膜分离技术 (3)精选PPT.ppt

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1、膜分离技术膜分离技术第1页，此课件共49页哦膜分离技术概论w w主要章节和主要章节和主要章节和主要章节和学时学时:32学时学时w w第第1章章 导导 论论w第第2章章 膜材料和膜制备膜材料和膜制备w第第3章章 反渗透反渗透w第第4章章 超滤和纳滤超滤和纳滤w w第第第第5 5章章章章 微滤微滤微滤微滤w w第第第第6 6章章章章 气体膜分离气体膜分离气体膜分离气体膜分离w第第7章章 其它膜过程其它膜过程w w第第第第8 8章章章章 膜分离过程强化膜分离过程强化膜分离过程强化膜分离过程强化w w第第第第9 9章章章章 21 21世纪膜分离技术的发展世纪膜分离技术的发展世纪膜分离技术的发展世纪膜分

2、离技术的发展第2页，此课件共49页哦第第1章章 导导 论论w w1.1 分离技术在人类生产和生活中的重要作用分离技术在人类生产和生活中的重要作用 w w1.2 分离和膜分离分离和膜分离分离和膜分离分离和膜分离 w w1.31.3 膜分离的基本原理膜分离的基本原理 w1.4 膜分离技术的特点膜分离技术的特点膜分离技术的特点膜分离技术的特点 w w1.5 1.5 膜分离技术的发展史膜分离技术的发展史w w1.6 膜分离的应用及市场膜分离的应用及市场膜分离的应用及市场膜分离的应用及市场 w w1.7 发展中的膜科学发展中的膜科学发展中的膜科学发展中的膜科学第3页，此课件共49页哦1.1 分离技术在人

3、类生产和生活分离技术在人类生产和生活中的重要作用中的重要作用 地球上的物质，绝大多数是与其他物质混在一起地球上的物质，绝大多数是与其他物质混在一起地球上的物质，绝大多数是与其他物质混在一起地球上的物质，绝大多数是与其他物质混在一起的的的的(称为混合物称为混合物称为混合物称为混合物)。天然存在的单纯物质少之又少。天然存在的单纯物质少之又少。生产实践证明，将地球上的各种各样混合物进行生产实践证明，将地球上的各种各样混合物进行分离和提纯分离和提纯分离和提纯分离和提纯是提高生产和改善生活水平的一种重要是提高生产和改善生活水平的一种重要是提高生产和改善生活水平的一种重要是提高生产和改善生活水平的一种重要

4、途径。途径。途径。途径。w w冶炼术的发明冶炼术的发明冶炼术的发明冶炼术的发明w放射性铀的同位素分离成功放射性铀的同位素分离成功 w w水和空气中微量杂质除去的分离技术水和空气中微量杂质除去的分离技术水和空气中微量杂质除去的分离技术水和空气中微量杂质除去的分离技术 w深冷分离技术深冷分离技术 w w蒸馏、吸附、萃取等分离技术蒸馏、吸附、萃取等分离技术 第4页，此课件共49页哦 当代工业的三大支柱是当代工业的三大支柱是当代工业的三大支柱是当代工业的三大支柱是材料、能源和信材料、能源和信材料、能源和信材料、能源和信息息息息。这三大产业的发展都离不开新的分离。这三大产业的发展都离不开新的分离技术。人

5、类生活水平的进一步提高也有赖技术。人类生活水平的进一步提高也有赖于新的分离技术。在于新的分离技术。在2121世纪，分离技术必世纪，分离技术必世纪，分离技术必世纪，分离技术必将日新月异，再创辉煌。将日新月异，再创辉煌。将日新月异，再创辉煌。将日新月异，再创辉煌。第5页，此课件共49页哦1.2 分离和膜分离分离和膜分离 w w 将自然界的混合物分开可以采取各种方法。例如将自然界的混合物分开可以采取各种方法。例如将自然界的混合物分开可以采取各种方法。例如将自然界的混合物分开可以采取各种方法。例如:w 蒸馏蒸馏 w w 吸附方法吸附方法吸附方法吸附方法 w w 变压吸附变压吸附变压吸附变压吸附方法方法

6、方法方法 w w 混合物之所以能被分离，是由于它们之间的物混合物之所以能被分离，是由于它们之间的物理或化学性质有所差异。我们就是利用这些差异理或化学性质有所差异。我们就是利用这些差异将其分开的。性质完全相同的物质称为元素和化将其分开的。性质完全相同的物质称为元素和化合物，元素和化合物是不能被分离的。性质愈相合物，元素和化合物是不能被分离的。性质愈相近，分离就愈困难，反之亦然。近，分离就愈困难，反之亦然。第6页，此课件共49页哦w例如水与油比较容易分开，水与酒精就例如水与油比较容易分开，水与酒精就不易分开。这是因为水与酒精都具有较不易分开。这是因为水与酒精都具有较强的极性强的极性(分子上都具有羟

