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6.1 膜材料 与膜的制造
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膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较 高的压力，一般模操作的压力范围在 0.1~0.5MPa，反渗透膜的压力更高，约为
0.1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要
– 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的 水解；
➢ 在1987年日本东京国际膜与膜过程会议上， 明确指出“在21世纪多数工业中，膜过程扮演着 战略的角色”。
➢ 世界著名的化工与膜专家，美国国家工程院 院士，北美膜学会会长黎念之博士在 1994年应 邀访问我国化工部及所属大学时说：“要想发展 化工就必须发展膜技术”。
➢ 国际上流行的说法“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了化工的未来”
Fofirol..etc
Mangold， Michaels.M
用赛璐玢和消化纤维素膜观察了电解质和非电解质的反 渗透现象
obain..etc
Teorell， Meyer，
Sievers
进行了膜电势的研究，是电渗析和膜电极的基础
William Kolff
初次成功使用了人工肾
Juda， Mcrae
合成膜的研究，发明了电渗析，微孔过滤和血液透析等 分离工程
1917
Fick
Graham Van‘t Hoff， Tranbe，Preffer Kahlenbery
Kober
发现了扩散定律，至今用于通过膜的扩散； 制备了早期的人工半渗透膜
发现气体通过橡皮有不同的的渗透率，发现 渗析（Dialysis）现象
渗透压定律
观察到烃/乙醇溶液选择透过橡胶薄膜
引入名词渗透气化（Pervaporqtion）
血液渗析、工业 废液等
Amicon Corp.，Koch Eng.Inc.， 制药工业、乳品
Nittl Denko
工业等
Permea/Air Prod.，Ube Ind.， Hoechst/Celanese
医疗、燃烧过程 等
GFT GmbH 可编辑课件
无水乙醇生产
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1950’ 荷兰——人工肾——血液透析
Loeb-
相转化法制出了非对称反渗透膜
Sourirajan
N.N.Li 发明了液膜
Cadotte 制出了界面可反编应辑聚课件合复合膜
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膜工业的发展史
分离过程 年代
目前主要厂商
应用
微滤 电渗析 反渗透
渗析 超滤 气体分离 渗透汽化
1925 1960 1965 1965 1970 1980 1990
Millipore Corp，Pall corp.，Asahi 微电子、医学、
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膜科学的发展史
年代
科学家
主要内容
1748 1827
Abbe Nollet Dutrochet
水能自发地穿过猪膀胱进入酒精溶液，发生 渗透现象
名词渗透作用（Osmosis）的引入
1831
J.V.Mitchell 气体透过橡胶膜的研究
1855
1861～ 1966
1860～ 1977
1906
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人工肾
1955’ 美国——电渗析——海水脱盐淡化
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电渗析除盐装置
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1965’ 美国——反渗透——海水脱盐、饮用水生产
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概述
★膜分离的特点
• ①操作在常温下进行； • ②是物理过程，不需加入化学试剂； • ③不发生相变化（因而能耗较低）； • ④在很多情况下选择性较高； • ⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成； • ⑥设备易放大，可以分批或连续操作。 • 因而在生物产品的处理中占有重要地位
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概述
ห้องสมุดไป่ตู้
膜分离技术的重要性
膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又
有使用简单、易于控制及高效、节能的特点
选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、
萃取、吸附等多种传统的分离与过滤方法。
膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认
为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未 来”。
膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近
压力
膜包括最简单的滤纸 过滤到高选择性的生物膜。
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什么是膜分离技术？
• 概念：用天然或人工制备的、具有选择性透过的膜， 以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分 的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。
推动力： 压力差 浓度差 电位差
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概述
人类认识到膜的功能源于1748年，然而用于为人类服 务是近几十年的事。 1960年Loeb和Sourirajan制备 出第一张具有高透水性和高脱盐率的不对称膜，是膜 分离技术发展的一个里程碑。
Chemical
食品、化工等
Oonics Ins.，Tokuyama Soda， 苦咸水脱盐、水
Asahi Glass
分解、氯碱工业
Film Tech./DOW，
海水脱盐、饮用
Hydronautics/Nitto，Torray，Ddu 水生产、食品工
Pont
业、造纸工业等
Enka/AKZO，Gambro，Asahi Chemical
•
6 膜分离技术
(membrane separation)
第一讲
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1
本讲的主要内容
膜分离技术概述 膜材料与膜的制造 表征膜性能的参数 各种膜分离技术及其分离机理
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2
膜是什么？
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，把流体相分隔为互不相通的两部分，使这两部分 之间产生传质作用。可以是固态、液态或气态的。
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6
续表：
1911 1922
1920
1930 1944 1950 1960 1968 1980
Donnan
Donnan分布定律。研究了分子带电荷体的形成，电荷分 布，Donnan电渗析和伴生传递的平衡现象
Zsigmondy Bachman
微孔膜用于分离极细粒子、初期的超滤和反渗透（膜材 料为赛璐玢和再生纤维）
30年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、 化工及水处理等各个领域。产生了巨大的经济 效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重 要的手段之一。
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膜分离技术的重要性评论： ➢ 美国官方文件曾说“18世纪电器改变了整个 工业进程，而20世纪膜技术将改变整个面貌”， 又说“目前没有一种技术，能像膜技术这么广 泛地被应用”。 ➢ 国外有关专家夸大地把膜技术的发展称为 “第三次工业革命” ➢ 日本则把膜分离技术作为21世纪的基础技术 进行研究和开发。 可编辑课件