大連理工大學膜分離過程復習總結

1、大連理工大學膜分離過程復習總結 1、名詞解釋 1、膜分離過程：以選擇性透過膜為分離介質，在膜兩側一定推動力作用下，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，以達到提純、濃縮等目的的分離過程。 2、膜：膜是分隔兩相得界面，并以特定形式限制和傳遞各種化學物質，具有選擇透過能力 是膜的基本特性。 3、對稱膜：沿膜的厚度方向結構均一，同性，對稱膜多孔的，亦可致密的。 4、非對稱膜：非對稱膜是由同種材料制成，沿膜厚度方向上呈不同的結構，一般在膜的表 面是致密的或極細孔的薄的表層，約為0.251 ym,相當于膜厚的1/100左右，表層下面 是大孔的支撐層，兩層之間多半還存在著過渡層。 5、

2、致密膜：致密膜是指結構最緊密的膜,膜材料以分子狀態(tài)排布,其膜孔徑小于1.5nm 6、 多孔膜：多孔膜是結構較疏松的膜，孔徑范圍在3100nm之間，膜材料以聚集的膠束 存在和排布。 7、復合膜：復合膜一般是指在對稱或非對稱的底膜上,復合上一層很薄的、致密的、有特 殊功能（分離或堵孔）的另一種材料的膜層,厚度為 0.01 0.1ym。 8、孔徑分布：是描述孔徑變化范圍的參數(shù),定義為某一孔徑的孔體積占整個孔體積的百分 數(shù)。孔徑分布在一定程度上體現(xiàn)了膜的好壞,孔徑分布越窄越好。 9、孔隙率：是指單位膜體積中,孔所占體積的百分數(shù)。 10、 截留分子量： （1 ）取截留率為 50%時所對應的分子量； （

3、2 ）取截留率為 90 時所對 應的分子量； （ 3 ）取截留率為 100% 時所對應的分子量； （4）延長截留率分子量曲線 的斜線部分,使其與截留率為 100% 的橫坐標相交,與交點對應的分子量取為截留分子量。 11 、膜污染：由于被截留的顆粒、膠粒、乳濁液、懸浮液、大分子和鹽等在膜表面或膜內 的（不）可逆沉積,這種沉積包括吸附、堵孔、沉淀、形成濾餅等。 、簡答題： 1 、膜的定義、膜的分類、特點 定義：膜是分離兩相的中間相； 分類：按材料分類：有機膜,無機膜 按膜斷面的形狀：對稱膜,不對稱膜,復合膜 按推動力：壓力差推動，溫度差推動，電位差推動，濃度差推動 膜的形狀：平板型，管式膜，中空纖

4、維膜 2、膜分離與其他分離方法相比的優(yōu)點 無相變 低能耗 室溫操作 無需添加其他組分 環(huán)境友好 3、超濾過程中為什么常采用反洗流程？ 超濾是物理過濾過程，隨著過濾進行，超濾膜表面附著雜質，過濾阻力就會增加，過濾通 量減小，反洗就是將超濾膜表面雜質沖洗出來，保證超濾膜正常過濾。 4、按膜的材料性質，常見的氣體分離膜有哪兩種？有什么特點？都有那些應用？ 玻璃態(tài)：擴散控制過程；小分子氣體優(yōu)先通過；氫氣分離膜(HM) ；彈性模量大；斷裂延伸 率??；形變可逆；側基，支鏈，小鏈節(jié)的運動 橡膠態(tài)：溶解控制過程；大分子氣體優(yōu)先通過；有機蒸汽膜(VM) ；彈性模量小，斷裂延伸 率大，形變不可逆 5、對于玻璃態(tài)和

5、橡膠態(tài)氣體分離膜，試分析H2 和乙烷哪種氣體優(yōu)先透過，為什么？ 玻璃態(tài)氣體分離膜：為氫氣分離膜， H2 優(yōu)先透過 橡膠態(tài)氣體分離膜：為有機蒸汽膜，大分子氣體優(yōu)先通過，乙烷優(yōu)先透過 6、舉例說明滲透蒸發(fā)的應用和優(yōu)點。 應用： 1)液體有機物脫水 2) 水中脫除有機物 3) 有機物 /有機物分離 4) 蒸汽滲透 優(yōu)點：分離系數(shù)大，選擇合適的膜，單級就能達到很高的分離度。適合分離沸點相近的物 質，尤其適合恒沸物的分離；與常規(guī)分離方法相比，能耗低；過程簡單，附加處理少，操 作方便；過程不引入其他試劑，產(chǎn)品和環(huán)境不會受到污染；便于放大及與其他過程耦合和 集成；分離作用不受組分汽 液平衡限制，受組分在膜內

6、的滲透速率的控制，適合近沸或 恒沸物的分離。 7、簡述乳化液膜的特點及主要應用領域？ 特點：傳質效率高、選擇性好、節(jié)約能源 應用：冶金廢水，生物醫(yī)藥，顆粒合成 8、納濾膜的特點、分離機理及主要應用領域 特點：納濾膜的截留率大于 95%的最小分子約為 1nm ，故稱納濾膜；從結構上看納濾膜大多 是復合膜，即膜表面分離層和他的支撐層的化學組成不同。其表面分離層由聚電解質構成； 能透過一價的無機鹽，滲透壓遠比反滲透低，故操作壓力很低(0.51Mpa )達到同樣的滲 透壓通量所必需施加的壓差比用RO膜低0.53MPa，因此納濾又被稱作低壓反滲透，或疏 松反滲透 分離機理：篩分效應：對 Na+和Cl-等

