(生化工程课件）膜过滤法.ppt

知识点：膜分离过程的分类及定义，膜分离机理，膜分离理论，超滤速度的影响因素，超滤膜污染及再生，超滤的操作方式及设备，膜分离过程的应用实例。 重点：膜分离过程的分类，概念，实质及其适用范围。超滤膜污染的常规处理方法，膜分离机理的毛细管流动模型和溶解扩散模型，传递理论中过滤模型和浓差极化问题，超滤器的型式及其方式。 难点：膜分离机理和传递理论。 以压力为推动力，依靠膜的选择性，将液体中的组分进行分离的方法，包括微滤（MF）、超滤（UF）、 纳滤（NF） 和反渗透（RO）四种过程。 膜分离的优点 （1）操作在常温下进行 （2）是物理过程，不需加入化学试剂 （3）能耗低，无相变 （4）选择性高 （5）浓缩和纯化可在一个步骤内完成 （6）设备易放大，可以分批或连续操作 常用膜分离技术的基本特征 原理动漫 17.1 膜材料和膜的制造 要求： （1）透过速度 （2）选择性 （3） 机械强度 （4） 稳定性 17.1.1 膜材料 微滤膜材料：聚偏氟乙烯，聚丙烯，硝酸纤维，醋酸纤维超滤膜：聚醚砜，再生纤维素等 反渗透膜 ：芳香聚酰胺 天然材料：各种纤维素衍生物 人造材料：各种合成高聚物 特殊材料：复合膜，无机膜 醋酸纤维特点： （1）透过速度大 （2）截留盐的能力强 （3）易于制备 （4）来源丰富 （5）不耐温（30C） (6) pH 范围窄，清洗困难 (7) 与氯作用，寿命降低 (8) 微生物侵袭 （9）适合作反渗透膜 聚砜膜的特点 （1）温度范围广 （2）pH 范围广 （3）耐氯能力强 （4）孔径范围宽 （5 ) 操作压力低 （6）适合作超滤膜 17.1.2 膜的制造 不对称膜通常用相转变法制造 ①将高聚物溶于一种溶剂中 ②将得到溶液浇注成薄膜 ③将薄膜浸入沉淀剂中，均匀的高聚物溶液分离成两相，一相为富含高聚物的凝胶，形成膜的骨架，而另一相为富含溶剂的液相，形成膜中空隙 影响膜结构和性质的因素很多 主要有：所有的高聚物及其浓度；溶剂系统；沉淀剂系统；沉淀剂的形式；前处理（如蒸发）或后处理（或退火，即浸在热水浴中）步骤等。 17.2 表征膜性能的参数 截流率不仅决定于溶质分子的大小，还与下列因素有关 17．2.3　孔道特征 孔径特征包括孔径、孔径分布和空隙度，是膜的重要性质 17.3 分离机理 毛细管流动模型 溶解扩散模型 优先吸附模型 毛细管流动模型 17.3.2　溶解扩散模型 溶解扩散模型 具体过程包括： ①溶质和溶剂在膜的料液侧表面外吸附和溶解。 ②溶质和溶剂之间没有相互作用，它们在各自化学位差的推动下仅以分子扩散方式（不存在溶质和溶剂的对流传递）通过反渗透膜的活性层。 ③溶质和溶剂在膜的透过液侧表面解吸。 17.3.3 优先吸附－毛细孔流动模型　 17.3.4　纳滤 17.4 膜两侧溶液间的传递方程 17.4.2　阻力模型 17.4.2　管状收缩效应的影响 １７.５　影响膜过滤的各种因素 17.5.2　 浓度 １７.６　膜的污染 17.6.2　清洗方法 常用的清洗剂 污染膜是否清洗的判据 ①根据膜分离装置进出口压力降的变化： ②根据透水量或透水质量的变化： ③定时清洗： 浓差极化与膜污染的防治方法 1、预处理法 2、膜表面改性 3、改善膜表面的流体力学条件 4、附加场的方法 5、反冲 6、机械方法 7、其他方法 17.7　膜过滤装置的型式及其适用范围 　 17.8 操作方法 17.9　应用　 　 17.9.1　发酵液的过滤与细胞的收集 7、膜分离技术的应用 膜技术在牛乳和乳清加工中的应用 膜法处理乳清 抗生素的制备 纯净水处理工艺流程图 膜分离水处理设备装置 果汁澄清 电镀废水处理 思考题 1 理解概念：截留分子量，截留率，体 积浓缩倍 数 2 微滤，超滤，反渗透分离技术在分子尺寸上有何区别？ 3 影响截留率的因素有哪些？ 4 毛细管流动模型，溶解扩散模型，和优先吸附模各适用于解释哪些膜过程? 17.8.1分批操作 17.8.2 透析过滤 发酵液的过滤与细胞的收集 纯化 浓缩 去热源 缓冲液变换 应用 水的脱盐和净化 食品工业 医疗、卫生方面 石油、化工方面 环境工程 其他方面 海水与苦咸水淡化 电厂锅炉供水脱盐 超纯水制备 城市家庭饮用水的净化 乳品加工 酒类生产 果汁加工 酶制剂生产 医疗、卫生用水 药品生产 医疗应用 中药提炼 回收有机蒸气 制取富氧空气 无水乙醇生产 膜与生物技术 国防上的应用 交通、运输方面 脱气膜 电泳漆废水 电镀废水 纤维工业废水 造纸工业废水 其他废水 膜的清洗方法 物理方法 化学方法所用的清洗剂 水力方法 气－液脉冲 反冲洗涤 循环洗涤 酸碱液 表面活性剂 螯合剂 氧化剂 酶 化学清洗液 酸在去除诸如碳酸钙和磷酸钙