7、基分子上都具有羟基)，而油的分，而油的分子上只有无极性的子上只有无极性的C-C键和键和C-H键。键。w又如氮与氢较易分离，而氮与氧则较难分开，又如氮与氢较易分离，而氮与氧则较难分开，这是因为氮的相对分子质量为这是因为氮的相对分子质量为28，氢的相对，氢的相对分子质量为分子质量为2，二者相差悬殊，而氧的相对，二者相差悬殊，而氧的相对分子质量为分子质量为32，与氮很接近的缘故。，与氮很接近的缘故。第7页，此课件共49页哦w 分离技术的发展与人类的生产实践密切相分离技术的发展与人类的生产实践密切相关。伴随着生产力的发展、科学技术的进步，关。伴随着生产力的发展、科学技术的进步，分离的方法也从简到繁、技

8、术从低级到高级、分离的方法也从简到繁、技术从低级到高级、工艺从一种方法到多种联用工艺从一种方法到多种联用，不断地改进、，不断地改进、创新，提高质量，降低成本，以满足人类对生创新，提高质量，降低成本，以满足人类对生活改善日新月异的需求。例如：从简单的蒸馏活改善日新月异的需求。例如：从简单的蒸馏发展到减压蒸馏、多级闪蒸、压汽蒸馏；从简发展到减压蒸馏、多级闪蒸、压汽蒸馏；从简单的吸附发展到变压吸附、气相色谱、高压液单的吸附发展到变压吸附、气相色谱、高压液相色谱；从筛网发展到精密过滤、膜分离等。相色谱；从筛网发展到精密过滤、膜分离等。第8页，此课件共49页哦膜分离膜分离w w 膜分离是在膜分离是在膜分

9、离是在膜分离是在20世纪初出现，世纪初出现，2020世纪世纪世纪世纪6060年代后迅年代后迅速崛起的一门分离新技术。顾名思义，膜分离是速崛起的一门分离新技术。顾名思义，膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种分离新方法。一种分离新方法。这种薄膜必须具有使有的物质这种薄膜必须具有使有的物质可以通过、有的物质不能通过的特性。可以通过、有的物质不能通过的特性。膜可以是固膜可以是固膜可以是固膜可以是固相、液相或气相。目前使用的分离膜绝大多数是固相相、液相或气相

10、。目前使用的分离膜绝大多数是固相相、液相或气相。目前使用的分离膜绝大多数是固相相、液相或气相。目前使用的分离膜绝大多数是固相膜。膜。膜。膜。第9页，此课件共49页哦膜的定义膜的定义 w w 自然界中存在着这样的物质体系，即在一种流体自然界中存在着这样的物质体系，即在一种流体自然界中存在着这样的物质体系，即在一种流体自然界中存在着这样的物质体系，即在一种流体相相相相(fluid phase)内或两种流体相之间，有一薄层内或两种流体相之间，有一薄层凝聚相凝聚相(condensed phase)(condensed phase)物质把流体相分隔成两物质把流体相分隔成两物质把流体相分隔成两物质把流体相

11、分隔成两部分。这一薄层物质就是所谓的部分。这一薄层物质就是所谓的部分。这一薄层物质就是所谓的部分。这一薄层物质就是所谓的“薄膜薄膜薄膜薄膜”或简称膜或简称膜或简称膜或简称膜(membrane)。w w 膜可以是固态的或液态的。被膜分隔开的流体相膜可以是固态的或液态的。被膜分隔开的流体相膜可以是固态的或液态的。被膜分隔开的流体相膜可以是固态的或液态的。被膜分隔开的流体相物质可以是液态的或气态的。膜本身可以是均匀的一物质可以是液态的或气态的。膜本身可以是均匀的一物质可以是液态的或气态的。膜本身可以是均匀的一物质可以是液态的或气态的。膜本身可以是均匀的一相，也可以是由两相以上的凝聚态物质所构成的复合

