砜、芳香聚酰胺；膜生物反应器常用聚丙烯、聚 乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯等。
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5. 膜反应器的应用
钯膜反应器的应用：由天然气或CO制造氢；环
已烷的脱氢；低级石蜡族烷烃的芳构化。
酶膜反应器的应用：蔗糖的水解；生物大分子水
解；低聚肽合成；手性化合物的生产研究；辅酶 的再生；酶法生产L-氨基酸。
膜生物反应器的应用：细胞循环发酵；动/植物细
质浓溶液，这样即可对低盐溶液进行脱水浓缩。该方法 特别适用于新鲜牛奶、水果汁等热敏物质的脱水浓缩。
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膜接触器（Membrane Contactors）
除蒸馏过程可以用膜外，传统的吸收（及解吸）过程、
萃取过程也可以通过膜来实现。在这里膜仅提供传质的 相界面，以实现气-液或液-液之间的传质，因此统称为 膜接触器。
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3. 膜蒸馏的特点
① 该过程几乎是在常压下进行的，设备简单，操作容易，
在技术力量比较薄弱的地区也有实现的可能性；
② 在该过程和运行中，无需把溶液加热到沸点，只要使膜
两侧维持适当的温差就可以。这就有可能利用太阳能、 地热及温泉等廉价的天然能源以及工厂的余热等；
③ 在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，只有水蒸气能
膜蒸馏（MD）是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程。
属热驱动膜过程。
实现MD需要有两个条件：①所用膜必须是疏水微孔膜
（对分离水溶液而言）；②膜两侧要有一定的温度差存 在，以提供传质所需的推动力。
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膜 蒸 馏 示 意 图
整个传递过程包括三个步骤： 1）高温侧蒸发； 2）蒸气分子通过疏水膜孔进行传递； 3）低温低冷凝。
下才更有实用意义；
② 膜蒸馏与制备纯水的其他膜过程相比通量较小，所以目
前尚未实现在工业生产中应用，如何提高膜蒸馏的通量 也就成了一个重要的研究课题；
③ 膜蒸馏采用疏水性微孔膜，与亲水膜相比在膜材料和制
备工艺的选择方面都十分有限。
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4. 膜蒸馏用膜材料
膜蒸馏所用膜材料应满足疏水性和多孔性两个要求，以
海水或苦咸水的淡化 强酸、强碱中水的分离
III. 甘蔗榨汁液的浓缩 IV. 人参露和洗参水的分离浓缩 V.
分离提纯天然盐水中的食盐和芒硝
VI. 超纯水的制备
VII. 废水的处理 VIII. 共沸混合物及有机溶液的分离
IX. 化学物质的浓缩和回收
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渗透蒸馏的概念及原理
上世纪80年代提出了渗透蒸馏(osmotic distillation)的过程，
能最有效地利用药物；
可使药物的释放部位尽可能接近病源，提高了 药效，减小可能的副作用；
减少了用药次数，极大地方便了用药者。
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2.1 扩散控制释放系统
扩散控制药物释放体系有贮存器(reservoir)型和
混合药膜(monolithic)两种
① 贮存器型：药物被聚合物基材包埋，药物由聚 合物膜中的孔道或网络间的空隙扩散释放出来。 ② 混合药膜型：药物是以溶解或分散的形式和聚 合物基材结合在一起的。
Gas-liquid contactor: to separate olefin/paraffin mixtures
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Liquid-liquid contactor with two miscible liquids (membrane distillation): to remove pure water from a salt solution
率来控制的。
该体系可分为：
A. 混合药膜降解体系 B. 降解大分子药物体系
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Principle of the three-chamber Rose–Nelson osmotic pump
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用于溶剂渗透控制释放体系的聚合物：其半透
膜应有一定的渗透性、强度和刚度。主要有：
① 纤维素及其衍生物
即膜有选择性透过不同物质的能力；
指膜可以作为催化剂或生物催化剂的载体， 用于制备具有催化活性的功能膜； 分隔功能是指膜具有两个表面， 并可将系统分隔为独立的依靠膜相关联的两部分；复合 功能是指利用复合技术制备出具有不同功能的功能型复 合层膜系统。
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C. 分隔功能和复合功能
3.膜反应器的类型
膜催化反应器(membrane catalytic reactor)——
这是一种与膜蒸馏十分类似过的程。使用的也是疏水性 微孔膜，膜两侧也是不润湿膜孔的水溶液，且也是利用 膜两侧的蒸汽压差将料液侧水蒸汽传递到膜的另一侧。 但不同的是，膜蒸馏两侧有压差是由膜两侧的温度差产 生的，而渗透蒸馏两侧的压差是由腊两侧溶液的渗透压 产生的（也称为等温膜蒸馏）。
应用：膜的一侧是含盐量很低的稀溶液，另一侧为电解
药物的释放速率取决于基材和药物性质以及它
们之间的结合方式、环境条件等。
膜控制释放是一类新兴的交叉学科，它涉及化
