渗透蒸发基本概念

《渗透蒸发基本概念》由会员分享，可在线阅读，更多相关《渗透蒸发基本概念（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、微滤微 滤 又 称 微 孔 过 滤 ， 它 属 于 精 密 过 滤 ， 截 留 溶 液 中 的 砂 砾 、 淤 泥 、 黏 土 等颗 粒 和 贾 第 虫 、 隐 抱 子 虫 、 藻 类 和 一 些 细 菌 等 ， 而 大 量 溶 剂 、 小 分 子 及 少 量大 分 子 溶 质 都 能 透 过 膜 的 分 离 过 程 。 基 本 原 理 是 筛 分 过 程 ， 操 作 压 力 一 般 在 0.7-7kPa， 原 料 液 在 静 压 差 作用 下 ， 透 过 一 种 过 滤 材 料 。 过 滤 材 料 可 以 分 为 多 种 ， 比 如 折 叠 滤 芯 、 熔 喷 滤芯 、 布 袋 式 除 尘

2、器 、 微 滤 膜 等 。 透 过 纤 维 素 或 高 分 子 材 料 制 成 的 微 孔 滤 膜 ，利 用 其 均 一 孔 径 ， 来 截 留 水 中 的 微 粒 、 细 菌 等 ， 使 其 不 能 通 过 滤 膜 而 被 去 除 。决 定 膜 的 分 离 效 果 的 是 膜 的 物 理 结 构 ， 孔 的 形 状 和 大 小 。 微 孔 膜 的 规 格 目 前 有 十 多 种 ， 孔 径 范 围 为 0.1 75 m， 膜 厚120 150& m超滤超 滤 是 以 压 力 为 推 动 力 的 膜 分 离 技 术 之 一 。 以 大 分 子 与 小 分 子 分 离 为 目 的 ， 膜孔 径

3、在 20 1000A(埃 )之 间 。纳滤英文名称：nanofiltration;NF 定义 1：以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。 定义 2：用表面孔径为纳米级的半透膜脱除以二价离子为主的盐类和相对分子质量300 以上的大多数有机物的过程。 反渗透反 渗 透 又 称 逆 渗 透 ， 一 种 以 压 力 差 为 推 动 力 ， 从 溶 液 中 分 离 出 溶 剂 的 膜 分 离 操作 。 对 膜 一 侧 的 料 液 施 加 压 力 ， 当 压 力 超 过 它 的 渗 透 压 时 ， 溶 剂 会 逆 着 自 然 渗 透 的 方向 作 反 向 渗

4、透 。 从 而 在 膜 的 低 压 侧 得 到 透 过 的 溶 剂 ， 即 渗 透 液 ； 高 压 侧 得 到 浓 缩 的 溶 液 ，即 浓 缩 液 。 若 用 反 渗 透 处 理 海 水 ， 在 膜 的 低 压 侧 得 到 淡 水 ， 在 高 压 侧 得 到 卤 水 。透析：通 过 小 分 子 经 过 半 透 膜 扩 散 到 水 （ 或 缓 冲 液 ） 的 原 理 ， 将 小 分 子 与 生 物 大 分 子 分开 的 一 种 分 离 纯 化 技 术 。dalton碳 的 同 位 素 12C 原 子 的 质 量 为 12dalton， 所 以 一 dalton 相 当 于 1.66110-24

5、（ Avogadro 数 之 倒 数 ） g蒸汽压：一 定 外 界 条 件 下 ， 液 体 中 的 液 态 分 子 会 蒸 发 为 气 态 分 子 ， 同 时 气 态 分 子 也会 撞 击 液 面 回 归 液 态 。 这 是 单 组 分 系 统 发 生 的 两 相 变 化 ， 一 定 时 间 后 ， 即 可达 到 平 衡 。 平 衡 时 ， 气 态 分 子 含 量 达 到 最 大 值 ， 这 些 气 态 分 子 对 液 体 产 生 的压 强 称 为 饱 和 蒸 汽 压 ， 简 称 蒸 汽 压 (vapor pressure)。 蒸 汽 压 反 映 溶 液 中 有 少 数 能 量 较 大 的 分