12、相，也可以是由两相以上的凝聚态物质所构成的复合相，也可以是由两相以上的凝聚态物质所构成的复合相，也可以是由两相以上的凝聚态物质所构成的复合体。体。体。体。w w 膜必定有两个界面，并由这两个界面分别与被膜必定有两个界面，并由这两个界面分别与被其分隔于两侧的流体相物质相接触。其分隔于两侧的流体相物质相接触。第10页，此课件共49页哦膜的定义膜的定义 膜不是普通的塑料膜或皂泡膜，而是那些具有膜不是普通的塑料膜或皂泡膜，而是那些具有膜不是普通的塑料膜或皂泡膜，而是那些具有膜不是普通的塑料膜或皂泡膜，而是那些具有一定特殊性能一定特殊性能一定特殊性能一定特殊性能(例如，半透、电学、光学、识别及例如，半透

13、、电学、光学、识别及例如，半透、电学、光学、识别及例如，半透、电学、光学、识别及反应等特性反应等特性反应等特性反应等特性)的膜。对分离膜来说，可将它看作是的膜。对分离膜来说，可将它看作是的膜。对分离膜来说，可将它看作是的膜。对分离膜来说，可将它看作是两相之间的一个半渗透的隔层，该隔层按一定的两相之间的一个半渗透的隔层，该隔层按一定的两相之间的一个半渗透的隔层，该隔层按一定的两相之间的一个半渗透的隔层，该隔层按一定的方式截留分子。因此，两相间的膜必须起到隔层方式截留分子。因此，两相间的膜必须起到隔层方式截留分子。因此，两相间的膜必须起到隔层方式截留分子。因此，两相间的膜必须起到隔层的作用，以阻止

14、两相的直接接触。的作用，以阻止两相的直接接触。的作用，以阻止两相的直接接触。的作用，以阻止两相的直接接触。该隔层可以是该隔层可以是该隔层可以是该隔层可以是固体、液体，甚至是气体的固体、液体，甚至是气体的固体、液体，甚至是气体的固体、液体，甚至是气体的，半渗透性质主要是，半渗透性质主要是，半渗透性质主要是，半渗透性质主要是为了保证分离效果。为了保证分离效果。为了保证分离效果。为了保证分离效果。第11页，此课件共49页哦 如果所有物质不按比例均可通过，那如果所有物质不按比例均可通过，那就失去了分离的意义了。膜截留分子的方就失去了分离的意义了。膜截留分子的方式有多种，例如，式有多种，例如，按分子孔径

15、大小截留，按分子孔径大小截留，按不同渗透系数截留，按不同渗透系数截留，按电荷截留，按电荷截留，按电荷截留，按电荷截留，按不同的溶解度截留，等等。按不同的溶解度截留，等等。第12页，此课件共49页哦w w物质透过分离膜的能力可以分为两类：物质透过分离膜的能力可以分为两类：w一种借助外界能量，物质发生由低位向高位的一种借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动；流动；w另一种是以化学位差为推动力，物质发生由高另一种是以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。位向低位的流动。表表表表1 1-1 1 主要膜分离过程的推动力主要膜分离过程的推动力主要膜分离过程的推动力主要膜分离过程的推动力推动力推动

16、力推动力推动力膜过程膜过程膜过程膜过程压力差压力差压力差压力差电位差电位差电位差电位差浓度差浓度差浓度差浓度差浓度差浓度差浓度差浓度差(分压差分压差分压差分压差)浓度差加化学反应浓度差加化学反应浓度差加化学反应浓度差加化学反应反渗透、超滤、微滤、气体分离反渗透、超滤、微滤、气体分离反渗透、超滤、微滤、气体分离反渗透、超滤、微滤、气体分离电渗析电渗析电渗析电渗析透析、控制释放透析、控制释放透析、控制释放透析、控制释放渗透气化渗透气化渗透气化渗透气化液膜、膜传感器液膜、膜传感器液膜、膜传感器液膜、膜传感器第13页，此课件共49页哦膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体

17、相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。膜的厚度在0.5mm以下，否则，就不称为膜。膜的特性：不管膜多薄,它必须有两个界面。这两个界面分别与两侧的流体相接触。膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种或几种物质透过，而不允许其它物质透过。第14页，此课件共49页哦反渗透膜装置反渗透膜装置反渗透膜装置反渗透膜装置膜器膜器膜器膜器膜分离装置膜分离装置膜分离装置膜分离装置第15页，此课件共49页哦小型实验室平板超滤膜装置小型实验室平板超滤膜装置小型实验室平板超滤膜装置小型实验室平板超滤膜装置平板膜、卷式膜支撑材料平板膜、卷式膜支撑材料平板膜、卷式膜支撑材料平板膜、卷式膜支撑材料管式膜过

