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1、膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備主講人：李菲菲主講人：李菲菲1一、膜分離的基本原理一、膜分離的基本原理1、什么是膜分離、什么是膜分離o膜分離（膜分離（MembraneSeparation）是以選擇）是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)一定推動力性透過膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)一定推動力的作用下，使原料中的某組分選擇性地透過的作用下，使原料中的某組分選擇性地透過膜，從而使混合物得以分離，以達(dá)到提純、膜，從而使混合物得以分離，以達(dá)到提純、濃縮等目的的分離過程。濃縮等目的的分離過程。22、膜分離的推動力、膜分離的推動力o（1）借助外界能量，物質(zhì)發(fā)生由低位到高）借助外界能量，物質(zhì)發(fā)生由低位到高位的流動；位的流動；o（

2、2）借助本身的化學(xué)位差，物質(zhì)發(fā)生由高）借助本身的化學(xué)位差，物質(zhì)發(fā)生由高位到低位的流動。位到低位的流動。33、膜分離方法、膜分離方法（1）壓力推動）壓力推動o反滲透、納濾、超濾、微濾均為壓力推動的反滲透、納濾、超濾、微濾均為壓力推動的膜過程，即在壓力的作用下，溶劑及小分子膜過程，即在壓力的作用下，溶劑及小分子通過膜，而鹽、大分子、微粒等被截留，其通過膜，而鹽、大分子、微粒等被截留，其截留程度取決于膜結(jié)構(gòu)。截留程度取決于膜結(jié)構(gòu)。4（2）其他推動力）其他推動力o電滲析電滲析采用帶電的離子交換膜，在電場采用帶電的離子交換膜，在電場作用下膜能允許陰、陽離子通過，可用于溶作用下膜能允許陰、陽離子通過，可用

3、于溶液去除離子。液去除離子。o氣體分離氣體分離是依據(jù)混合氣體中各組分在膜是依據(jù)混合氣體中各組分在膜中滲透性的差異而實(shí)現(xiàn)的膜分離過程。中滲透性的差異而實(shí)現(xiàn)的膜分離過程。o滲透汽化滲透汽化是在膜兩側(cè)濃度差的作用下，是在膜兩側(cè)濃度差的作用下，原料液中的易滲透組分通過膜并汽化，從而原料液中的易滲透組分通過膜并汽化，從而使原液體混合物得以分離的膜過程。使原液體混合物得以分離的膜過程。5o反滲透膜反滲透膜幾乎無孔，可以截留大多數(shù)溶質(zhì)（包幾乎無孔，可以截留大多數(shù)溶質(zhì)（包括離子）而使溶劑通過，操作壓力較高，一般為括離子）而使溶劑通過，操作壓力較高，一般為210MPa；o納濾膜納濾膜孔徑為孔徑為25nm，能截留

4、部分離子及有機(jī)，能截留部分離子及有機(jī)物，操作壓力為物，操作壓力為0.73MPa；o超濾膜超濾膜孔徑為孔徑為220nm，能截留小膠體粒子、，能截留小膠體粒子、大分子物質(zhì)，操作壓力為大分子物質(zhì)，操作壓力為0.11MPa；o微濾膜微濾膜孔徑為孔徑為0.0510m，能截留膠體顆粒、，能截留膠體顆粒、微生物及懸浮粒子，操作壓力為微生物及懸浮粒子，操作壓力為0.050.5MPa。4、常見膜的區(qū)別、常見膜的區(qū)別678膜分離法膜分離法傳質(zhì)推動傳質(zhì)推動力力分離原理分離原理應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例微微濾濾（MF）壓差壓差0.050.5篩分篩分除菌，回收菌，分離除菌，回收菌，分離病毒病毒超濾超濾壓差壓差0.11.0篩分篩分

5、蛋白質(zhì)、多肽和多糖蛋白質(zhì)、多肽和多糖的回收和濃縮的回收和濃縮反滲透反滲透壓差壓差1.010篩分篩分鹽、氨基酸、糖的濃鹽、氨基酸、糖的濃縮、淡水制造縮、淡水制造滲析滲析濃差濃差篩分篩分脫鹽，除變性劑脫鹽，除變性劑電滲析電滲析電位差電位差電荷、篩分電荷、篩分脫鹽，氨基酸和有機(jī)脫鹽，氨基酸和有機(jī)酸分離酸分離滲透氣化滲透氣化壓差、溫壓差、溫差差溶質(zhì)與膜的親溶質(zhì)與膜的親和作用和作用有機(jī)溶劑與水的分離，有機(jī)溶劑與水的分離，共沸物的分離共沸物的分離各種膜分離法的原理和應(yīng)用范圍各種膜分離法的原理和應(yīng)用范圍95、常見膜的工作原理、常見膜的工作原理電滲析器工作原理電滲析器工作原理陰極陽極失電子得電子10反滲透工作