6、 子 有 脱 离 母 体 进 入 空 间 的 倾 向 ，这 种 倾 向 也 称 为 逃 逸 倾 向 。渗透是指水分子以及溶剂通过半透性膜的扩散。水的扩散同样是从自由能高的地方向自由能低的地方移动，如果考虑到溶质的话，水是从溶质浓度低的地方向溶质浓度高的地方流动。更准确一点说，是从蒸汽压高的地方扩散到蒸汽压低的地方。半透膜( 英 语 ： semipermeable membrane)是 一 种 只 给 某 种 分 子 或 离 子 扩 散 进 出 的 薄 膜 ，对 不 同 粒 子 的 通 过 具 有 选 择 性 的 薄 膜 。渗透压：不同浓度的溶液隔开时发生渗透现象，到达平衡时半透膜两侧溶液产生的

7、位能差。渗 透 蒸 发 （ pervaporation,PV） 是 在 膜 的 渗 透 边 侧 形 成 真 空 ， 以 膜 的 前 后 两侧 的 化 学 位 差 为 推 动 力 伴 随 着 相 变 ， 由 膜 选 择 吸 附 及 在 膜 中 渗 透 速 率 不 同 而进 行 分 离 。 本 质 原 因 ： 料 液 中 各 组 分 在 膜 中 的 溶 解 度 和 扩 散 速 度 存 在 差 异 。 分 离 推 动 力 ： 祖 分 在 膜 两 侧 的 蒸 汽 压 差 。 分 压 差 越 大 ， 推 动 力 越 大 。 尽可 能 提 高 膜 两 侧 的 蒸 汽 压 差 。 实现方法：提高膜上游蒸汽分

8、压；降低膜下游的蒸汽分压。蒸汽渗透 VP蒸 汽 渗 透 是 指 围 护 结 构 两 侧 存 在 水 蒸 气 分 压 力 差 时 ， 水 蒸 气 分 子 从 分 压 力 高 的 一侧 通 过 围 护 结 构 向 分 压 力 低 的 一 侧 渗 透 扩 散 的 现 象 。 蒸 汽 渗 透 量 与 围 护 结 构 的 材 料 的 透气 能 力 及 两 侧 蒸 汽 分 压 力 差 成 正 比 ， 与 结 构 的 厚 度 成 反 比 。 亲水基 英文名称：hydrophilic group 定义：分子中易与水形成氢键的化学基团。如羟基、氨基、肽键、酯键等。又 称 亲 水 基 团 、 疏 油 基 团 ，

9、具 有 溶 于 水 ， 或 容 易 与 水 亲 和 的 原 子 团 。可 能 吸 引 水 分 子 或 溶 解 于 水 ， 这 类 分 子 形 成 的 固 体 表 面 易 被 水 润 湿 。 阴 离 子 表 面 活 性 剂 的 亲 水 基 （ 团 ） 有 羧 酸 基 、 磺 酸 基 、 硫 酸 基 与 磷 酸基 等 。 阳 离 子 表 面 活 性 剂 有 氨 基 、 季 铵 基 等 。 非 离 子 表 面 活 性 剂 有 由 含 氧 基 团 组 成 的 醚 基 和 羟 基 与 羧 酸 酯 、 嵌段 聚 醚 还 有 常 见 的 醛 基 等 。化学位梯度：从动力学来看，一个物体进行运动总受到一定力的

10、作用，如在机械力或场力（电场、磁场）的作用下物体发生的运动。金属中的扩散也是物质运动的一种形式，使原子发生扩散的力是化学力。只要在合金中存在化学位梯度，原子便会受一化学力作用，这就是原子扩散的驱动力。原子扩散的驱动力是化学位梯度，不是浓度梯度。一般情况下，化学位梯度与浓度梯度方向相同，故扩散向浓度降低方向进行。在某些情况下，化学位梯度与浓度梯度方向相反时，则原子扩散向化学位减少的方向进行，原子从浓度低的地方扩散到浓度高的地方，即上坡扩散。扩散( diffusion)： 物 质 分 子 从 高 浓 度 区 域 向 低 浓 度 区 域 转 移 ， 直 到均 匀 分 布 的 现 象 。 扩 散 的

11、速 率 与 物 质 的 浓 度 梯 度 成 正 比 。 浓度梯度当 介 面 两 侧 溶 液 间 存 在 浓 度 差 时 ， 在 介 面 允 许 溶 质 自 由 通 过 的 条 件 下 ， 高 浓 度 侧 与低 浓 度 侧 的 溶 质 在 空 间 上 的 分 布 是 均 匀 递 减 的 ， 此 种 浓 度 差 在 空 间 上 的 递 减 称 为 浓 度 梯度 。由 于 分 子 (原 子 等 )的 热 运 动 而 产 生 的 物 质 迁 移 现 象 一 般 可 发 生 在 一种 或 几 种 物 质 于 同 一 物 态 或 不 同 物 态 之 间 ， 由 不 同 区 域 之 间 的 浓 度 差 或