18、滤设备管式膜过滤设备管式膜过滤设备管式膜过滤设备管式膜管式膜管式膜管式膜第16页，此课件共49页哦1.3 膜分离的基本原理膜分离的基本原理 w分离膜具有选择透过特性，所以它可以使混分离膜具有选择透过特性，所以它可以使混合物质有的通过、有的留下。但是，不同的合物质有的通过、有的留下。但是，不同的膜分离过程，它们使物质留下、通过的原理膜分离过程，它们使物质留下、通过的原理有的类似，有的完全不一样。有的类似，有的完全不一样。w总的说来，分离膜之所以能使混在一起的物总的说来，分离膜之所以能使混在一起的物质分开，不外乎两种手段。质分开，不外乎两种手段。w(1)(1)根据它们物理性质的不同根据它们物理性质

19、的不同 w(2)(2)根据混合物的不同化学性质根据混合物的不同化学性质 第17页，此课件共49页哦(1)根据它们物理性质的不同根据它们物理性质的不同 w w主要是质量、体积大小和几何形态差异，用过主要是质量、体积大小和几何形态差异，用过主要是质量、体积大小和几何形态差异，用过主要是质量、体积大小和几何形态差异，用过筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这一原理将水溶液中孔径大于一原理将水溶液中孔径大于一原理将水溶液中孔径大于一原理将水溶液中孔径大于50nm的固体杂质去

20、的固体杂质去的固体杂质去的固体杂质去掉的。掉的。掉的。掉的。图11 各种膜的截留区段 第18页，此课件共49页哦(2)根据混合物的不同化学性质根据混合物的不同化学性质 w w主要是主要是主要是主要是溶解和扩散溶解和扩散溶解和扩散溶解和扩散w w物质通过分离膜的物质通过分离膜的溶解速度完全取决于被分离物与溶解速度完全取决于被分离物与溶解速度完全取决于被分离物与溶解速度完全取决于被分离物与膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关。混合物质透过

21、的总速度外还与物质的分子量有关。混合物质透过的总速度外还与物质的分子量有关。混合物质透过的总速度外还与物质的分子量有关。混合物质透过的总速度相差愈大，则分离效率愈高，反之，若总速度相等，相差愈大，则分离效率愈高，反之，若总速度相等，相差愈大，则分离效率愈高，反之，若总速度相等，相差愈大，则分离效率愈高，反之，若总速度相等，则无分离效率可言。则无分离效率可言。则无分离效率可言。则无分离效率可言。w物质通过分离膜的速度取决于以下两个步骤的速物质通过分离膜的速度取决于以下两个步骤的速度，首先是从膜表面接触的混合物中进入膜内的度，首先是从膜表面接触的混合物中进入膜内的速度速度(称溶解速度称溶解速度称溶

22、解速度称溶解速度)，其次是进入膜内后从膜的表面，其次是进入膜内后从膜的表面，其次是进入膜内后从膜的表面，其次是进入膜内后从膜的表面扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。总速度愈大，透过膜所需的时间愈短；总速度愈小，总速度愈大，透过膜所需的时间愈短；总速度愈小，总速度愈大，透过膜所需的时间愈短；总速度愈小，总速度愈大，透过膜所需的时间愈短；总速度愈小，透过时间愈久。透过时间愈久。透过时间愈久。透过时间愈久。第19页，此课件共49页哦w w例如反渗透一般用于水溶

23、液除盐。这是因为反例如反渗透一般用于水溶液除盐。这是因为反渗透膜是亲水性的高聚物，水分子很容易进渗透膜是亲水性的高聚物，水分子很容易进入膜内，在水中的无机盐离子入膜内，在水中的无机盐离子(Na(Na、K、Cl)则较难进入，所以经过反渗透膜的水就被则较难进入，所以经过反渗透膜的水就被则较难进入，所以经过反渗透膜的水就被则较难进入，所以经过反渗透膜的水就被除盐淡化了。除盐淡化了。除盐淡化了。除盐淡化了。第20页，此课件共49页哦1.4 膜分离技术的特点膜分离技术的特点w膜分离技术是利用天然或人工制备的具膜分离技术是利用天然或人工制备的具有选择透过性的膜。以外界能量或化学有选择透过性的膜。以外界能量

24、或化学单位差为推动力对溶液中的溶质和溶剂单位差为推动力对溶液中的溶质和溶剂进行分离，分级，提纯和浓缩的方法。进行分离，分级，提纯和浓缩的方法。第21页，此课件共49页哦1.膜分离通常是一个高效的分离过程膜分离通常是一个高效的分离过程w w例如，在按物质颗粒大小分离的领域，以重力为基础的分离技术最例如，在按物质颗粒大小分离的领域，以重力为基础的分离技术最例如，在按物质颗粒大小分离的领域，以重力为基础的分离技术最例如，在按物质颗粒大小分离的领域，以重力为基础的分离技术最小极限是微米小极限是微米小极限是微米小极限是微米(m)m)，而膜分离却可以做到将相对分子质量为几千，而膜分离却可以做到将相对分子质

