扩散理论：溶剂和溶质在膜表面被吸附和溶解；溶剂和溶质在膜中扩散和转移，最后通过膜。(2)浓差极化，改变操作条件来控制浓差极化：增加原料液的流量；当操作温度适当升高时，(3)膜被污染一定时间后，膜表面被不溶性沉积物覆盖，导致膜性能下降。主要原因：原料液处理不当。如悬浮颗粒；膜表面结垢；细菌污染；金属氧化物、有机物、污泥等。(4)纳滤纳滤过程与反渗透过程非常相似，纳滤膜可以截留纳米量级的分子。与反渗透相比，纳滤具有透水性大、操作压力低、成本低等优点，可用于去除水溶液中的杂质和有机物，如印染水的脱色和饮用水的预处理。1.6超滤、微孔过滤、压力驱动的膜分离过程

6、。超滤：它拦截大分子溶质，让小分子溶质和溶剂通过，从而将大分子和小分子分开。超滤和微滤的截留机理主要是膜表面和微孔对物质的吸附、孔内的截留、膜表面的机械截留、膜的桥接截留和内部网络截留。1.7透析和电渗析(1)透析的基本原理膜两侧溶液中的溶质或溶剂在浓度差的推动下渗透到膜中。典型过程：血液透析，(2)电渗析的基本原理，溶液中的离子通过电位差驱动的荷电膜与其他不带电荷的成分分离。电渗析过程的基本原理：阳离子交换膜：阴离子交换膜：阳离子交换膜。电渗析被广泛用于苦盐水的脱盐，在世界上一些地区它是生产淡水的主要方法。电渗透吸收过程原理1.8气体膜分离过程(1)气体膜分离机理在膜两侧分压差的作用下，各组

7、分气体以不同的渗透速率透过膜，使混合气体得以分离或浓缩。描述气体通过聚合物膜的主要参数：渗透率p；描述膜的气体渗透率；渗透系数j:单位时间、单位膜面积和单位驱动力作用下的气体传输量；分离系数：描述气体分离膜的选择性，一般定义为两种气体的渗透系数之比。(2)气体膜分离的主要应用是氢气的循环利用；从空气中制造富氮气体和富氧气体。1.9渗透蒸发过程是膜的原料侧的液体混合物，膜的另一侧通过气相真空或负压操作。在分压差的作用下，混合物的各组分以不同的速率从膜的一侧蒸发，渗透到膜的另一侧，从而达到分离和浓缩的目的。不同于其他膜过程，其重要特征是相变。假设该过程分两步完成：进料液体在膜的进料侧蒸发形成饱和蒸汽，饱和蒸汽穿过膜到达膜的渗透侧。主要应用：有机溶剂脱水、水净化、有机混合物分离。1.1