生物分離工程：5章

1、第5章 膜分離一、概述五、微濾二、反滲透六、滲透汽化三、納濾七、氣體分離四、超濾八、電滲析名人名言If you are tired of membranes, you are tired of life. Prof. Richard Bowen沒(méi)有從事膜科學(xué)技術(shù)研究的大學(xué)，不是好的大學(xué)。 黎念之教授膜的分離功能13.2 膜分離一、概述 Membrane materialsPolymersCeramicsGlassMetalsLiquids膜的結(jié)構(gòu)形式非對(duì)稱膜結(jié)構(gòu)膜分離過(guò)程的推動(dòng)力與傳質(zhì)膜分離過(guò)程的推動(dòng)力與傳質(zhì)膜的促進(jìn)傳遞機(jī)理工業(yè)化的膜過(guò)程及其推動(dòng)力和傳質(zhì)機(jī)制反滲透、納濾、超濾、微濾、氣體分離等

2、膜過(guò)程都屬于以壓力為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程，即壓力驅(qū)動(dòng)膜過(guò)程，壓力驅(qū)動(dòng)的膜工藝的分類及其對(duì)應(yīng)的被分離微?；蚍肿拥拇笮∫?jiàn)下圖。小分子中分子大分子膜原料透過(guò)側(cè)各種膜過(guò)程的相對(duì)適用范圍 反 滲 透 納 濾 超 濾 微 濾 普 通 過(guò) 濾含水鹽溶液 炭黑 顏 料 人 發(fā) 合成 色素 白蛋白 海沙 煙 草 灰 酵 母 菌 金屬離子 病 毒 細(xì) 菌活性灰內(nèi)毒素/熱精 靛 藍(lán)紅血球 花粉粒 糖 明 膠膠 乳 / 乳 濁 液原子半徑 石 棉 谷物-面粉 離 子 分 子 大分子 小微粒 大顆粒工業(yè)化的膜過(guò)程及其推動(dòng)力和傳質(zhì)機(jī)制膜科學(xué)技術(shù)基本概況各種膜過(guò)程開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)較成熟的膜分離過(guò)程Microfiltrati

3、on （微濾）Nanofiltration （納濾）Ultrafiltration （超濾）Reverse Osmosis （反滲透）Dialysis （電滲析）Gas Separation （氣體分離）Pervaporation （滲透汽化）Electrodialysis （電滲析）Membrane Electrolyses （膜電解） 發(fā)展中的膜分離技術(shù)Bipolar Membrane (雙極膜）Membrane （Bio）Reactor （膜生物反應(yīng)器）Catalytic Membrane （催化膜）Affinity Membrane （親和膜）Vapor permeation （蒸汽滲

4、透）Membrane Distillation （膜蒸餾）Membrane-based Absorption （膜基吸收）Membrane-based Extraction （膜基萃?。㏒upported Liquid Membrane （液膜）Controlled Release （控制釋放） Facilitated Transport （促進(jìn)傳遞）2000年世界膜工業(yè)產(chǎn)值及增長(zhǎng)速率（按膜過(guò)程統(tǒng)計(jì)）2000年世界膜工業(yè)產(chǎn)值及增長(zhǎng)速率（按應(yīng)用領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)）國(guó)際上的膜學(xué)術(shù)組織及國(guó)際會(huì)議1977 The Membrane Society of Japan1982 The European Societ

5、y of Membrane Science & Technology1987 North American Membrane Society國(guó)內(nèi)膜與膜過(guò)程研究單位大連化物所天津工業(yè)大學(xué)海洋局杭州水處理中心浙江大學(xué)材化學(xué)院 湖州歐美水處理設(shè)備廠各類膜技術(shù)國(guó)際會(huì)議舉行時(shí)間與地點(diǎn)International Congress on Membrane and Membrane Processes (ICOM)1990 1993 19961999 2002 2005AmericanGunmen JapanCanada France KoreaEurom (Progress in Membrane Scie