25、量为几千，而膜分离却可以做到将相对分子质量为几千，而膜分离却可以做到将相对分子质量为几千甚至几百的物质进行分离甚至几百的物质进行分离甚至几百的物质进行分离甚至几百的物质进行分离(相应的颗粒大小为纳米，相应的颗粒大小为纳米，相应的颗粒大小为纳米，相应的颗粒大小为纳米，nm)nm)。w w又如，与扩散过程相比，在蒸馏过程中物质的相对挥发度又如，与扩散过程相比，在蒸馏过程中物质的相对挥发度又如，与扩散过程相比，在蒸馏过程中物质的相对挥发度又如，与扩散过程相比，在蒸馏过程中物质的相对挥发度的比值大都是个位数，难分离的混合物有时仅比的比值大都是个位数，难分离的混合物有时仅比的比值大都是个位数，难分离的混

26、合物有时仅比的比值大都是个位数，难分离的混合物有时仅比1 1稍大一点。稍大一点。稍大一点。稍大一点。而膜分离的分离系数要大得多。而膜分离的分离系数要大得多。而膜分离的分离系数要大得多。而膜分离的分离系数要大得多。w w如乙醇浓度超过如乙醇浓度超过如乙醇浓度超过如乙醇浓度超过9090的水溶液已接近恒沸点，蒸馏很难分离。的水溶液已接近恒沸点，蒸馏很难分离。的水溶液已接近恒沸点，蒸馏很难分离。的水溶液已接近恒沸点，蒸馏很难分离。但但但但渗透气化渗透气化渗透气化渗透气化的分离系数为几百。的分离系数为几百。的分离系数为几百。的分离系数为几百。w w再如氮和氢的分离，常规方法不仅要在非常低的温度下进行，而

27、且再如氮和氢的分离，常规方法不仅要在非常低的温度下进行，而且再如氮和氢的分离，常规方法不仅要在非常低的温度下进行，而且再如氮和氢的分离，常规方法不仅要在非常低的温度下进行，而且H H2 2(氢氢氢氢)N N2 2(氮氮氮氮)的相对挥发度很小。在膜分离中，用聚砜膜的相对挥发度很小。在膜分离中，用聚砜膜的相对挥发度很小。在膜分离中，用聚砜膜的相对挥发度很小。在膜分离中，用聚砜膜分离氮、氢，分离系数为分离氮、氢，分离系数为分离氮、氢，分离系数为分离氮、氢，分离系数为8080左右，聚酰亚胺膜则超过左右，聚酰亚胺膜则超过左右，聚酰亚胺膜则超过左右，聚酰亚胺膜则超过120120。第22页，此课件共49页哦

28、2.膜分离过程的能耗膜分离过程的能耗(功耗功耗)通常比较低通常比较低 大多数膜分离过程都不发生大多数膜分离过程都不发生大多数膜分离过程都不发生大多数膜分离过程都不发生“相相相相”的变化。对比之下，蒸发、的变化。对比之下，蒸发、的变化。对比之下，蒸发、的变化。对比之下，蒸发、蒸馏、萃取、吸收、吸附等分离过程，都伴随着从液相或吸附相蒸馏、萃取、吸收、吸附等分离过程，都伴随着从液相或吸附相蒸馏、萃取、吸收、吸附等分离过程，都伴随着从液相或吸附相蒸馏、萃取、吸收、吸附等分离过程，都伴随着从液相或吸附相至气相的变化，而相变化的潜热是很大的。另外，很多膜分离过至气相的变化，而相变化的潜热是很大的。另外，很

29、多膜分离过至气相的变化，而相变化的潜热是很大的。另外，很多膜分离过至气相的变化，而相变化的潜热是很大的。另外，很多膜分离过程通常是在室温附近的温度下进行的，被分离物料加热或冷却的程通常是在室温附近的温度下进行的，被分离物料加热或冷却的程通常是在室温附近的温度下进行的，被分离物料加热或冷却的程通常是在室温附近的温度下进行的，被分离物料加热或冷却的消耗很小。消耗很小。消耗很小。消耗很小。第23页，此课件共49页哦3.多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对热过敏物质的处理适用于对热过敏物质的处理w w 膜分离在食品加工、医药工业、生物技术等领膜分离在