6、原理反滲透工作原理1112二、膜材料及分類二、膜材料及分類 1、常用膜材料、常用膜材料o有機(jī)高聚物膜有機(jī)高聚物膜：纖維素類、聚砜類、聚酰胺：纖維素類、聚砜類、聚酰胺類、聚酯類、含氟高聚物、聚烯烴等類、聚酯類、含氟高聚物、聚烯烴等o無機(jī)分離膜無機(jī)分離膜：陶瓷膜、玻璃膜、金屬膜和分：陶瓷膜、玻璃膜、金屬膜和分子篩炭膜等子篩炭膜等 132、膜的種類、膜的種類（1）對稱膜對稱膜：又稱為均質(zhì)膜，是一種均又稱為均質(zhì)膜，是一種均勻的薄膜，膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)完全相勻的薄膜，膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)完全相同。包括致密的無孔膜和對稱的多孔膜兩種。同。包括致密的無孔膜和對稱的多孔膜兩種。（2）非對稱膜非對稱膜：橫

7、斷面具有不對稱結(jié)構(gòu)。：橫斷面具有不對稱結(jié)構(gòu)。包括一體化非對稱膜和復(fù)合膜兩類。包括一體化非對稱膜和復(fù)合膜兩類。14非對稱膜的結(jié)構(gòu)示意圖非對稱膜的結(jié)構(gòu)示意圖對稱膜的結(jié)構(gòu)示意圖對稱膜的結(jié)構(gòu)示意圖15三、常用的膜器件三、常用的膜器件（一）板框式膜器件（一）板框式膜器件1、基本部件、基本部件平板膜、支撐盤、平板膜、支撐盤、間隔盤。三種部間隔盤。三種部件相互交替、重件相互交替、重疊、壓緊。疊、壓緊。162、特點(diǎn)、特點(diǎn)o 組裝比較簡單，可以簡單地增加膜的層數(shù)組裝比較簡單，可以簡單地增加膜的層數(shù)以提高處理量；以提高處理量；o 操作比較方便。操作比較方便。o 板框式膜組件組裝零件太多；裝填密度低；板框式膜組件組

8、裝零件太多；裝填密度低；膜的機(jī)械強(qiáng)度要求較高。膜的機(jī)械強(qiáng)度要求較高。3、應(yīng)用、應(yīng)用o超濾（超濾（UF）、微濾（）、微濾（MF）、反滲透（）、反滲透（RO）、）、電滲析（電滲析（ED）174、板框式反滲透膜組件、板框式反滲透膜組件季緊螺栓型季緊螺栓型-裝配圖裝配圖18進(jìn)水進(jìn)水透過水透過水濃縮水濃縮水耐壓容器耐壓容器透水板透水板半透膜半透膜5、工作過程、工作過程19板板式式超超濾濾膜膜裝裝置置20（二）圓管式膜器件（二）圓管式膜器件 1、基本部件、基本部件o管狀膜、圓筒形支撐體、管束板、不銹鋼外殼、端管狀膜、圓筒形支撐體、管束板、不銹鋼外殼、端部密封部密封2、特點(diǎn)、特點(diǎn)o 流動狀態(tài)好，流速易控制；

9、流動狀態(tài)好，流速易控制；o 結(jié)構(gòu)簡單，容易清洗，安裝、操作方便；結(jié)構(gòu)簡單，容易清洗，安裝、操作方便；o 裝填密度較小，單位體積內(nèi)有效膜面積??；裝填密度較小，單位體積內(nèi)有效膜面積?。籵 耐高壓，無死角，適宜于處理高黏度及固體含量耐高壓，無死角，適宜于處理高黏度及固體含量較高的料液，比其他形式應(yīng)用更為廣泛。較高的料液，比其他形式應(yīng)用更為廣泛。213、類型與結(jié)構(gòu)、類型與結(jié)構(gòu)o管式膜組件又管式膜組件又分為內(nèi)壓型和分為內(nèi)壓型和外壓型兩種。外壓型兩種。o內(nèi)壓型有單管內(nèi)壓型有單管式和管束式兩式和管束式兩種。種。222324（三）螺旋卷式膜器件（三）螺旋卷式膜器件 1、基本部件、基本部件o膜、多孔支撐層、原料

