增大，溶质开始透过，越大，透过溶质越 多。
∴孔径为2t时称临界孔径。
2.传质方程 通过膜的水渗透通量：
JW A[(P2 P1 ) (p 2 p1 )] Kmol / m2 s
A : 纯水渗透系数 Kmol / m2 s Pa
通过膜的少量溶质渗透通量：
JA
DMA（c
M
1
x
A1
cM 2 xMA2 )
化工分离工程之其它分离技术简介PPT 课件
第七章 其它分离技术简介
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教师：马杰
第七章 其它分离技术简介
第一节 膜分离技术 第二节 吸附分离 第三节 反应精馏
第一节 膜分离技术
• 膜的作用：
选择渗透
• 适用：
1.热敏性物质 ——可常温操作
2.特殊溶液 ——可用于大分子、无机盐、蛋
M1 — 料液侧表面膜中
M2 — 渗透液侧表面膜中
DMA — 膜中A的有效扩散系数
c — 总摩尔数 x — 摩尔分率 A — 溶质
— 膜厚度
XMAi XAi
XMA2
xA1
传质方向
XA2 xAi xA1
溶质在膜表 面附近积累
这种现象为浓差极化
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浓差极化对过程的不利影响： 1）使 p ,若p不变，传质通量低；
2）使截留率下降 3）XAi高于溶解度时，会出现沉淀，使膜阻力增 加。
减轻浓差极化的有效途径： 提高传质系数
方法： 增加料液流速；增加湍流速度；提高温度；
清洗膜面。
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（4）料液的浓缩程度 浓缩程度高，水回收率高。 但：① 有效压差小； ② 污染膜。
（5）膜材料与结构 （主要研究方向）
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四、反渗透过程工艺流程与计算 1. 一级一段连续式
原水 储槽
膜组件
产水
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2闭路循环
原水 储槽
膜组件
产水
料液不返回到原料槽，而是返回到膜组件
特点：目标产物浓度的增加比开路循环快， 透过通量小于开路循环。
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（T
,P2
)
（0T
（
,P2 )
（0T
,P1
）
)
渗透方向：水膜盐水 (图a）
2. 由于水的渗透， P2开始升高，若 P2 P1 p 时 （T ,P2 ) （0T ,P1 )；水达到动态平衡（图 b）。 p 为水的渗透压。
3. 在溶液端加压，使 P2 增高，P2 P1 p （T ,P2 ) （0T ,P1 )
二
、
设
备
：
管 式
卷 式
板 框 式
• 膜性能：
1.分离透过性
a. 透过通量
单位时间通过单位膜面积的物理量。
b. 分离效率 用截留率表示： （R）
截留率；表示膜对溶质的截留能力，可用
小数或百分数表示。
R
原料浓度 透过物浓度 原料浓度
100%
CF CP (1 CP ) 100%
CF
CF
c. 分离系数： （ ）
1）是否筛分机理 反渗透采用膜孔径：2nm 不通过离子： 无机离子直径：0.1—0.3nm 水合离子直径：0.3—0.6nm 小于孔径
所以：不存在筛分机理
2）选择吸附——毛细孔流动模型
界面上的脱盐水
多孔膜
多孔膜
ⅰ）水优先吸附膜表面，形成纯水层厚度
t=1nm ⅱ）无机离子受排斥，不能进入纯水层，价
数越高，斥力越强。 ⅲ）当膜孔径≤2t时，透过的是纯水，孔径
渗透方向：盐水膜水 (图 C）
溶液中水反渗透，使溶液增浓。
对于实际反渗透过程：
溶剂渗透时，少量溶质也渗透，两边都有溶质， 溶质与水之间各有渗透压，对于正常操作：
设：p 1、p 2 — 原料侧、 通过液侧渗透压
p 0
p2 p1 (p 2 p 1 )
一般：（p2 p1）为2 — 10MPa
二、过程机理与传质方程 1.过程机理（不成熟）
透过物A浓度 原料A浓度 透过物其它组分浓度 原料中其它组分浓度
yA xA 1 yA 1 xA
d. 通量率减系数
膜渗透通量随时间减少
J J0m
— 使用时间
J — 时间时的渗透通量 kg / m 2 h m — 率减系数（小数）
2. 物化稳定性
强度、耐温、耐压性等
二、分离设备 （1）板框式膜具
↑↑
（2）卷式膜具 由四层组成
中心管
多孔支 撑材料
进料液 隔网
盐水
淡化水流
膜
（3）管式膜具
透过液
中心分布管
料液浓Leabharlann 液纤维束管返回7.1.2 反渗透
透过：溶剂 截留：水中无机离子、胶体物质、大分子溶液 应用： 海水、苦咸水淡化； 废水处理； 锅炉用水软化； 乳品、果汁浓缩； 生产产品、生物制剂的分离、浓缩。
白质溶液等
第一节 膜分离技术
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5
分离用膜和膜分离设备 反渗透 超滤与微滤 电渗析 其它膜分离
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7.1.1 分离用膜和膜分离设备
一、膜种类
天然膜 生物膜 天然物质改性膜
人工膜 无机膜 金属膜 非金属膜
有机膜 均质膜 微孔膜 非对称性膜 复合膜 离子交换膜
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五、应用举例
1. 反渗透（RO）技术在果蔬汁浓缩中应用
反渗透 超滤
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反渗透过程通量与下列因数有关： （1）操作压差 ：△P
p △P ↑ ,使 JW=A（ △P —△ )↑
但有能耗大。∴ 选择适当的 △P (2)操作温度:T
T ↑,使纯水的透过系数A ↑,J ↑ 但受膜耐温所限。
(3)料液流速 流速大,传质系数大。 但溶质的渗透通量JA大。
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一、基本原理 盐水溶液：
膜
纯水 溶液 P1 P2
a. P1=P2
P1 P2
b. P1<P2
且：P2﹣P1=∏
P1 P2 C. P2﹣P1>∏
讨论： 盐水溶液
1.设纯水的化学位：（0T ,P1 ) 溶液中水的化学位：（T ,P2 ) （0T ,P2 ) RT ln a
一般活度a 1，即RT ln a 0