30、食品加工、医药工业、生物技术等领膜分离在食品加工、医药工业、生物技术等领膜分离在食品加工、医药工业、生物技术等领域有其独特的适用性。例如，在抗生素的生产中，域有其独特的适用性。例如，在抗生素的生产中，域有其独特的适用性。例如，在抗生素的生产中，域有其独特的适用性。例如，在抗生素的生产中，一般用减压蒸馏法除水，很难完全避免设备的局部一般用减压蒸馏法除水，很难完全避免设备的局部一般用减压蒸馏法除水，很难完全避免设备的局部一般用减压蒸馏法除水，很难完全避免设备的局部过热现象，在局部过热地区抗生素受热后被破坏，过热现象，在局部过热地区抗生素受热后被破坏，过热现象，在局部过热地区抗生素受热后被破坏，过热

31、现象，在局部过热地区抗生素受热后被破坏，产生有毒物质，它是引起抗生素针剂副作用的重要产生有毒物质，它是引起抗生素针剂副作用的重要产生有毒物质，它是引起抗生素针剂副作用的重要产生有毒物质，它是引起抗生素针剂副作用的重要原因。用膜分离去水，可以在室温甚至更低的温度原因。用膜分离去水，可以在室温甚至更低的温度原因。用膜分离去水，可以在室温甚至更低的温度原因。用膜分离去水，可以在室温甚至更低的温度下进行，确保不发生局部过热现象，大大提高了药下进行，确保不发生局部过热现象，大大提高了药下进行，确保不发生局部过热现象，大大提高了药下进行，确保不发生局部过热现象，大大提高了药品使用的安全性。又如，在食品工业

32、中，用膜分离品使用的安全性。又如，在食品工业中，用膜分离品使用的安全性。又如，在食品工业中，用膜分离品使用的安全性。又如，在食品工业中，用膜分离代替传统的蒸馏除水，使很多产品在加工后仍基本代替传统的蒸馏除水，使很多产品在加工后仍基本代替传统的蒸馏除水，使很多产品在加工后仍基本代替传统的蒸馏除水，使很多产品在加工后仍基本保持原有的营养和风味。保持原有的营养和风味。保持原有的营养和风味。保持原有的营养和风味。第24页，此课件共49页哦4.4.膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近膜分离设

33、备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而，所以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而，所以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而，所以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而且从开动到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工且从开动到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工且从开动到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工且从开动到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工作。作。作。作。5.5.膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化，而它的膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化，而它的膜分离过程的规

34、模和处理能力可在很大范围内变化，而它的膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化，而它的效率、设备单价、运行费用等都变化不大。效率、设备单价、运行费用等都变化不大。效率、设备单价、运行费用等都变化不大。效率、设备单价、运行费用等都变化不大。6.6.膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生而且膜分离通常可以直接

35、插入已有的生产工艺流程，不需要对生而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生产线进行大的改变。产线进行大的改变。产线进行大的改变。产线进行大的改变。w w例如，在合成氨生产中，只需在尾气例如，在合成氨生产中，只需在尾气例如，在合成氨生产中，只需在尾气例如，在合成氨生产中，只需在尾气(废气废气废气废气)排放口接上氮排放口接上氮排放口接上氮排放口接上氮氢膜分离器，利用原有的反应气中压力，就可将尾气中的氢膜分离器，利用原有的反应气中压力，就可将尾气中的氢膜分离器，利用原有的反应气中压力，就可将尾气中的氢膜分离器，利用原有的反应气中压力，就可将尾气中的氢气浓度浓缩到原料气浓度。这样，用管

36、子直接输送到生氢气浓度浓缩到原料气浓度。这样，用管子直接输送到生氢气浓度浓缩到原料气浓度。这样，用管子直接输送到生氢气浓度浓缩到原料气浓度。这样，用管子直接输送到生产车间就可作为氢的原料气使用。就这样一个简单的膜分产车间就可作为氢的原料气使用。就这样一个简单的膜分产车间就可作为氢的原料气使用。就这样一个简单的膜分产车间就可作为氢的原料气使用。就这样一个简单的膜分离装胃，使合成氨产量在不增加原料和其他设备下提高离装胃，使合成氨产量在不增加原料和其他设备下提高离装胃，使合成氨产量在不增加原料和其他设备下提高离装胃，使合成氨产量在不增加原料和其他设备下提高4 4左右。左右。左右。左右。第25页，此课