学、化工、材料学、生物学、药物学等诸多学 科，已在医学、生物、农业、环保、船舶涂料 等领域得到广泛应用。
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2. 膜控制释放的特点
药物的控制释放与常规释放相比有以下优点：
释放到环境中的药物浓度比较稳定；
Liquid-liquid contactor with two immiscible liquids: to remove dissolved VOCs from water
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Flow schematic of the membrane contactor process developed by British Petroleum to separate ethylene/ethane mixtures by absorption into silver nitrate solution
第 十四 章
2013-7-13
膜蒸馏与膜接触器
Membrane Distillation &
Membrane Contactors
1. 膜蒸馏概述
膜蒸馏（Membrane Distillation）是20世纪60年代中期由
M E Findly提出，80年代发展起来的一种新型膜分离技 术。其原理是以微孔疏水膜将两种不同温度的水溶液分 开，由膜两侧温度差造成二侧蒸气压差，使易挥发组分 的蒸气分子通过膜孔从高温侧向低温侧扩散，并冷凝； 其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离 或提纯的目的。
② 甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯甲酯的共聚物
③ EVA共聚物
④ 交联PVA
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3. 膜控制释放技术的应用
A. 在医药工业中的应用
膜控制释放在医药工业领 域应用得最多，现已广泛用于临床，解决一些 疑难杂症。按给药部位和方式不同，分为口服 型、透皮吸收型、植入型、宫腔给药等。
B. 在农药工业中的应用
体现多种优点，如可防止 农药挥发、分解、流失，延长药效，提高防治 效果；减少施药次数和施药量；将农药对环境 污染的程度降低到最大限度。具体方式有①微 胶囊；②塑料压层；③吸收混合；④种子包衣 法；⑤高分子载体。
Байду номын сангаас
透过膜孔，所以膜蒸馏液十分纯净，可望成为大规模、 低成本制备超纯水的有效手段；
④ 该过程可以用来处理极高浓度的水溶液；
⑤ 膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收的形式，并具有以高
效率的小型组件构成大规模生产体系的灵活性。
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膜蒸馏的弱点：
① 膜蒸馏是一个有相变的膜过程，汽化潜热降低了热能的
利用率，所以在组件的设计上必须考虑到潜热的回收。 与其他膜过程相比，膜蒸馏在有廉价能源可利用的情况
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C. 在化肥工业中的应用
化肥的控制释放是提高肥 料利用率，减少环境污染的必要手段。具体方 式有以下三种：
① 聚合物包膜 ② 无机物包膜 如用硫磺包裹尿素 ③ 肥料包裹肥料 利用此法可获得多元复合肥，可 同时供给农作物多种营养，而又不会引入其他 聚合物或无机物载体破坏土壤结构。如磷肥包 裹碳铵的控释肥料在我国农业生产中已民用有 大量应用。
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Monolithic device 混合药膜型
Reservoir device 贮存器型
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2.2 化学控制释放系统
化学控制药物释放体系是目前最使人感兴趣的
膜控制释放体系。其中，聚合物基材可在释放 环境中降解，当药物释放完毕后，基材可完全 降解以致消失，不需要手术将基材从体内取出。
药物的释放速率是以聚合物基材的降解反应速
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膜 反 应 器
Membrane Reactors
1. 膜反应器（MR）概述
膜反应器（ Membrane Reactors）是膜和化学反应或生
化反应相结合的系统或设备。也可这样定义：依靠膜的 功能、特点改变反应进程，提高反应效率的设备或系统。
膜反应器中膜的功能： A. 分离功能 B. 载体功能
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D. 在其他领域的应用
① 膜控释香料用于室内芳香、食品添加剂、化妆
品等
② 防污涂料膜用于船舶防污
③ 防鼠涂料膜用于保护飞机场、铁路、工厂等单 位的计算机设备、附属电缆等。
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根据相间传质体系的不同，膜接触器可分为：
① 气~液（G-L）膜接触器。类似于吸收； ② 液~气（L-G）膜接触器。类似于解吸；
③ 液~液（L-L）膜接触器。类似于萃取与反萃取。
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Liquid-gas contactor: to remove dissolved gases from liquids
保证水不会渗入到微孔内和具有较高的通量。另外，足 够的机械强度、良好的热稳定性、化学稳定性以及低的 热导率也是膜蒸馏用膜材料所必需的。
近年来，膜蒸馏过程的膜材料的研究开发集中于三种膜
材料，即：
聚四氟乙烯（PTFE）