6、nce and Technology) 1994 1997 1999 2000The Netherlands The Netherlands Belgium Israel 各類膜技術(shù)國(guó)際會(huì)議舉行時(shí)間與地點(diǎn)International Conference on PVAP Pro. in the Chem.Indust. 1986 1987 1988 1989 1991? 1992 1995Atlanta San Antonio Nancy Florida Ottawa NevadaInternational Conference on Inorganic Membranes 2000(6) 20

7、02 2004 France China 各類膜技術(shù)國(guó)際會(huì)議舉行時(shí)間與地點(diǎn)Advanced Membrane Technology 2002 2004 (美國(guó)) 伊爾塞（德國(guó)）Organized by Engineering Conference InternationalSupported by United Engineering Foundation(UEF), Inc.Annual Meetings1. America Institute Chem. Eng. (AIChE) 2. North America Membrane Society (NAMS) 3.America Chem

8、istry Society (ACS) -Polymer Materials: Sci.& Eng. (Spring and autumn)4. Materials Research Society (MRS) (Spring and autumn)膜技術(shù)的發(fā)展歷程膜分離機(jī)理研究1874年Abbe Nollet 發(fā)現(xiàn)動(dòng)物膀胱隔開(kāi)的水滲入酒中。1855年 A.E.Fick 用硝化纖維制成第一張合成膜，提出 溶質(zhì)的滲透通量與濃度梯度成正比膜分離機(jī)理研究1876年 J.W.Gibbs單位界面上溶質(zhì)的吸附量與溶液的表面張力成正比。1887年 Vant Hoff 提出理想溶液的滲透壓與溶質(zhì)濃度成正比。膜

9、技術(shù)的發(fā)展歷程1950年-S.Yuster 預(yù)報(bào)可從海水中提取淡水 (Desalination)1957年 Breton and Reid 制成了醋酸纖維素(CA)均質(zhì)膜(Symmetric membrane)1957-1960年 Leib and Sourriragan 制成了醋酸纖維素(CA)、非對(duì)稱膜 (Asymmetric membrane)膜技術(shù)的發(fā)展歷程1 st Membrane (1960-1975) CA (Cellulose acetate)2 nd Membranes (1976-1985) CTA (Cellulose Triacetate)、CN (Cellulose

10、Nitrate) PTFE (Polytetrafluorethylene)、PS (Polysilfone) PES (Polyether Sulfone)膜技術(shù)的發(fā)展歷程3 rd Membranes (1986- 95) Inorganic Membranes (AI、 Zr、Ti、Si)、 Pervaporation membranes (PVA、 PVA-CS) Functional membranes (Facilitated transport) 4 th Membranes (1996- ) Functional membranes Sensitive Polymer membr

11、anes (pH ,Temperature ,Concentration)膜技術(shù)應(yīng)用歷程Before 1975 Desalination1975-1985 Applications in chemical industry Separation of N2-H2 mixture Separation of Alcohol-water solution Electrolysis for producing NaOH膜技術(shù)應(yīng)用歷程1986-1995 Enhanced oxygen Enhanced nitrogen Separation of CO2-CH4 mixture膜技術(shù)應(yīng)用歷程1996-

12、Clean Production-Environmental ProtectionTreatment of landfill leachate by ROWaste water treatment to recover metallic ions by UF & EDSeparation of organic compounds from aqueous fluids by PVAPReduction of emission of organic solvents by M-based Vapor & GS (Gasoline vapor) 膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域Applications in fo

13、od and biotechnology MF of milk and beer for bacteria removal Clarification of fruit juicesConcentration of enzymes and proteinsIn Environmental ProtectionOily or non-oily wastewater treatmentRecovery of useful matters from wastewater重點(diǎn)研究與開(kāi)發(fā)內(nèi)容高溫氣體分離膜， 催化反應(yīng)膜納濾膜，滲透汽化膜（有機(jī)混合物分離）親和膜， 固載活性基團(tuán)膜1996凝膠膜、刷膜、閘膜

