工業(yè)分析 第三版 課件 2.5 膜分離技術(shù)

工業(yè)分析技術(shù)02物質(zhì)分離技術(shù)+膜分離技術(shù)2.5(一)膜的定義廣義的“膜”是指分隔兩相界面，并以特定的形式限制和傳遞各種化學(xué)物質(zhì)。它可以是均相的或非均相的；對稱型的或非對稱型的；固體的或液體的；中性的或苛電性的。其厚度可以從幾微米（甚至到0.1μm）到幾毫米。(二)膜的作用膜的作用是在膜分離過程中以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動力（如壓力差、濃度差、電位差等）時(shí)，原料側(cè)組分選擇性地透過膜，以達(dá)到分離、提純的目的。通常膜原料側(cè)稱膜上游，透過側(cè)稱膜下游。不同的膜過程使用的膜不同，推動力也不同，表2-2列出了8種已工業(yè)應(yīng)用膜過程的基本特性?；局R2.5.1膜的定義、作用+膜分離技術(shù)2.5(一)膜技術(shù)的發(fā)展歷史1948年AbbleNelkt首先創(chuàng)造了Osmosis這一詞，用來描述水通過半透膜的滲透現(xiàn)象，由此開始了對膜過程的研究。50年代微濾膜和離子交換膜率先進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，60年代反滲透進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，70年代為超濾，80年代是氣體膜分離，90年代為滲透汽化。此外，以膜為基礎(chǔ)的其他分離過程，如膜溶劑萃取、膜氣體吸收、膜蒸餾、膜反應(yīng)器及膜分離與其他分離過程結(jié)合的集成膜過程,也正日益得到重視和發(fā)展。膜技術(shù)的應(yīng)用已從早期的水處理進(jìn)入化工和石油化工領(lǐng)域。合成膜及膜分離裝置已發(fā)展為重要的產(chǎn)業(yè)，1988年世界合成膜的銷售量為12億美元，1990年達(dá)22億美元，目前已達(dá)30～70億美元，并以每年14%～30%的速度在增長。預(yù)計(jì)21世紀(jì)將進(jìn)入全面發(fā)展期，它將對下世紀(jì)工業(yè)技術(shù)的改造起著深遠(yuǎn)的影響?；局R2.5.2.膜技術(shù)的發(fā)展概況及趨勢+膜分離技術(shù)2.5(二)幾種主要膜技術(shù)的發(fā)展概況微濾在30年代硝酸纖維素濾膜已有商品，以后20年內(nèi)這一早期制造微濾膜的技術(shù)被推廣用于其他聚合物，特別是醋酸纖維素。60年代后微濾膜的研究主要是開發(fā)新品種，控制膜的孔徑分布，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。近年以聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯制成的微濾膜在美、德、日已商品化，該類膜具有耐溶劑、耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于微電子、醫(yī)學(xué)、食品、化工等領(lǐng)域。超濾從70年代進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用后發(fā)展迅速，已成為應(yīng)用領(lǐng)域最廣的膜技術(shù)。離子交換膜和電滲析技術(shù)主要用于苦咸水脫鹽，近年該技術(shù)已趨成熟，市場容量也近飽和，目前有把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到水分解技術(shù)的趨勢，以雙極性膜為基礎(chǔ)的水分解過程目前研究非?；钴S，應(yīng)用潛力也很大。反滲透技術(shù)出現(xiàn)于50年代,但當(dāng)時(shí)膜的通量太小,未能用于工業(yè)生產(chǎn)。在各種性能優(yōu)異反滲透膜開發(fā)的同時(shí)，DuPont開發(fā)了卷式膜組件，Dow開發(fā)了中空纖維組件，使反滲透技術(shù)進(jìn)入了大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用基本知識2.5.2.膜技術(shù)的發(fā)展概況及趨勢+膜分離技術(shù)2.5(三)我國膜技術(shù)發(fā)展概況在我國，膜技術(shù)的發(fā)展是從1958年離子交換膜的研究開始的。60年代是其開創(chuàng)階段，1965年開始了對反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會戰(zhàn)對我國膜科技的進(jìn)步起了奠基作用。70年代進(jìn)入四大液體膜過程的開發(fā)階段，電滲析、反滲透、超濾、微濾用膜及組件相繼開發(fā)，80年代進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。我國超濾和微濾技術(shù)近20年來發(fā)展很快。我國離子交換膜、電滲析器的產(chǎn)量及應(yīng)用都在世界上名列前茅。此外，液膜、各種膜基平衡過程、膜蒸餾等新膜過程的研究也開展得非?；钴S?；局R2.5.2.膜技術(shù)的發(fā)展概況及趨勢+膜分離技術(shù)2.5膜分離技術(shù)目前已普遍用于化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品、石油化工等領(lǐng)域，反滲透、超濾、微濾、電滲析為四大已開發(fā)應(yīng)用的膜分離技術(shù)，這些膜過程的裝置、流程設(shè)計(jì)都相對較成熟，已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用和市場。電滲析用的是荷電