膜分离4(应用).ppt

膜技术应用举例 人工肾是利用透析原理制成的，它是研究得最早而又最成熟的人造器官。人工肾实际上是一台“透析机”，血液里的排泄物（尿素、尿酸等小分子、离子）能透过人工肾里的半透膜，而血球、蛋白质等半径大的有用物质都不能通过。目前，全世界靠移植人工肾存活的人已达十万以上。 要制造高效微型适用的人工肾，关键在于研制出高选择性半透膜。目前研制的制膜材料有多种多样，它们主要是人工合成高分子化合物。 聚丙烯腈硅橡胶是最常用的一种医用高分子化合物。它除了可作人工肾外，由于它有极高的可选择性，还可用它制成人工肝的渗透膜。它能够把血液里的毒物或排泄物，以及血液里过量的氨迅速地渗析出来。过量的氨是肝脏发病时氨基酸转化而成的。这种人工肝可以把肝昏迷病人血液里的毒素迅速排除出去，使病情很快缓解，从而拯救肝脏危重病人的生命。 还可以用聚丙烯腈硅橡胶做成空心纤维管，然后用几万根这样的毛细管组织人工肺的“肺泡”，并和心脏相连，人工肺泡组织能够吸进氧气，呼出二氧化碳气，使红血球、白血球、蛋白质等有用物质留在体内，完全和肺的功能一样。这种人工肺已用于临床。在日本利用这种人工肺已使很多丧失肺功能的病人获得新生。 任何事物都有它的两面性，血液透析也不是十全十美的，在治疗疾病的同时，也会带来一些并发症，如穿刺部位发生血肿、出血、透析过程中出现高血压或低血压等。这些问题只要及时处理，是完全可以克服的。 制成的半透膜的形式也有多种多样，有的制成膜、有的制成空纤维状。这些膜在显微镜下观察，上面布满了微扎，扎的直径只有百万分之二到千分之三毫米。 人工肾的研制成功挽救了千千万万肾功能裹竭的病人。现在人工肾已进入了第四代。第一代人工肾有近一间房屋大；第二代人工肾缩小到一张写字台那么大；第三代人工肾只有一个小手提箱那么大，病人背上它能行走自如；第四代人工肾是可以植入人体的小装置，应用起来更加便利。 人工肾的发明，挽救和延长了许多肾脏病患者的生命。目前的人工肾还只能在人体外代替肾进行血液透析，需从病人动脉将血液引流出来，在人工肾经过透析后再从静脉输病人体内。今后人工肾的发展方向应象机体肾那样不但具有透析功能，而且也应具有过滤和再吸收功能，并能够埋植于体内。 透析的目的就是借助这种扩散速度的差． 使A侧二组分以上的溶质得以分离。不过这里所说的不是溶剂和溶质的分离(浓缩)，而是溶质之间的分离。 浓度差(化学位)是这种分离过程的惟一推动力。 这里用的透析膜也是半透膜的一种，它是根据溶质分子的大小和化学性质的不同而具有不同透过速度的选挥性透过膜，通常用于分离水溶液中的溶质。 典型应用是人工肾脏。 离子交换膜——电渗析 膜蒸馏VS膜渗透蒸发 渗透汽化与反渗透、超滤及气体分离等膜分离方法的最大区别在于，前者透过膜时，物料将产生相变，与膜蒸馏的本质区别也在于此——膜蒸馏过程是疏水膜，蒸汽压力差推动力，气态物质通过膜，而渗透气化则是物质以浓度差为推动力通过扩散进入墨的另一侧然后才相变。 因此．在操作过程中必须不断加入至少相当于透过物潜热的热量，才能维持一定的操作温度。 液膜分离应用简介 膜在反应中的应用 膜在药物缓释系统中的应用 膜在水处理、食品、医药、生物工程等工业领域中的应用举例 膜技术在氯碱工业中的应用 氯碱工业是基本化工原料工业，在国民经济中占有重要的地位，其主要产品烧碱（NaOH）、氯气和氢气广泛应用于国民经济各个部门。据统计，我国2000年烧碱生产能力已接近800万t／a，实际生产量为680万t／a，居世界第二位.其中，离子膜烧碱生产能力近280万t／a，2000年实际产量200万t／a。我国从20世纪80年代中期引进离子膜法制碱技术，并于90年代初由北京化工机械厂开始研制开发了具有专利技术的国产化离子膜电解槽，填补了国内空白.到目前为止国产化离子膜电解槽在国内的装备能力已超过100万t／a，占国内离子膜烧碱总量的三分之一强。但离子膜国产化一直处于研制试制阶段，离子膜还依赖进口.目前离子膜的生产公司只有3家，有美国的杜邦公司、日本的旭化成和日本的旭销子公司.离子膜烧碱以其节能、无污染、产品纯度高越来越得到广大用户的认可，仅短短的30多年，离子膜烧碱从无到有，并有逐步取代其它方法制碱的趋势。 1、离子交换膜法制碱的电解原理 1.1 离子交换膜法制烧碱和氯气、氢气的电解原理电解反应方程式： 2NaCl+2H2O →2NaOH+Cl2↑+H2↑ 1.2 复合膜的结构特点电解原理如图所示 离子交换膜为阳离子选择透过性膜，现氯碱工业使用的均为氟纤维增强的全氟磺酸、全氟羧酸复合膜.复合膜主要由磺酸层、羧酸层和增强网布组成. 1.2.1 磺酸层的特点 磺酸层的亲水性较好含水率较大，远高于羧酸层.膜含水率高，相应交换能量就大，也就是导电性较好，因磺酸层具有的特点