14、（敏感性智能膜）分子識(shí)別與分子印跡膜，分子自組裝膜雙極膜，燃料電池（質(zhì)子交換膜）人工肝， 免疫分離膜Main JournalsJournal of Applied Polymer ScienceJournal of Membrane ScienceDesalinationJournal of Colloid and Interface ScienceBiotechnology and BioengineeringSeparation Science and Technology膜科學(xué)與技術(shù)水處理技術(shù)反滲透1、1748年，諾來(lái)特（Abble Nollet）發(fā)現(xiàn)水能自然地?cái)U(kuò)散到裝有酒精溶液的豬膀胱

15、內(nèi)，首次揭示了膜分離現(xiàn)象。2、1920s，Vant Hoff和J.W.Gills從熱力學(xué)理論建立了稀溶液理論及滲透壓與其他熱力學(xué)性能之間的關(guān)系，從而為滲透現(xiàn)象的研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。3、1953年，美國(guó)C.E Reid教授在佛羅里達(dá)大學(xué)最早開(kāi)發(fā)反滲透膜分離技術(shù)。4、1960年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的Yuster，Loeb和Sourirajan等首次制成了世界上具有歷史意義的高脫鹽率、高通量的反滲透膜。5、70年代初，杜邦公司的芳香族聚酰胺中空纖維反滲透器“Permasep B-9”問(wèn)世，使反滲透的性能有了大幅度的提高。二、反滲透6、80年代初，全芳香族聚酰胺復(fù)合膜及其卷式元件問(wèn)世，80年

16、代末，高脫鹽全芳香族聚酰胺復(fù)合膜工業(yè)化。7、90年代，超低壓高脫鹽全芳香族聚酰胺復(fù)合膜也開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。8、反滲透目前已成為海水和苦咸水淡化最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。1994年反滲透海水淡化產(chǎn)量為1.2103m3/d，苦咸水淡化產(chǎn)量為5106m3/d；反滲透已成為超純水和純水制備的優(yōu)選技術(shù)；另外，在各種料液的分離、純化和濃縮，鍋爐水的軟化，廢液的再生回用，以及對(duì)微生物、細(xì)菌和病毒進(jìn)行分離控制等方面都發(fā)揮著應(yīng)有的作用。二、反滲透2、反滲透基本原理:反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過(guò)溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動(dòng)力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過(guò)反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物進(jìn)行分離的膜

17、過(guò)程。如果將溶液和溶劑用半透膜隔開(kāi)，并且這種膜只能透過(guò)溶劑分子而不能透過(guò)溶質(zhì)分子，假定膜兩側(cè)靜壓力相等，則溶劑將從稀溶液側(cè)透過(guò)膜到濃溶液側(cè)，這就是以濃度差為推動(dòng)力的滲透現(xiàn)象。如果將溶液直接和溶劑接觸，這種運(yùn)動(dòng)就表現(xiàn)為從高濃度向低濃度的擴(kuò)散。在恒溫下，若將一種溶液和組成這種溶液的溶劑放在一起，最終的結(jié)果是溶液總會(huì)自動(dòng)地稀釋，直到整個(gè)體系的濃度均一為止。這是由于質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)所引起的結(jié)果二、反滲透2、分離機(jī)理：反滲透膜的選擇透過(guò)性與組分在膜中的溶解、吸附和擴(kuò)散有關(guān)，因此除與膜孔的大小結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與膜的化學(xué)、物理性質(zhì)有密切關(guān)系，即與組分和膜之間的相互作用密切相關(guān)。由此可見(jiàn)，反滲透分離過(guò)程中化學(xué)因素（膜

18、及其表面特性）起主導(dǎo)作用。半透膜 純水 鹽溶液滲透壓外壓a)C1=C2, p1=p2 (b) C1C2, p1=p2 (c) C1C2 , p1p2 (d)C1C2 , p1p2 1=2，1=2 12,12,1=2 ,p= 12,12, p 滲透與反滲透自從60年代開(kāi)發(fā)了第一張反滲透淡化膜以來(lái)，隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到不斷拓寬，許多膜分離過(guò)程也被引入供水領(lǐng)域，用以處理硬度、色度和有機(jī)污染物，軟化制取飲用水。納濾技術(shù)是反滲透膜過(guò)程為適應(yīng)工業(yè)軟化水的需求及降低成本的經(jīng)濟(jì)性不斷發(fā)展的新膜品種。CA-RO膜的開(kāi)發(fā)RO復(fù)合膜的開(kāi)發(fā)（1972年NS-100）低壓高截留率RO膜（1995年開(kāi)發(fā)