37、件共49页哦膜分离技术的特点膜分离技术的特点w w1.1.膜分离通常是一个高效的分离过程。膜分离通常是一个高效的分离过程。膜分离通常是一个高效的分离过程。膜分离通常是一个高效的分离过程。w w2.2.膜分离过程的能耗膜分离过程的能耗膜分离过程的能耗膜分离过程的能耗(功耗功耗功耗功耗)通常比较低。通常比较低。通常比较低。通常比较低。w w3.3.多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对热过敏物质的处理。热过敏物质的处理。热过敏物质的处理。热过敏物

38、质的处理。w w4.4.膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而且从开动以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而且从开动以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而且从开动以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简便，而且从开动到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工作。到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工作。到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停

39、下工作。到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工作。w w5.5.膜膜膜膜分分分分离离离离过过过过程程程程的的的的规规规规模模模模和和和和处处处处理理理理能能能能力力力力可可可可在在在在很很很很大大大大范范范范围围围围内内内内变变变变化化化化，而而而而它它它它的的的的效效效效率率率率、设备单价、运行费用等都变化不大。设备单价、运行费用等都变化不大。设备单价、运行费用等都变化不大。设备单价、运行费用等都变化不大。w w6.6.膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。膜分离

40、由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要而且膜分离通常可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生产线进行大的改变。对生产线进行大的改变。对生产线进行大的改变。对生产线进行大的改变。第26页，此课件共49页哦1.5 膜分离技术的发展史膜分离技术的发展史 w w1 7481 748年年年年NolletNollet发现渗透现象发现渗透现象发现渗透现象发现渗透现象 w w1919世纪中叶世纪中叶世纪中叶世纪中叶GrahamGraham发现了

41、透析发现了透析发现了透析发现了透析(Dialysis)(Dialysis)现象人们才开始对膜分现象人们才开始对膜分现象人们才开始对膜分现象人们才开始对膜分离现象重视起来并开始研究离现象重视起来并开始研究离现象重视起来并开始研究离现象重视起来并开始研究 w w18641864年，年，年，年，TraubeTraube才成功地制成人类历史上第一张人造膜才成功地制成人类历史上第一张人造膜才成功地制成人类历史上第一张人造膜才成功地制成人类历史上第一张人造膜-亚铁氰亚铁氰亚铁氰亚铁氰化铜膜。化铜膜。化铜膜。化铜膜。PrefferPreffer、VanVan t Hoff t Hoff w w1911191

42、1年年年年DonnanDonnan研究了荷电体传递中的平衡现象。研究了荷电体传递中的平衡现象。研究了荷电体传递中的平衡现象。研究了荷电体传递中的平衡现象。w w19301930年年年年TreorellTreorell、MeyerMeyer、SieversSievers等对膜电动势的研究，为电渗析等对膜电动势的研究，为电渗析等对膜电动势的研究，为电渗析等对膜电动势的研究，为电渗析和膜电极的发明打下了基础。和膜电极的发明打下了基础。和膜电极的发明打下了基础。和膜电极的发明打下了基础。w w19501950年年年年WWJudaJuda等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜等试制成功第一张具有实用价

43、值的离子交换膜等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜 w w19601960年年年年在膜分离技术的发展史上极为重要。这一年在膜分离技术的发展史上极为重要。这一年在膜分离技术的发展史上极为重要。这一年在膜分离技术的发展史上极为重要。这一年LoebLoeb和和和和SourirajanSourirajan共同发明一种新的制膜技术，他们用这一新技术制造共同发明一种新的制膜技术，他们用这一新技术制造共同发明一种新的制膜技术，他们用这一新技术制造共同发明一种新的制膜技术，他们用这一新技术制造出具有高脱盐率和高透水量的醋酸纤维素反渗透膜。出具有高脱盐率和高透水量的醋

44、酸纤维素反渗透膜。出具有高脱盐率和高透水量的醋酸纤维素反渗透膜。出具有高脱盐率和高透水量的醋酸纤维素反渗透膜。第27页，此课件共49页哦近半个世纪以来，膜分离工业得到了长足的发近半个世纪以来，膜分离工业得到了长足的发近半个世纪以来，膜分离工业得到了长足的发近半个世纪以来，膜分离工业得到了长足的发展主要膜分离过程的发展进程。展主要膜分离过程的发展进程。展主要膜分离过程的发展进程。展主要膜分离过程的发展进程。3第28页，此课件共49页哦膜分离技术之所以能在近半个世纪内得到迅速发展、膜分离技术之所以能在近半个世纪内得到迅速发展、脱颖而出，有以下三个方面的原因脱颖而出，有以下三个方面的原因 w w首首

