超濾微濾技術(shù)應(yīng)用和原理PPT

1、關(guān)于超濾微濾技術(shù)的應(yīng)用和原理PPT第一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2一、超濾的定義 超濾是在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的篩孔分離過程，它介于納濾和微濾之間，膜孔范圍在1nm-0.05um.第二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3二、超濾的發(fā)展進(jìn)程1861年Schmidt首次公布了牛心胞薄膜截留可溶性阿拉伯膠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；1867年，Traube制成第一次人工膜；1907年開始使用“超濾”這一術(shù)語；20世紀(jì)70年代，超濾從實(shí)驗(yàn)規(guī)模進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用；我國從20世紀(jì)70年代開始研究，隨后進(jìn)入快速發(fā)展階段。第三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4三、超濾的用途 超濾主要用于從液相物

2、質(zhì)中分離大分子化合物（蛋白質(zhì)、核酸聚合物、淀粉、天然膠、酶等）、膠體分散液（粘土、顏料、礦物料、乳液粒子、微生物）以及乳液（潤滑脂、洗滌劑、油水乳液）。采用先與適合的大分子結(jié)合的方法也可以從水溶液中分離金屬離子、可溶性溶質(zhì)和高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、酶、病毒），以達(dá)到凈化、濃縮的目的。第四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5四、超濾的基本原理超濾的分離機(jī)理是“篩分”分子級(jí)的物質(zhì)，即它可截留溶液中溶解的大分子物質(zhì)，而透過小分子物質(zhì)。理想的超濾膜分離是篩分過程，在壓力推動(dòng)下，進(jìn)料液中的溶劑和小分子溶質(zhì)透過膜進(jìn)入濾液側(cè)，溶液中的大分子物質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)等被超濾膜截留濃縮。“篩分膜”和“深層膜”的

3、比較第五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月6第六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月7第七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月8第八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月9第九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月10五、超濾膜的特性超濾膜按形態(tài)結(jié)構(gòu)可分兩類：對稱膜和非對稱膜超濾膜的分離特性：透過通量（速度）和截留率（分離效果）超濾膜的材料：1）有機(jī)高分子材料（纖維素衍生物、聚砜類、乙烯類聚合物、含氟類聚合物）2）無機(jī)材料（多孔金屬、多孔陶瓷、分子篩）第十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月114.超濾膜的制備有機(jī)高分子超濾膜采用相轉(zhuǎn)化法、拉伸法、復(fù)合膜法、燒

4、結(jié)法、核徑跡法等無機(jī)超濾膜采用固體粒子燒結(jié)法、溶膠凝膠法、陽極氧化法、動(dòng)態(tài)膜法、薄膜沉積法、水熱法等；第十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月12六、超濾膜的污染及控制膜污染的定義: 指處理物料中的微粒，膠體粒子或溶質(zhì)大分子，由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附，沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產(chǎn)生透過流量與分離特性的不可逆變化。濃差極化 超濾時(shí)，由于篩分作用，料液中的部分大分子溶質(zhì)會(huì)被膜截留，溶劑及小分子溶質(zhì)則能自由地透過膜，從而表現(xiàn)出超濾膜的選擇性。被截留的溶質(zhì)在膜表面處積聚，其濃度會(huì)逐漸升高，在濃度梯度的作用下，及近膜面的溶質(zhì)又以相反方向向料液主體擴(kuò)散

5、，平衡狀態(tài)時(shí)膜表面形成一溶質(zhì)濃度分布邊界層，對溶劑等小分子物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用。這種現(xiàn)象稱為膜的濃差極化，是一個(gè)可逆過程。3. 造成膜污染的主要原因：料液性質(zhì)膜及膜組件性質(zhì)操作條件第十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月134.控制措施膜的壓差較低時(shí)，膜自身的機(jī)械阻力和膜污染阻力占主導(dǎo)地位，應(yīng)盡量減少膜污染阻力來提高膜的運(yùn)行水平膜材料：與溶質(zhì)電荷相同的強(qiáng)親水和強(qiáng)疏水性膜較耐污染；膜孔徑：一般選孔徑比被截留粒子尺寸小一個(gè)數(shù)量級(jí)的膜；溶液pH值：一般把它調(diào)至遠(yuǎn)離等電點(diǎn)，可減少污染；鹽：自身沉積或改變蛋白質(zhì)性質(zhì)而產(chǎn)生膜污染；溫度：適宜的料液溫度會(huì)減少膜的污染。第十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作

6、于2022年6月144.控制措施B.膜的壓差較高時(shí)，濃差極化產(chǎn)生的阻力占主導(dǎo)地位，此時(shí)應(yīng)著重減少濃差極化阻力，其措施主要是：增大料液流速；升高料液溫度；選擇合適的膜組件結(jié)構(gòu)C.膜壓差很高時(shí)，凝膠層阻力占主導(dǎo)地位，凝膠層是由濃差極化造成的，所以防止凝膠層的形成應(yīng)盡量控制濃差極化。第十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月15七、超濾膜的清洗在實(shí)際膜分離技術(shù)應(yīng)用中，盡管選擇了較合適的膜和適宜的操作條件下，在長期運(yùn)行中，過濾通量隨運(yùn)行時(shí)間的增加必然產(chǎn)生下降現(xiàn)象，即膜污染問題必然發(fā)生，此時(shí)需要采取一定的清洗方法，使膜面或膜孔內(nèi)污染物去除，從而達(dá)到過濾通量恢復(fù)，延長膜壽命的目的。1.影響膜清洗的因

