大学功能高分子材料经典课件-高聚物膜.ppt

电渗析技术 直流电场作用下，由于离子交换膜的阻隔作用，实现溶液的淡化和浓缩，推动力是静电引力。 三、应用： 与水有关 地球面积的71%被水体所覆盖，97%是海水，3%是淡水，只有1%可利用，26个国家严重缺水，世界用水量每15年就翻一翻，每年有1500万人因缺水，饮污染了的水而死亡。 缺水的原因；人多、污染和破坏、工业发达、用水量剧增、人类自己搞的工业污染，使大量的淡水无法利用。 开源、节水、开发新淡水资源——海水淡化。 治污：其实污水中毒物的含量很小，有时PPm、PPb级，蒸溜浓缩不行。 1、 反渗透技术用于海水淡化： 中东国家极其缺水，产油国又有大量的资金，海水淡化工程最多。 如沙特，大半国土被沙漠覆盖，水资源极其缺乏，但1980年代以来农业发展迅速，粮食自足，1991年小麦出口居世界第6位。 产生这一奇迹的原因是：向大海要淡水。 沙特：拥有23家大型现代化海水淡化工厂，有世界最大的海水淡化 厂，日产淡水13.18亿升。 1990年代初，世界上有8000多个海水淡化厂，分布120多国家。 过去阿拉伯国家烧石油发电、蒸馏…，日产万吨淡水的海水淡化工厂，投资107亿元，每吨水7元；现在反渗透日产万吨的装置，投资8000万元，每吨水的成本4元。 2、膜过滤用于污水处理 a、反渗透法处理污水 用反渗透法处理合适污水中污染物很少，一般PPM级。 如：丹麦的DDS公司，生产过程中产生了含溶剂0.5～20%和少量盐的废水，过去因水量太大，处理费用太高。用反渗透法处理，将有机物浓缩后，再将少量的浓缩水送污水处理厂，大大降低了处理费用。 b、超滤处理污水： 秦皇岛玻璃纤维厂：用超滤处理废水（含离子、平平加）。 c、浓缩油乳液： 3、制药工业： 生产杆菌肽、四环素、链霉素、新霉素、胰岛素、无热源水。 4、生物技术： 超滤技术，除掉微生物，制酶、多糖、氨基酸。 膜分离在生物工程中的应用 过程 应用对象 实 例 微滤 消毒、澄清收集细胞 培养悬浮液除菌，产品消毒，细胞收集 超滤 大分子物质分离 酶及蛋白质的分离、浓缩、纯化，血浆分离、脱盐、去热源，膜反应器 纳滤 小分子物质分离 糖，二价盐、游离酸的分离 反渗透 小分子物质浓缩 单加盐、非游离酸的分离 透析 小分子有机物和无机离子 脱除小分子有机物或无机离子 实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念 Polymeric Membrane 第六章 高聚物膜 思考题： 根据膜孔径大小，膜分离技术可分为哪几类？ 何谓反渗透膜分离过程？其特点有哪些？ 何谓强制膜分离过程？ 简述电渗析膜分离的基本原理。 高聚物膜的类型？ 本章要点 1.膜分离技术的概念 2.高聚物膜的应用 3.高聚物膜的结构和分子设计 了解亲和膜分离技术 了解电渗析的工作原理 一、引言： 膜过滤---混合物通过半渗膜进行分离的过程。 #普通的真空抽滤，过滤（滤纸、滤布） #肾脏膜的选择性。 很久以前，人们对天然半透膜（如膀胱膜、细胞壁）的渗透性质进行了充分研究，但这些传统的膜难以在工业上应用。 1950年代成功合成了高分子膜，获得了离子交换膜技术、扩散渗析技术、反渗透技术、超滤技术，为分离胶体溶液、悬浮液、细菌体和大规模制盐提供了分离手段 。 过去的高分子膜只能用于水溶液，近年又开发出有机溶剂的分离膜。 最近，国内外正在开发各种生物体膜，能量变换等高级的功能膜。 膜分离技术 膜分离的概念： 利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，因溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。 膜的概念 膜是均一的由一相或由两相以上凝聚物构成的复合体 被膜分开的流体是液体或气体 膜的厚度小于0.5mm，否则不能称为膜 膜分离技术的类型和定义 膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分。 依据膜孔径大小而达到物质分离的目的，故可分类： 微滤（MF）：以多孔薄膜为过滤介质，压差为推动力，使不溶性物质得以分离。孔径0.025~14μm。 超滤（UF）：孔径更小，为0.001~0.02 μm，推动力为压力差，适于酶、蛋白质等生物大分子的分离。 反渗透（RO）：压差为推动力，从溶液中分离出溶剂的操作，孔径在0.0001~0.001 μm之间。（由于溶剂分子很小，不能忽略渗透压作用，故称为反渗透） 纳滤：压差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量物质的膜分离过程，孔径分布在平均2nm； 电渗析：电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作； 膜的类别 应用