45、首首先先先先，膜膜膜膜分分分分离离离离技技技技术术术术经经经经过过过过近近近近200200年年年年的的的的研研研研究究究究积积积积累累累累，已已已已经经经经形形形形成成成成厂厂厂厂较较较较为为为为完完完完整整整整、系系系系统统统统的的的的基基基基础础础础理理理理论论论论。在在在在坚坚坚坚实实实实的的的的基基基基础础础础理理理理论论论论之之之之上上上上，它它它它才才才才能能能能快快快快速速速速发展。发展。发展。发展。w w 其次，其次，其次，其次，近代科学技术的发展近代科学技术的发展近代科学技术的发展近代科学技术的发展为分离膜的研究和制造创造了良好为分离膜的研究和制造创造了良好为分离膜的研究和制

46、造创造了良好为分离膜的研究和制造创造了良好的条件。的条件。的条件。的条件。w w 最后，是现代工业迫切需要节能、低品位原材料再利用和最后，是现代工业迫切需要节能、低品位原材料再利用和最后，是现代工业迫切需要节能、低品位原材料再利用和最后，是现代工业迫切需要节能、低品位原材料再利用和能消除环境污染的生产新技术。大部分膜分离过程是最节能消除环境污染的生产新技术。大部分膜分离过程是最节能消除环境污染的生产新技术。大部分膜分离过程是最节能消除环境污染的生产新技术。大部分膜分离过程是最节能的分离方法。水资源再生、低品位原材料的回收和再利能的分离方法。水资源再生、低品位原材料的回收和再利能的分离方法。水资

47、源再生、低品位原材料的回收和再利能的分离方法。水资源再生、低品位原材料的回收和再利用、环境工程中的污水和废气处理等，都与膜分离技术密用、环境工程中的污水和废气处理等，都与膜分离技术密用、环境工程中的污水和废气处理等，都与膜分离技术密用、环境工程中的污水和废气处理等，都与膜分离技术密切相关。所以，膜分离技术是切相关。所以，膜分离技术是切相关。所以，膜分离技术是切相关。所以，膜分离技术是应时代的需要应时代的需要应时代的需要应时代的需要而出现的，应该而出现的，应该而出现的，应该而出现的，应该说这是促进膜分离技术最重要的因素，最强大的推动力。说这是促进膜分离技术最重要的因素，最强大的推动力。说这是促进

48、膜分离技术最重要的因素，最强大的推动力。说这是促进膜分离技术最重要的因素，最强大的推动力。第29页，此课件共49页哦2020世纪世纪60年代以来，膜分离技术的研究与开发一直受到各年代以来，膜分离技术的研究与开发一直受到各年代以来，膜分离技术的研究与开发一直受到各年代以来，膜分离技术的研究与开发一直受到各国政府和工业、科技界的高度重视。国政府和工业、科技界的高度重视。国政府和工业、科技界的高度重视。国政府和工业、科技界的高度重视。w w 许多国家建立厂与膜分离技术开发密切相关的政许多国家建立厂与膜分离技术开发密切相关的政许多国家建立厂与膜分离技术开发密切相关的政许多国家建立厂与膜分离技术开发密切

49、相关的政府管理机构。近年来从战略的高度加强了投资。例如：府管理机构。近年来从战略的高度加强了投资。例如：府管理机构。近年来从战略的高度加强了投资。例如：府管理机构。近年来从战略的高度加强了投资。例如：w w欧洲共同体欧洲共同体欧洲共同体欧洲共同体将膜技术列为将膜技术列为9 9个优先发展的课题之一，个优先发展的课题之一，仅水处理一项每年就投资仅水处理一项每年就投资3 3亿法郎。亿法郎。w w美国一些大公司美国一些大公司美国一些大公司美国一些大公司(Monsanto(Monsanto、Dow、DupontDupont、A1liedA1lied等等等等)已对膜分离技术的开发计划做出了相应已对膜分离技

50、术的开发计划做出了相应的调整，增加了力度，加快了步伐。的调整，增加了力度，加快了步伐。w w在国际膜会议上在国际膜会议上在国际膜会议上在国际膜会议上，多次对膜分离技术在，多次对膜分离技术在，多次对膜分离技术在，多次对膜分离技术在2l2l世纪的多数世纪的多数世纪的多数世纪的多数工业的技术改造中所扮演的战略角色进行了讨论。工业的技术改造中所扮演的战略角色进行了讨论。工业的技术改造中所扮演的战略角色进行了讨论。工业的技术改造中所扮演的战略角色进行了讨论。第30页，此课件共49页哦1.6 膜分离的应用及市场膜分离的应用及市场 w w1925年世界上第一个滤膜公司年世界上第一个滤膜公司年世界上第一个滤膜