19、）超低壓RO膜（1996年）NF膜（疏松型RO膜）三、納濾 納濾過(guò)程的應(yīng)用：主要用于飲用水和工業(yè)用水的純化，廢水凈化處理，工藝流體中有價(jià)值成分的濃縮等方面，其操作壓力差為0.52.0MPa（或0.3451.035MPa），截留分子量界限為2001000（或200500），分子大小約為1nm的溶解組分的分離。納濾過(guò)程特點(diǎn)介于反滲透與超濾之間對(duì)水中的分子量為數(shù)百的有機(jī)分子成分具有分離能力對(duì)于不同價(jià)態(tài)的陰離子存在Donnan效應(yīng)物料的電荷性，離子價(jià)數(shù)和濃度對(duì)膜的分離效應(yīng)有很大的影響。2、分離機(jī)理：NF 膜與RO膜均為無(wú)孔膜，通常認(rèn)為其傳質(zhì)機(jī)理為溶解擴(kuò)散方式。但NF膜大多為荷電膜，其對(duì)無(wú)機(jī)鹽的分離行為

20、不僅由化學(xué)勢(shì)梯度控制，同時(shí)也受電勢(shì)梯度的影響，即NF膜的行為與其荷電性能，以及溶質(zhì)荷電狀態(tài)和相互作用有關(guān)。三、納濾 Comparison of retention characteristics between NF and ROSolute RO NF Monovalent ions(Na,K,Cl,NO3) 98 99 90Bacteria & virusses 99 100) 90 50Microsolutes(Mw100) 0-99 0-50 1、在1861年Schmidt用牛心包膜截取阿拉伯膠，可稱為世界上第一次UF試驗(yàn)，但此后一直沒(méi)有大的發(fā)展。2、1963年Michaels開(kāi)發(fā)了不

21、同孔徑的不對(duì)稱CA超濾膜。3、由于CA 膜物化性質(zhì)的限制，1965年開(kāi)始，不斷有新品種的高聚物超濾膜問(wèn)世，并很快商品化，19651975年是UF 大發(fā)展的階段。近30年，超濾在工業(yè)上得到大規(guī)模的應(yīng)用。四、超濾1、大分子化合物（蛋白質(zhì)，核酸聚合物，淀粉，天然膠，酶等）3、乳液（潤(rùn)滑脂-洗滌劑以及油-水乳液）4、采用先與合適的大分子復(fù)合的辦法，也可以用超濾來(lái)分離低分子量溶質(zhì)，從而可達(dá)到某些含有各種小分子量可溶性溶質(zhì)和高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、酶、病毒）等溶液的濃縮、分離、提純和凈化。應(yīng)用：從液相中分離2、膠體分散液（黏土，顏料，礦物料，乳液粒子，微生物）四、超濾2、超濾原理一般認(rèn)為超濾是一種篩孔分離過(guò)

22、程，在靜壓差為推動(dòng)力的作用下，原料液中溶劑和小溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過(guò)膜到低壓側(cè)，稱為濾出液或透過(guò)液，而大粒子組分被膜所阻攔，使它們?cè)跒V剩液中濃度增大。3、分離機(jī)理一般認(rèn)為UF的分離機(jī)理為篩孔分離過(guò)程，但膜表面的化學(xué)性質(zhì)也是影響超濾膜分離的重要因素。即超濾過(guò)程中溶質(zhì)的截留有在膜表面的機(jī)械截留（篩分）、在膜孔中停留而被除去（阻塞）、在膜表面及膜孔內(nèi)的吸附（一次吸附）等三種方式。四、超濾微孔膜過(guò)濾（MF）是世界上開(kāi)發(fā)應(yīng)用最早的膜過(guò)濾技術(shù)。1、19世紀(jì)中葉就開(kāi)始以天然或人工合成的高分子聚合物制成的微濾膜進(jìn)行過(guò)濾。2、1907年Bechhold制得系列化多孔火棉膠并發(fā)表了第一篇系統(tǒng)研究微濾膜性質(zhì)的報(bào)