7、單價離子的截留率較低，但對Ca2+，Mg2+，SO42-截 留率高，對色素，染料，抗生素，多肽和氨基酸等小分子量(200-1000 )物質可進行分級 分離，實現(xiàn)高相對分子量和低相對分子量有機物的分離。 Donnan效應：納濾膜本體帶有電荷性，對相同電荷的分子具有較高的截留率；低壓下仍具 有較高的脫鹽性能；分離分子量相差不大但帶相反電荷的小分子。 主要應用領域：海水及苦咸水的淡化；在食品行業(yè)中，用于果汁生產(chǎn)；在醫(yī)藥行業(yè)中用于 氨基酸生產(chǎn)，抗生素回收；在石化生產(chǎn)方面應用于催化劑的分離回收。 9、滲透壓和什么有關？ 滲透壓與溶液中不能通過半透膜的微粒數(shù)目和環(huán)境溫度有關 10、反滲透發(fā)生的必要條件？

8、(1)選擇性透過溶劑的膜；(2)膜兩邊的靜壓差必須大于其滲透壓差。 11、反滲透膜的透水率、透鹽率、脫鹽率、水的回收率的簡單計算。 透水率=單位時間內滲透的水量，L/H十單位膜面積，M2 透鹽率=100% -兌鹽率 脫鹽率=(反滲透處理進水中的含鹽量，MG/L-反滲透處理出水中的含鹽量，MG/L) 板滲 透處理進水中的含鹽量，MG/L 回收水率=滲透出水水量，L+進水量，L 12、膜的濃差(度)極化和膜污染產(chǎn)生的原因、對膜分離過程的影響，減輕的措施。 膜的濃度差極化 原因：由于膜的選擇透過性，使得臨近膜表面淡室側的邊界層中反離子濃度減小，在濃室 側的邊界層中反離子濃度增大，尤其當電流大于極限電

9、流密度后，甚至可能發(fā)生水的電滲 析。 不利影響：使膜表面溶質濃度增高，引起滲透壓的增大，從而減小傳質驅動力；當膜表面 :溶質濃度達到其飽和濃度時，便會在膜表面形成沉積層或凝膠層，增加透過阻力；膜表面 沉積層或凝膠層的形成會改變膜的分離特性；當有機溶質在膜的表面達到一定濃度有可能 對膜發(fā)生溶脹或惡化膜的性能；嚴重的濃度極化導致結晶析出，阻塞流道，運行惡化。 :概括地說就是：分離效果降低，截留率改變，通量下降。 減輕措施：選擇合適的膜組件結構；加入紊流器；料液橫切流向設計；料液脈沖流動；螺 旋流；提高流速；適當提高進料液溫度以降低黏度，增大傳質系數(shù)。 膜污染 原因： (1) 最普通的膜污染是由于原

10、料液中的懸浮顆粒造成的。如果在預處理過程中，原料 水的懸浮顆粒沒有被完全除去，經(jīng)過一段時間的操作后，將在膜表面形成濾餅。 (2)膜的表面結垢。當 BaS 、 CaS 、CaF2 等被濃縮，形成飽和溶液時，它們將從溶液 中析出、結垢，沉淀于膜的表面。因此，非常有必要對原料水進行分析，以確定正確的設 計參數(shù)和操作參數(shù)。 (3)細菌污染 (4)其它一些物質如金屬氧化物、二氧化硅離子、有機物、淤泥等均可引起膜的污染 不利影響：膜的污染惡化了水的產(chǎn)量和水品水質，大大降低了膜的壽命，增加了膜的清洗 維護費用 減輕措施：要預防膜污染，就必須對原料水進行嚴格的預處理。選取適當?shù)牟僮鲄?shù)。增 加溶液在隔離室的湍

11、動。選用適當?shù)木彌_劑。定期對膜進行酸洗堿洗。選取抗污染膜。采 取倒換電極操作 13 、反滲透的機理、流程和應用 機理：對透過的物質具有選擇性的薄膜成為半透膜。一般將只能透過溶劑而不能透過溶質 的薄膜視為理想的半透膜。當把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側，中間用 半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會 比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲 透壓。滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度與半透膜的性質無關。若在濃溶液側 施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑就會向稀溶液流動，即發(fā)生反滲透。 流程：1、預處理-反滲透T純水箱-離子交換器T紫外線殺菌T純水泵T用水點 2、預處理-一級反滲透-二級反滲透-純水箱-純水泵-紫外線殺菌-用水點 3、預處理-反滲透-中間水箱-中間水泵-ED裝置-純水箱-純水泵-紫外線殺 菌-用水點 4、預處理-紫外線殺菌-一級反滲透裝置-二級反滲透裝置-中間水箱-ED裝置 -脫氧裝置 -純水箱 -拋光混床 -超濾裝置 -用水點 應用： 咸