无机膜：
包括无机致密膜（金属、金属合金和固体氧化物电解 质等；无机多孔膜（多孔金属、多孔陶瓷膜、多孔玻 璃、分子筛膜等）
各种膜组件（CP p68）
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
概述
物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进
行分类：
▪ 微滤（MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推 动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在 0.025~14μm之间；
▪ 超滤（UF）：分离介质同上，但孔径更小，为 0.001~0.02 μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离 酶、蛋白质等生物大分子物质；
Chapter 9
膜分离 Membrane separation
Knowledge points
Membrane separation膜分离技术的概念。 The classification of membrane separation膜分离技术的分类。 The separation characteristic of different membranes各种膜的分离特性。 Membrane materials对于膜材料的基本要求。 The main membrane assembly主要的膜组件类型。 Ultrafiltration and reverse osmosis 超滤和反渗透过程中渗透压的影响 The basic equation of ultrafiltration separation 超滤等膜分离过程的基本方程 Affinity membrane separation了解亲和膜分离技术 The work mechanism of electroosmosis了解电渗析的工作原理
1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程
在工业上得到应用
➢ 30年代 ➢ 40年代 ➢ 50年代
微孔过滤 渗析
电渗析
➢ 60年代 ➢பைடு நூலகம்70年代 ➢ 80年代 ➢ 90年代 ➢ 现代
反渗透 超滤 气体分离 渗透汽化 EDI技术(electro-deionization)
膜分离技术
膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜 的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分 透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。
细菌 细胞
微粒
反渗透
微滤 超滤
一般过滤
有关微米的一组数据
1μ m= 10-3mm = 103nm 人发直径 70-80 μ m 裸眼可见最小颗粒40 μ m 金属颗粒 50 μ m 酵母菌 3μ m 假单胞菌 0.3μ m 小RNA 病毒 0.03 μ m
膜的分类
按孔径大小分：微滤膜、超滤膜、反渗透膜 、纳滤膜 按膜结构分：对称性膜、不对称膜、复合膜 按材料分：合成有机聚合物膜、无机材料膜
分离透过特性（主要包括选择性、渗透通量和通量衰减系数等）
（1）选择性：
R=[(Cf-Cp)/Cf]*100% （R截留率，Cf组分在原料液中浓度，Cp组分在膜透过液中的浓度）
（2）渗透通量：单位时间通过单位膜的透过液的容量或质量
J=Vp/Amt (Vp透过液的容积或质量，Am膜的有效面积，t运转时间）
（3）通量衰减系数：Jt=J1tm Jt、J1是膜运行t小时和1小时的渗透通量，t是运行时间。 对于任何一种膜分离过程，总希望选择性好、渗透通量大，但二者实际上是互相矛盾
的，渗透通量大的膜往往选择性低，而选择性高的往往膜渗透通量小。
各种膜材料
有机高分子膜：
纤维素酯膜、缩合系聚合物（聚砜类）、聚烯烃及其 共聚物、脂肪族或芳香族聚酰胺类聚合物、全氟磺酸 共聚物和全氟羧酸共聚物、聚碳酸酯；
▪ 反渗透（RO）：是一种以压力差为推动力，从溶液中 分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗 透压的作用，故而称为反渗透）；
▪ 纳滤：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小 分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm；
膜的概念
在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体 相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
– 膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合 体
– 被膜分开的流动相物质是液体或气体 – 膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜
膜分离技术的类型
膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过 程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到
膜材料的特性
物化稳定性 对于不同种类的膜都有一个基本要求（决定膜寿命）：
– 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 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； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
▪ 电渗析(ED)：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选 择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作；
▪ 透析(DS)：以浓度差为推动力，孔径范围在5~10 nm之 间用于脱盐、除变性剂。
根据推动力类型的不同，膜分离过程可分为
压力差推动膜过程（如微滤、超滤、纳滤、反渗透、加压透析等 ）、 浓度差推动膜过程（如渗透蒸发、气体分离、透析、蒸汽渗透、 扩散渗析、载体介导等) 、 电位差推动膜过程（如电渗析、电渗透、膜电解等）、 温度差推动膜过程（如热渗透、膜蒸馏等）。
各种膜的分离特性
微滤
悬浮颗粒
超滤 纳滤 反渗透
大分子有机物
糖类等小分子有机物，二价盐 或多价盐 单价盐
水
膜分离过程 (membrane separation)
膜分离过程的类型
膜分离法与物质大小（直径）的关系
粒径
0.1 1nm 10 100 1μm 10 100 １mm
小分子
病毒 蛋白质
乳胶
超细胶体微粒