23、告，首先提出了用氣泡法測(cè)微濾膜孔徑。3、1918年Zsigmondy等人最早提出規(guī)模生產(chǎn)硝化纖維素微濾膜的方法，并于1921年獲得專利。五、微濾4、1925年在德國(guó)哥丁根（Gottingen）成立了世界上第一個(gè)微濾膜公司，專門生產(chǎn)和銷售濾膜。5、第二次世界大戰(zhàn)后，美英等國(guó)得到德國(guó)微濾膜公司的資料，于1947年相繼成立了工業(yè)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，開(kāi)始生產(chǎn)硝化纖維微濾膜，用于水質(zhì)和化學(xué)武器的檢驗(yàn)。五、微濾6、1960年Sourirajan和Loeb公布了著名的LS膜制備工藝，同時(shí)隨著聚合物材料的開(kāi)發(fā)，成膜機(jī)理的研究和制膜技術(shù)的進(jìn)步，微濾膜的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)飛躍發(fā)展的階段。膜品種擴(kuò)大到聚酰胺聚偏二氟乙烯（PVDF）

24、聚丙烯腈（PAN）聚碳酸酯或磷脂酰膽堿（PC）聚醚砜（PES）聚苯乙烯（PS）聚丙烯（PP）聚乙烯（PE）聚四氟乙烯（PTFE）、五、微濾應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的微生物檢測(cè)制藥醫(yī)療飲料生物工程超純水飲用水石化環(huán)保廢水處理分析檢測(cè)五、微濾2、微濾原理MF同RO、NF、UF一樣，均屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)。微孔過(guò)濾是以靜壓差為推動(dòng)力，利用膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過(guò)程。微孔濾膜具有比較整齊、均勻的多孔結(jié)構(gòu)，在靜壓差的作用下，小于膜孔的粒子通過(guò)濾膜，比膜孔大的粒子則被阻攔在濾膜面上，使大小不同的組分得以分離，其作用相當(dāng)于“過(guò)濾”。由于每平方厘米濾膜中約包含1千萬(wàn)至1億個(gè)小孔，孔隙率占總體積的70%80%，故阻

25、力很小，過(guò)濾速度較快。微濾主要從氣相和液相物質(zhì)中截留微米及亞米級(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)到凈化，分離和濃縮的目的。其操作壓差為0.010.2MPa，被分離粒子直徑的范圍為0.0810五、微濾3、分離機(jī)理一般認(rèn)為MF的分離機(jī)理為篩分機(jī)理，膜的物理結(jié)構(gòu)起決定性作用。此外，吸附和電性能等因素對(duì)截留也有影響。五、微濾早在一百多年前，人們就發(fā)現(xiàn)了滲透蒸發(fā)現(xiàn)象，但直到上世紀(jì)5060年代，以Kammermyer，Binning，Michaels和Long，Neel為代表的學(xué)者才開(kāi)始了對(duì)滲透蒸發(fā)的系統(tǒng)研究。而該技術(shù)得到廣泛重視是在能源危機(jī)后的70年代至80年代初。由于新的聚

