新型節(jié)能設(shè)備方法學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1新型節(jié)能設(shè)備新型節(jié)能設(shè)備(shbi)方法方法第一頁，共81頁。4.3 膜分離膜分離第1頁/共80頁第二頁，共81頁。4.3.1 4.3.1 膜分離概念膜分離概念(ginin)(ginin)壓壓力力第2頁/共80頁第三頁，共81頁。(1)(1)膜分離技術(shù)發(fā)展的歷史膜分離技術(shù)發(fā)展的歷史 膜分離技術(shù)已被國際上公認(rèn)為膜分離技術(shù)已被國際上公認(rèn)為2020世紀(jì)末至世紀(jì)末至2121世紀(jì)中期最有發(fā)展前途、世紀(jì)中期最有發(fā)展前途、甚至?xí)?dǎo)致一次工業(yè)革命甚至?xí)?dǎo)致一次工業(yè)革命(gngygmng)(gngygmng)的重大生產(chǎn)技術(shù)，所以可的重大生產(chǎn)技術(shù)，所以可稱為前沿技術(shù)，是世界各國研究的熱點。如果將稱為前沿技

2、術(shù)，是世界各國研究的熱點。如果將2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代初視為現(xiàn)年代初視為現(xiàn)代高分子膜分離技術(shù)研究的起點，截止現(xiàn)在，其發(fā)展致可分為三個階段：代高分子膜分離技術(shù)研究的起點，截止現(xiàn)在，其發(fā)展致可分為三個階段：5050年代為奠定基礎(chǔ)階段；年代為奠定基礎(chǔ)階段；6060年代和年代和7070年代為發(fā)展階段，年代為發(fā)展階段， 80 80年代至年代至今為發(fā)展深化階段。目前，研制和開發(fā)出的分離膜及應(yīng)用技術(shù)有很多種，今為發(fā)展深化階段。目前，研制和開發(fā)出的分離膜及應(yīng)用技術(shù)有很多種，如微慮、超慮、反滲透、滲透蒸發(fā)等如微慮、超慮、反滲透、滲透蒸發(fā)等第3頁/共80頁第四頁，共81頁。(2)(2)膜分離膜分離(fnl)

3、(fnl)技術(shù)在分離技術(shù)在分離(fnl)(fnl)工程中的工程中的重要作用重要作用 膜分離技術(shù)在分離物質(zhì)過程中不涉及相變，對能膜分離技術(shù)在分離物質(zhì)過程中不涉及相變，對能量要求低，因此和蒸餾、結(jié)晶、蒸發(fā)等需要輸入能量量要求低，因此和蒸餾、結(jié)晶、蒸發(fā)等需要輸入能量的過程有很大差異；膜分離的條件一般都較溫和的過程有很大差異；膜分離的條件一般都較溫和(wnh)(wnh)，對于熱敏性物質(zhì)復(fù)雜的分離過程很重要，對于熱敏性物質(zhì)復(fù)雜的分離過程很重要，這兩個因素使得膜分離成為生化物質(zhì)分離的合適方式。這兩個因素使得膜分離成為生化物質(zhì)分離的合適方式。此外它操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊、維修費用低、易于自動此外它操作方便、結(jié)構(gòu)

4、緊湊、維修費用低、易于自動化，因而是現(xiàn)代分離技術(shù)中一種效率較高的分離手段，化，因而是現(xiàn)代分離技術(shù)中一種效率較高的分離手段，在生化分離工程中具有重要作用。在生化分離工程中具有重要作用。第4頁/共80頁第五頁，共81頁。物質(zhì)的識別與透過；界面；反應(yīng)場。物質(zhì)的識別與透過；界面；反應(yīng)場。物質(zhì)的識別與透過是使混合物中各組分之間實現(xiàn)分離的內(nèi)在因物質(zhì)的識別與透過是使混合物中各組分之間實現(xiàn)分離的內(nèi)在因素；素；作為界面，膜將透過液和保留液作為界面，膜將透過液和保留液( (料液料液) )分為互不混合的兩相；分為互不混合的兩相；作為反應(yīng)場，膜表面從孔內(nèi)表面含有與特定溶質(zhì)具有相互作用作為反應(yīng)場，膜表面從孔內(nèi)表面含有與

5、特定溶質(zhì)具有相互作用能力的官能團，通過物理作用、化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)提高能力的官能團，通過物理作用、化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)提高膜分離的選擇性和分離速度。膜分離的選擇性和分離速度。生物分離過程中采用的膜分離法主要是利用物質(zhì)之間透過性的生物分離過程中采用的膜分離法主要是利用物質(zhì)之間透過性的差別，而膜材料上固定特殊活性基團，使溶質(zhì)與膜材料發(fā)差別，而膜材料上固定特殊活性基團，使溶質(zhì)與膜材料發(fā)生某種相互作用來提高膜分離性能的功能膜研究也很多，生某種相互作用來提高膜分離性能的功能膜研究也很多，代表了膜分離技術(shù)的發(fā)展代表了膜分離技術(shù)的發(fā)展(fzhn)(fzhn)方向。方向。第5頁/共80頁第六頁，共81頁。4.3

