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膜知识大全,值得我们花心思认真看看!

楼主:四川水务 时间:2018-11-09 09:14:50

来源:水处理新视野

(一)膜的定义    

所谓的膜,是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相,它把流体相分隔为互不相通的两部分,并能使这两部分之间产生传质作用。

近年来,膜分离过程已逐渐成为化学工业、食品加工、废水处理、医药技术等方面的重要分离过程。已经工业化的有微孔过滤、超滤、反渗透、电渗析和气体分离等,渗透汽化也在最近几年中速成了工业规模的装置。膜分离与反应结合的过程,各种膜反应器的研究和应用也发展较快。其他非分离膜过程,如控制释放技术,医用人造膜和膜传感器等种类也不少,有的发展速度将超过膜分离过程。


(二)膜的特性

◆不管膜多薄, 它一定有两个界面。这两个界面分别与两侧的流体相接触

◆膜传质有选择性,它可以使流体相中的一种或几种物质透过,而不允许其它物质透过。


(三)膜的分类方法

膜种类和功能繁多,分类方法有多种,大致可按膜的材料、结构、形状、分离机理、分离过程、孔径大小进行分类。


◆目前,实用的有机高分子膜材料有:纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说,已有成百种以上的膜被制备出来,其中约40多种已被用于工业和实验室中。以日本为例,纤维素酯类膜占53%,聚砜膜占33.3%,聚酰胺膜占11.7%,其他材料的膜占2%,可见纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。


3.2、按结构分类:对称膜(微孔膜、均质膜)、非对称膜、复合膜

(1)对称膜

膜的化学结构、物理结构在各个方向上是一致的,在所有方向上的孔隙率都相似,亦称各向同性膜(isotropic membrane)。对称膜虽是各向同性的,但由于膜结构中对称元素的存在,也可以是各向异性的,如中空纤维的径向各向异性膜,其他构型的横向各向异性膜和双皮层中空纤维膜都是对称膜。


(2)非对膜

当前使用最多的膜具有精密的非对称结构。这种膜具有物质分离最基本的两种性质,即高传质速率和良好的机械强度。它有很薄的表层(0.1~1μm)和多孔支撑层(100~200μm) ,

这非常薄的表层为活性膜,其孔径和表皮的性质决定了分离特性,而厚度主要决定传递速度。多孔的支撑层只起支撑作用,对分离特性和传递速度影响很小,非对称膜除了高透过速度外,还有另一优点,即被脱除的物质大都在其表面,易于清除,


(3)复合膜

◆复合膜或称“薄膜复合”的膜(thin—film composite membrane),是当前发展快、研究最多的膜。它最早用于反渗透过程;现已用于气体分离、渗透汽化等膜分离过程。这种膜的选择性膜层(或称活性膜层)沉积于具有微孔的底膜(支撑层)表面上,就像非对称性膜的连续性表皮,只是表层与底层是不同的材料,而非对称膜是同一种材料。

◆复合膜的性能不仅取决于有选择性的表面薄层,而且受微孔支撑材料、结构、孔径、孔分布和多孔率的影响;多孔膜结构的孔隙率愈高愈好,可使膜表层与支撑层接触部分最小,而有利于物质传递。

超滤通常截留分子量范围在1000~300000,故超滤膜能对大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮固体等进行分离,广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。


6.3微滤膜

一般来说,微滤膜是指一种孔径为0.1-10μm,高度均匀,具有筛分过滤作用的特征的多孔固体连续介质。依据微孔形态不同,微滤膜可分为两类:弯曲孔膜和柱状孔膜。弯曲孔膜的孔膜结构为交错连接的曲折孔道的网络,而柱状孔膜的微孔结构为几乎平行的贯穿膜壁的圆柱状毛细孔结构


6.4反渗透膜

◆反渗透膜的分类,按驱动力可分为高压、低压和超低压膜;按膜的形状分为平板膜、中空纤维膜和管式膜;根据制膜方式可分为相转化膜和复合膜。另外,还可根据制膜材料及应用对象等进行分类。

◆反渗透型膜构造上在表层有一很薄的致密层(0.1-1.0μm),即脱盐层或活化层,在表层下部是多孔支撑层,厚度为100~200μm,活化层基本上决定了膜的分离性能,支撑层只是起着活化层的载体作用,基本上不影响膜的分离性能。


(四)总结

◆分离膜由高分子、金属、陶瓷等材料制造,以高分子材料居多,按其物态又可分为固膜、液膜与气膜三类。气膜分离尚处于实验研究中,液膜已有中试规模的工业应用,主要用于废水处理中。

◆目前大规模工业应用的多为固膜,固膜主要以高分子合成膜为主,高分子膜可制成致密的或多孔的、对称的或不对称的。

◆近年来,无机陶瓷膜材料发展迅猛并进入工业应用,尤其是在微滤、超滤及膜催化反应及高温气体分离中的应用,充分展示了其化学性质稳定、耐高温、机械强度高等优点。陶瓷膜和金属膜亦可以是对称或不对称的,但制备方法完全不同。


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