26、合物的合成，膜制備技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)中降低能耗的實(shí)際要求，第一代滲透蒸發(fā)膜才走向工業(yè)應(yīng)用。六、滲透汽化滲透蒸發(fā)（氣化）原理：滲透氣化是指液體混合物在膜兩側(cè)壓差的作用下，利用膜對(duì)被分離混合物中某組分有優(yōu)先選擇性透過(guò)膜的特點(diǎn)使該組分滲透通過(guò)膜并在膜的下游側(cè)氣化去除，從而達(dá)到混合物的分離提純的一種膜分離技術(shù)。分離機(jī)理：（1）被分離的物質(zhì)在膜表面上有選擇性地被吸附并被溶解；（2）以擴(kuò)散形式在膜內(nèi)滲透；（3）在膜的另一側(cè)變成氣相脫吸而與膜分離開(kāi)來(lái)。六、滲透汽化應(yīng)用：滲透氣化膜分離技術(shù)同其他膜分離技術(shù)最顯著的區(qū)別在于它伴有相的變化，因此，曾一度被認(rèn)為沒(méi)有多大的應(yīng)用價(jià)值，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)它有驚人的單級(jí)高分離度，

27、因而得到人們的重視。大量的研究表明，在某些特殊場(chǎng)合下，它具有極大的應(yīng)用價(jià)值，如在沸點(diǎn)相近或恒沸物的分離（苯-環(huán)己烷、苯乙烯-乙苯、二甲苯異構(gòu)體等的分離；異丙醇的脫水濃縮；無(wú)水乙醇的生產(chǎn)）、有機(jī)物中微量水分的脫除等方面都占有優(yōu)勢(shì)。另外，滲透氣化的操作簡(jiǎn)單，不需加入其他分離劑等物質(zhì)，不存在產(chǎn)品和環(huán)境的污染問(wèn)題。 六、滲透汽化1、1831年英國(guó)J.V.Mitchell發(fā)表了關(guān)于氣體透過(guò)橡膠膜研究的文章。2、1866年Graham提出了氣體透過(guò)橡膠膜的機(jī)制（溶解-擴(kuò)散-蒸發(fā)）。4、1954年美國(guó)的Brubaker和Kammermeyer采用聚乙烯、丁酸-纖維素、氯乙烯-乙酸乙烯共聚體和聚三氟氯乙烯等膜

28、，對(duì)混合氣體進(jìn)行了分離濃縮的研究。3、1950年Weller和Steiner對(duì)混合氣體中的特定氣體用膜進(jìn)行濃縮的程度做了理論分析。七、氣體分離5、1965年S.A.Stern等為從天然氣中分離出氦進(jìn)行了含氟高分子膜試驗(yàn)，并進(jìn)行了工業(yè)規(guī)模的設(shè)計(jì)。同年，美國(guó)Du Pont公司首創(chuàng)了中空纖維及其分離裝置并申請(qǐng)了以聚丙烯腈膜、對(duì)苯二酸-乙二醇縮聚物膜分離氫、氦的專利，這一發(fā)明大大促進(jìn)了氣體膜分離技術(shù)的發(fā)展。七、氣體分離應(yīng)用舉例：由合成氨弛放氣中回收氫氣；制取富氧空氣；由天然氣中回收濃縮氦氣；以金屬鈀膜制取超純氫；水果保鮮系統(tǒng)；醫(yī)用富氧器2、分離原理：主要是根據(jù)混合原料氣中各組分在壓力的作用下，通過(guò)半透

29、膜的相對(duì)傳遞速率不同而得以分離的原理。七、氣體分離電滲析技術(shù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)水處理技術(shù)。應(yīng)用海水及苦咸水淡化放射性廢水的處理海水濃縮制鹽牛奶及乳清脫鹽醫(yī)藥制造疫苗精制血清稀溶液中的羧酸回收丙烯腈的電解還原八、電滲析八、電滲析九 滲透汽化什么是滲透汽化？ 英文為：pervaporation簡(jiǎn)稱PVAP或PV。 在膜兩側(cè)壓差（跨膜壓差）作用下，使料液側(cè)混合物中優(yōu)先吸著組分滲透通過(guò)膜，并在（鄰近）下游側(cè)膜截面上汽化，達(dá)到混合物脫水（易揮發(fā)溶質(zhì))與分離，獲得純化產(chǎn)物的一種新型膜分離技術(shù)。概述滲透汽化過(guò)程分類真空滲透汽化載氣吹掃滲透汽化熱滲透汽化使用可凝性載氣的滲透汽化滲透液冷凝分相后部