6、.2 膜的定義膜的定義(dngy)和分類和分類1 1、膜（分離膜）的定義、膜（分離膜）的定義 分離膜可看作是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的分離膜可看作是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障。它可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，目前使用的分屏障。它可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固膜。膜可以存在于兩流體之間或附離膜絕大多數(shù)是固膜。膜可以存在于兩流體之間或附著于支撐體或載體的微孔隙上，膜厚度要遠(yuǎn)小于其比著于支撐體或載體的微孔隙上，膜厚度要遠(yuǎn)小于其比表面積。表面積。2 2、膜的分類、膜的分類 按膜結(jié)構(gòu)分：有對稱膜和不對稱膜按膜結(jié)構(gòu)分：有對稱膜和不對稱膜按膜材料分：有機按膜材料分：有機(yu

7、j)(yuj)膜：纖維素膜、聚酰胺膜、聚膜：纖維素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚四氟砜膜、聚四氟 乙烯膜、聚乙烯膜等乙烯膜、聚乙烯膜等 無機膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等無機膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等 按分離機理分：多孔膜、無孔膜和載體膜按分離機理分：多孔膜、無孔膜和載體膜按幾何形狀分：平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式按幾何形狀分：平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式膜膜第6頁/共80頁第七頁，共81頁。膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)1. 1. 孔道孔道(kngdo)(kngdo)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2. 2. 膜的孔道膜的孔道(kngdo)(kngdo)特性特性3. 3. 水通量水通量第7頁/共80頁第八頁，共81頁。膜結(jié)

8、構(gòu)膜結(jié)構(gòu)1.孔道結(jié)構(gòu) 膜的孔道結(jié)構(gòu)因膜材料和制造方法而異。膜的孔道結(jié)構(gòu)對膜的透過通量、耐污染能力等操作性能具有重要影響。 早期的膜多為對稱膜(symmetric membrane)，即膜截面的膜厚方向上孔道結(jié)構(gòu)均勻。對稱膜的傳質(zhì)阻力大，透過通量低，并且容易污染，清洗困難。 60年代開發(fā)的不對稱膜解決了上述對稱膜的弊端，從而開創(chuàng)了膜分離技術(shù)發(fā)展的新篇章。不對稱膜(asymmetric membrane)主要由起膜分離作用的表面活性層(0.20.5）和起支撐強化作用的惰性層(50100m)構(gòu)成。惰性層孔徑很大，對透過流體無阻力，由于不對稱膜起膜分離作用的表面活性層很薄，孔徑微細(xì)，因此(ync)透過

9、通量大、膜孔不易堵塞、容易清洗。日前的超濾和反滲透膜多為不對稱膜。 高分子微濾膜以對稱膜為主。新型無機陶瓷微濾膜多為不對稱膜。第8頁/共80頁第九頁，共81頁。膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)對稱(duchn)膜不對稱(duchn)膜第9頁/共80頁第十頁，共81頁。膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)2.2.膜的孔道特性膜的孔道特性 膜的孔道特性包括孔徑、孔徑分布和孔隙率。超濾和膜的孔道特性包括孔徑、孔徑分布和孔隙率。超濾和微濾膜的孔徑、孔徑分布和孔隙率可通過微濾膜的孔徑、孔徑分布和孔隙率可通過(tnggu)(tnggu)電電子顯微鏡直接觀察測定。子顯微鏡直接觀察測定。Millipore公司公司PTGC超濾膜超濾膜的孔徑的孔徑(kng

10、jng)分布分布第10頁/共80頁第十一頁，共81頁。膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)3. 水通量水通量 水通量是在一定的條件下水通量是在一定的條件下(一般壓力一般壓力(yl)為為0.1MPa，溫度為，溫度為20度度)通過測量透過一定量純水所需的時間來測定。通過測量透過一定量純水所需的時間來測定。第11頁/共80頁第十二頁，共81頁。第12頁/共80頁第十三頁，共81頁。第13頁/共80頁第十四頁，共81頁。n在操作(cozu)中膜面會發(fā)生污染，使膜性能降低，故有必要采用與工藝相適應(yīng)的膜面清洗方法;n從目前獲得的膜性能來看，其耐藥性、耐熱性、耐溶劑能力都是有限的，故使用范圍受限;n單獨采用膜分離技術(shù)效果有限，因此

11、往往都將膜分離工藝與其他分離工藝組合起來使用。第14頁/共80頁第十五頁，共81頁。膜膜 過過 程程 分離機理分離機理 分離對象分離對象 孔徑（孔徑（nm）粒子過濾粒子過濾 體積大小體積大小(dxio) 固體粒子固體粒子 10000微微 濾濾 體積大小體積大小(dxio) 0.0510m的固體粒子的固體粒子 5010000超超 濾濾 體積大小體積大小(dxio)10001000000 道爾頓道爾頓 250 的大分子，膠體的大分子，膠體納納 濾濾 溶解擴散溶解擴散 離子、分子量離子、分子量100的有機物的有機物 2反反 滲滲 透透 溶解擴散溶解擴散 離子、分子量離子、分子量100的有機物的有機物 0.5滲透蒸發(fā)滲透蒸發(fā) 溶解擴散溶解擴散 離子、分子量離子、分子量100的有機物的有機物 CO2COCH4N2H2。在PSA法脫碳裝里中，采用對CO2具有良好吸附和解吸性能的吸附劑。當(dāng)變換氣在一定壓力下通過吸附床層時，吸附劑將選擇吸附強吸附質(zhì)CO2，而難吸附組分如H2、N2、CH4、CO等從吸附塔出口端排出，作為脫除了CO2的氣體輸出。第79頁/共80頁第八十頁，共81頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會計學(xué)。作為界面，膜將透過