7、素：膜的化學(xué)特性和污染物特性2.膜的清洗方法物理方法：水力方法和氣液脈沖法化學(xué)方法：物理清洗清洗劑擴(kuò)散到污垢表層滲透擴(kuò)散進(jìn)污垢層清洗反應(yīng)清洗反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至清洗劑體系第十五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月16七、超濾膜的清洗3.常見的化學(xué)清洗劑酸堿液表面活性劑氧化劑酶4.清洗效果評價(jià) 通常用純水透水率恢復(fù)系數(shù)r來表示清洗效果： r=J/J0 *100% J為清洗后膜的通量，J0為膜清洗前的初始通量第十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月17七、超濾的應(yīng)用工業(yè)廢水處理食品工業(yè)中的應(yīng)用高純水制備中的應(yīng)用生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用第十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月18膜技術(shù)應(yīng)用

8、微 濾第十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月19一、微濾的定義 微濾是在壓差推動(dòng)力作用下進(jìn)行的篩孔分離過程，膜孔范圍在0.05um-20um.第十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月20二、微濾的發(fā)展進(jìn)程19世紀(jì)中葉開始出現(xiàn)微濾膜技術(shù)；20世紀(jì)初開始對該技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究；20世紀(jì)60年代開始進(jìn)入飛躍發(fā)展階段；我國對該項(xiàng)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)五、六十年代，80年代初期開始起步并得到快速發(fā)展。第二十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月21三、微濾的應(yīng)用領(lǐng)域 微濾主要從氣相和液相物質(zhì)中截留微米及亞微米級(jí)的細(xì)小懸浮物、微生物、微粒、細(xì)菌、酵母、紅血球、污染物等以達(dá)到分離、凈化和

9、濃縮的目的。第二十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月22四、微濾的分離機(jī)理微濾的分離機(jī)理是篩分機(jī)理，膜的物理結(jié)構(gòu)起決定性作用。此外，吸附和電性能對截留也有影響。微濾膜的截留分表面層截留和內(nèi)部截留兩種：表面層截留：機(jī)械截留作用、物理作用或吸附截留作用、架橋作用膜內(nèi)部截留：膜的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截留作用，是指將微粒截留在內(nèi)部而不是在膜的表面第二十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月23五、微濾的操作模式無流動(dòng)操作（靜態(tài)過濾或死端過濾）錯(cuò)流操作（動(dòng)態(tài)過濾）第二十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月24第二十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月25第二十五張，PPT共三十五頁，

10、創(chuàng)作于2022年6月26第二十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月27六、微濾膜的特性微濾膜的分類： 按形態(tài)結(jié)構(gòu)可分兩類對稱膜和非對稱膜 按材料可分兩類有機(jī)膜和無機(jī)膜微濾膜的結(jié)構(gòu)： 具有毛細(xì)管狀孔結(jié)構(gòu)的篩網(wǎng)型微孔濾膜 具有曲孔的深度型微孔濾膜第二十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月283.微濾膜的特點(diǎn)微濾主要以篩分機(jī)理截留粒子而分離，所有比膜孔徑大的粒子全部截留，其他深層過濾介質(zhì)達(dá)不到絕對截留的要求孔徑分部均勻，過濾精度高，可靠性強(qiáng)孔隙率高，過濾速度快微濾膜整體性強(qiáng)，不脫落，不對物料產(chǎn)生二次污染，且膜層薄，對物料吸附少，減少損失與其它深層過濾方法結(jié)合使用，可延長微濾膜使用壽命

11、。第二十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月294.微濾膜材料 對于微濾膜，選擇膜材料時(shí)材料的加工要求、耐污染能力和其化學(xué)及熱穩(wěn)定性等是主要的考慮因素 用于微濾膜制備的材料包括有機(jī)高分子材料和無機(jī)材料（見表）第二十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月305.微濾膜的制備技術(shù)微濾膜的制備包括燒結(jié)法、拉伸法、相轉(zhuǎn)化法、徑跡蝕刻法和溶膠凝膠法等第三十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月31七、微濾膜的污染及控制微濾膜的污染與 過濾阻力主要是來自于被截留的溶質(zhì)或顆粒在膜的表面形成的濃差極化和濾餅層的阻力及顆粒在膜微孔中的吸附和堵塞。減少膜污染的措施第三十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月322.減少膜污染的措施料液的預(yù)處理：絮凝沉淀、多介質(zhì)機(jī)械過濾、熱處理、調(diào)pH值、加配位劑（EDTA等）、氯化、活性炭吸附、化學(xué)處理、精密過濾等。膜的運(yùn)行方式：死端過濾膜通量減小快，一般應(yīng)選用錯(cuò)流過濾的運(yùn)行方式。膜組件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：通過提高傳質(zhì)系數(shù)（如高流速等）和使用較低通量的膜可以減少濃差極化，采用端流強(qiáng)化器也可以減少膜的污染。電場作用：通過電場作用促進(jìn)膜表面聚集的帶電微粒向料流主體遷移，從而增加其傳質(zhì)系數(shù)，也可減少膜的污染。第三十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月33八、微濾膜的清洗物理清洗