10、水隔網(wǎng)、多孔中心管膜、多孔支撐層、原料水隔網(wǎng)、多孔中心管o構(gòu)成：兩層膜三邊封口，構(gòu)成信封狀膜袋，構(gòu)成：兩層膜三邊封口，構(gòu)成信封狀膜袋，膜袋內(nèi)填充多孔支撐層，一層膜袋襯一層隔膜袋內(nèi)填充多孔支撐層，一層膜袋襯一層隔網(wǎng)，從膜袋開口端開始繞多孔中心管卷繞而網(wǎng)，從膜袋開口端開始繞多孔中心管卷繞而形成螺旋卷式膜器件。形成螺旋卷式膜器件。2526密封密封密封密封密封密封螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖螺旋卷式膜組件一個膜葉結(jié)構(gòu)示意圖多孔透水材料多孔透水材料膜，上下兩層膜，上下兩層27282、特點(diǎn)、特點(diǎn)o 結(jié)構(gòu)緊湊，裝填密度高結(jié)構(gòu)緊湊，裝填密度高o 制作簡單，安裝、操作方便制作簡單，安裝、操作方便o 適合低流

11、速、低壓下操作適合低流速、低壓下操作o 制作工藝復(fù)雜，膜清洗困難制作工藝復(fù)雜，膜清洗困難293、工作過程、工作過程原料從端部進(jìn)入組件后，在隔網(wǎng)中的流原料從端部進(jìn)入組件后，在隔網(wǎng)中的流道沿平行于中心管方向流動，而透過物進(jìn)入道沿平行于中心管方向流動，而透過物進(jìn)入膜袋后旋轉(zhuǎn)著沿螺旋方向流動，最后匯集在膜袋后旋轉(zhuǎn)著沿螺旋方向流動，最后匯集在中心收集管中再排出，濃液則從組件另一端中心收集管中再排出，濃液則從組件另一端排出。排出。30進(jìn)進(jìn)水水口口耐壓容器耐壓容器連連接接器器膜膜組組件件密密封封圈圈端端蓋蓋透過透過液液濃縮濃縮液液4、膜組件的結(jié)構(gòu)與組裝、膜組件的結(jié)構(gòu)與組裝3132（四）中空纖維式膜器件（四）

12、中空纖維式膜器件 1、基本構(gòu)成、基本構(gòu)成（1）中空纖維膜）中空纖維膜o將膜材料制成外徑為將膜材料制成外徑為80400m、內(nèi)徑為、內(nèi)徑為40100m的空心管，即為中空纖維膜。的空心管，即為中空纖維膜。（2）中空纖維膜組件）中空纖維膜組件o將大量的中空纖維一端封死，另一端用環(huán)氧將大量的中空纖維一端封死，另一端用環(huán)氧樹脂澆注成管板，裝在圓筒形壓力容器中，樹脂澆注成管板，裝在圓筒形壓力容器中，就構(gòu)成了中空纖維膜組件。就構(gòu)成了中空纖維膜組件。332、特點(diǎn)、特點(diǎn)o 結(jié)構(gòu)緊湊，裝填密度很高；結(jié)構(gòu)緊湊，裝填密度很高；o 清洗困難；清洗困難；o 中空纖維膜一旦損壞無法維修，只能中空纖維膜一旦損壞無法維修，只能更

13、換膜組件；更換膜組件；o 液體在管內(nèi)流動時阻力很大，易阻塞。液體在管內(nèi)流動時阻力很大，易阻塞。343、工作過程工作過程（1）內(nèi)壓式）內(nèi)壓式o料液從空心纖維管內(nèi)料液從空心纖維管內(nèi)流過，透過液經(jīng)纖維流過，透過液經(jīng)纖維管膜流出管外，這是管膜流出管外，這是常用的操作方式。常用的操作方式。（2）外壓式）外壓式料液從一端經(jīng)分布管在纖維管外流動，透過液料液從一端經(jīng)分布管在纖維管外流動，透過液則從纖維膜管內(nèi)流出。則從纖維膜管內(nèi)流出。35外壓式（周進(jìn)中出）內(nèi)壓式（中進(jìn)周出）364、中空纖維膜設(shè)備操作、中空纖維膜設(shè)備操作（1）操作過程）操作過程o過濾、濃縮過濾、濃縮反洗反洗清洗清洗正洗正洗（2）操作注意事項(xiàng)）操作注意事項(xiàng)中空纖維組件必須在濕態(tài)下使用與保存。長中空纖維組件必須在濕態(tài)下使用與保存。長期停用時，用期停用時，用0.5%甲醛或次氯酸鈉水溶液甲醛或次氯酸鈉水溶液保存。保存。37操作過程操作過程38奇跡的時刻。奇跡的時刻。加載中 39