30、分循環(huán)滲透液部分冷凝概述真空、載氣吹掃滲透汽化過(guò)程示意圖滲透汽化特征膜分離過(guò)程要求用第三相將兩個(gè)主體相分隔，第三相即為具有選擇透過(guò)性的膜。 推動(dòng)力包括：壓力差、濃度差、電位差等 滲透汽化是一具有相變的膜滲透過(guò)程 優(yōu)點(diǎn)是：分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低等優(yōu)點(diǎn) 滲透汽化特征滲透汽化的三個(gè)步驟膜表面的吸附膜內(nèi)的擴(kuò)散膜下游的脫附、汽化滲透汽化特征分離作用的原動(dòng)力： 依賴滲透組分與膜材料間的相互作用，非蒸餾的相對(duì)揮發(fā)度；滲透汽化可操作范圍： 可滲透組分濃度較低、在環(huán)境溫度下或低于環(huán)境溫度均可操作，因此對(duì)一些熱敏性物質(zhì)的提純具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)滲透汽化的推動(dòng)力 不受滲透壓力的限制(與反滲透相比)，因?yàn)橄掠?/p>

31、的化學(xué)勢(shì)低，同時(shí)，上游的料液不存在臨界壓力料液與膜的作用 料液與膜直接接觸，導(dǎo)致膜溶脹，降低膜分離性能：提高通量、降低選擇性滲透汽化特征下游蒸汽壓 組分在下游的蒸汽壓影響組分的通量，下游蒸汽壓盡可能低（經(jīng)濟(jì)性）存在相變 需要提供滲透液的汽化熱，導(dǎo)致最佳操作對(duì)象為低濃度混合物滲透汽化裝置 沒(méi)有明顯的經(jīng)濟(jì)性適用范圍，方便集成其它 在緊湊、簡(jiǎn)潔、靈活、多適用性等方面的評(píng)價(jià)中排3/31（流體分離技術(shù)）滲透汽化評(píng)價(jià)參數(shù)滲透通量J和分離因子膜蒸餾定義1986年，于羅馬給出膜蒸餾的幾層含義：使用的為多孔膜；膜不能被兩側(cè)料液潤(rùn)濕；揮發(fā)性組分以蒸汽形式通過(guò)膜；各組分通過(guò)膜的推動(dòng)力是該組分在膜兩側(cè)的蒸汽壓差；膜蒸

32、餾定義在膜孔中不發(fā)生毛細(xì)管冷凝現(xiàn)象；膜本身不影響其兩側(cè)不同組分的汽-液平衡；膜至少有一側(cè)與料液直接接觸。膜蒸餾原理膜蒸餾過(guò)程中膜內(nèi)的汽-液界面膜蒸餾簡(jiǎn)介膜蒸餾為新型的膜技術(shù)始于 1960s年代主要用途：海水淡化苦咸水淡化稀溶液中有價(jià)值物質(zhì)濃縮發(fā)酵產(chǎn)物的濃縮膜蒸餾的優(yōu)點(diǎn)100地排斥溶液中的不揮發(fā)性物質(zhì)：離子、大分子、固體顆粒；操作溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)蒸餾過(guò)程；操作壓力比其它以壓力為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程低；處理液與膜間的化學(xué)作用??；對(duì)膜機(jī)械強(qiáng)度要求低；與傳統(tǒng)蒸餾過(guò)程比，操作所需汽相空間小。膜蒸餾的發(fā)展1963年，Bodell首次提出膜蒸餾概念：“一種將不可飲用含水流體轉(zhuǎn)化為可飲用水的裝置”，“用真空方式將滲透蒸汽從裝置中移走”，但并未給出所用膜的結(jié)構(gòu)和大??；1967年，Wely提出一種新過(guò)程來(lái)改進(jìn)脫鹽效率：“發(fā)現(xiàn)一支歌含空氣的多孔疏水膜，能在壓力系統(tǒng)中