应用举例
金属回收；污染控制；富氧燃烧 余热回收；药剂回收；污染控制 代替蒸馏；污染控制；纤维及药剂回收 净化；浓缩；消毒；代替蒸馏；副产品回收 有机物除去或回收；污染控制；气体分离；药剂回收和再利用 人造器官；控制释放；血液分离；消毒；水净化 海水、苦咸水淡化；超纯水制备；电厂锅炉用水净化；废水处理 舰艇淡水供应；战地医院污水净化；低放射性水处理；野战供水
嵊泗1000吨/日反渗透海水淡化装置
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膜法自来水厂
巴黎瓦兹河梅 里市14万立 方米/天的纳 滤厂，每天为 巴黎附近50 万居民提供 14万吨饮用 水
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2.2 分离膜与膜组件
▪ 一、定义：
水
具有选择性分离功能的薄膜材料。
(3)错流过滤所产生的流体剪切力和惯性举力能促进膜表面的溶质向
流体主体的反向运动，提高了过滤速度。
6
2.1概述
----五、膜过程的一些术语
▪ 2.选择性：将混合物总的组分分离开来的能力。 截留率：表示液体分离的选择性
R＝（Cf-Cp）/Cp Cf----原料液浓度，%（w/w）；Cp----透过液浓度，%（w/w）。
▪ 物理污染包括膜表面的沉积，膜孔内的阻塞，这与膜孔结构、膜表 面的粗糙度、溶质的尺寸和形状等有关。
▪ 化学污染包括膜表面和膜孔内的吸附，这与膜表面的电荷性、亲水 性、吸附活性点及溶质的荷电性、亲水性、溶解度等有关。
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2.1概述
▪ 六、膜的用途 ▪ 1.浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因此需要除去溶剂；
➢ 便于与其它技术集成
浓缩液 渗 透 液
进料液
2
三、膜的分类
2.1概述
3
四、膜元件
2.1概述
4
四、膜元件
2.1概述
5
2.1概述
五、膜过程的一些术语 1.膜分离的形式——错流过滤
终端过滤 污染严重
错流过滤 污染轻
错流过滤的优点：
(1)便于连续化操作过程中控制循环比；
(2)流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜表面的沉积 物，防止污染层积累，使之处于动态平衡，从而有效地改善液体 分离过程，使过滤操作可以在较长的时间内连续进行；
反渗透淡化厂的能耗及产水成本
国家或地区
设备能力 m3/d
原水含盐量 mg/L
能耗 kwh/m3
产水成本
RMB/m3
沙特 56800 43700
7 4.88
中国 长海
1000
中国 长岛
1000
中国 沧化
18000
35000 34000 13000
5
4.5
2.75
6.69
5.13
1.8317
膜法海水淡化
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膜法海水淡化
几种分离方法能耗比较
分离方法 反渗透 低温多效 多级闪蒸
能耗(kWh/m3) 3.5
>7
>10
多级闪蒸：经过加热的海水，依次通过多 个温度、压力逐级降低的闪蒸室，进行蒸 发冷凝的蒸馏淡化方法。
低温多效水的沸点和它所受到的压力有关， 压力越低，水的沸点就越低。第1效蒸发 海水所得的蒸汽可以用作第2效的热源 （见图2）。第2效的沸点温度和压力比第 1效低，效与效之间的热量再生利用可以 重复数次。
Cg
C
u
Cb
Rm Ri
Rg
Rc
膜污染阻力的概念模型Fra bibliotek112.1概述
----五、膜过程的一些术语 6.膜污染 ▪ 膜污染：指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子 由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在 膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使 膜产生渗透通量与分离特性的不可逆变化现象。
阻力； 2）浓差极化阻力Rc：由于被截留组分在膜面浓度的增大而引
起的； 3）推动力的损失：进料侧和渗透侧的压力损失； 4）膜污染阻力：由于物料中的成分对膜产生吸附、堵塞、以
及沉积等现象而引起的。
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2.1概述
----五、膜过程的一些术语
▪ Rm 膜管本身阻力 ▪ Ri 膜孔内污染阻力 ▪ Rg 凝胶层阻力 ▪ Rc 浓差极化阻力
7
2.1概述
----五、膜过程的一些术语
▪ 3.推动力：
1）对多孔膜而言，在对流流动的情况下，传质推动力是膜两侧的压 力差。
P2 P1
P3
P＝（P1＋P2）/2－P3
膜压降：P1-P2，是由于流体流动引起的。 2）对致密膜而言，推动力为膜两侧的化学势之差。
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2.1概述
----五、膜过程的一些术语
如 微 滤 （ MF）、 超 滤 （ UF）、 纳 滤 （ NF） 与 反 渗 透 （RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程。
1
2.1概述
▪ 二、膜的简介
▪ 特征：具有选择性分离功能的 薄膜材料，以及以其为核心的 装置、过程、工艺的集成与应 用
▪ 特点：
➢ 无相变、低能耗
➢ 高效率、污染小
➢ 工艺简单、操作方便
（截留物为产物） ▪ 2.纯化：除去杂质； ▪ 3.分离：将混合物分成两种或多种目的产物； ▪ 4.反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，能
提高反应速率或提高产品质量。
13
2.1概述
七、膜的应用 20世纪90年代，膜技术基本已经从实验室步入工业化， 并在水处理、食品工业、环境保护、化工与石油化工、 电子、冶金、国防……等领域得到成功的应用。目前全 球膜产业的规模超过百亿美元，正以年30％的速度递增 着。
2.1概述
▪ 一、概念 ▪ 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离载
体，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力， 使原料中的组分选择性地优先透过膜，从而达到混合 物分离，并使产物提取、浓缩、纯化等的一种新型分 离过程。 ▪ 渗透----水通过；渗析----溶质通过
推动力
压力差（也称跨膜压差）、浓度差、 电位差、温度差等 。
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2.1概述
----七、膜的应用
海水淡化 工业废水处理 城市废水资源化
天然气
生物质利用
燃料电池
水资源
膜
传统工业
能源 生态环境
冶金
制药
食 品 化工与石化 电 子
CO2 控制
除尘
洁净燃烧
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2.1概述
----七、膜的工业应用
工业领域 金属工艺 纺织及制革工业 造纸工业 食品及生化工业 化学工业 医药及保健 水处理 国防工业
4.浓差极化：在膜分离 过程中，一部分溶质被 截留，在膜表面及靠近 膜表面区域的浓度越来 越高，造成从膜表面到 本体溶液之间产生浓度 梯度，这一现象称为
“浓差极化”。
1
2 3
Cf Cm Cp
浓差 膜层 渗透侧
极化层
极化层
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2.1概述
----五、膜过程的一些术语
5.传递阻力： 1）膜阻Rm:与膜本身的结构有关，包含膜层到支撑层的传递