12、温 度差 所 引 起 ， 前 者 居 多 一 般 从 浓 度 较 高 的 区 域 向 较 低 的 区 域 进 行 扩 散 ， 直 到同 一 物 态 内 各 部 分 各 种 物 质 的 浓 度 达 到 均 匀 或 两 种 物 态 间 各 种 物 质 的 浓 度 达到 平 衡 为 止 显 然 ， 由 于 分 子 的 热 运 动 ， 这 种 “均 匀 ”、 “平 衡 ”都 属 于“动 态 平 衡 ”， 即 在 同 一 时 间 内 ， 界 面 两 侧 交 换 的 粒 子 数 相 等 ， 如 红 棕 色的 二 氧 化 氮 气 在 静 止 的 空 气 中 的 散 播 ， 蓝 色 的 硫 酸 铜 溶 液 与

13、 静 止 的 水 相 互渗 入 ， 钢 制 零 件 表 面 的 渗 碳 以 及 使 纯 净 半 导 体 材 料 成 为 N 型 或 P 型 半 导 体掺 杂 工 艺 等 等 都 是 扩 散 现 象 的 具 体 体 现 ； 在 电 学 中 半 导 体 PN 结 的 形 成 过 程中 ， 自 由 电 子 和 空 穴 的 扩 散 运 动 是 基 本 依 据 扩 散 速 度 在 气 体 中 最 大 ， 液 体中 其 次 ， 固 体 中 最 小 ， 而 且 浓 度 差 越 大 、 温 度 越 高 、 参 与 的 粒 子 质 量 越 小 ，扩 散 速 度 也 越 大 热 运 动 物 体 内 所 有 分 子

14、 的 不 规 则 运 动 叫 做 热 运 动溶解:D issolve 广义上说，超过两种以上物质混合而成为一个分子状态的均匀相的过程称为溶解。而狭义的溶解指的是一种液体对于固体/液体/ 或气体产生化学反应使其成为分子状态的均匀相的过程称为溶解物 质 溶 解 于 水 ， 通 常 经 过 两 个 过 程 ： 一 种 是 溶 质 分 子 （ 或 离 子 ） 的 扩散 过 程 ， 这 种 过 程 为 物 理 过 程 ， 需 要 吸 收 热 量 ； 另 一 种 是 溶 质 分 子 （ 或 离子 ） 和 溶 剂 （ 水 ） 分 子 作 用 ， 形 成 溶 剂 （ 水 合 ） 分 子 （ 或 水 合 离 子

15、 ） 的 过程 ， 这 种 过 程 是 化 学 过 程 ， 放 出 热 量 。 当 放 出 的 热 量 大 于 吸 收 的 热 量 时 ， 溶液 温 度 就 会 升 高 ， 如 浓 硫 酸 、 氢 氧 化 钠 等 ； 当 放 出 的 热 量 小 于 吸 收 的 热 量时 ， 溶 液 温 度 就 会 降 低 ， 如 硝 酸 铵 等 ;当 放 出 的 热 量 等 于 吸 收 的 热 量 时 ， 溶液 温 度 不 变 ， 如 盐 、 蔗 糖 。溶解度，在一定温度下，某物质在 100g 溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度。杜瓦罐， 是 采 用 超 级 真 空 绝 热 的

16、 不 锈 钢 压 力 容 器 ， 是 为 储 存 、 运 输 和 使用 液 氧 、 液 氮 、 液 氩 或 二 氧 化 碳 而 设 计 的 。 这 些 容 器 按 DOT4L 标 准 制 造 ，用 于 可 靠 而 经 济 的 运 输 和 储 存 低 温 液 态 气 体 ， 以 及 在 广 阔 的 应 用 范 围 内 就 地储 存 和 供 应 低 温 液 态 气 体 。 杜 瓦 罐 -氧 气 瓶杜 瓦 罐 有 两 个 主 要 的 优 点 ： 第 一 个 是 ， 同 压 缩 气 体 钢 瓶 相 比 它 能 够 在 相 对 低 的 压 力 下 容 纳 大 量 的 气 体 。 第 二 个 是 它 提 供 了 容 易 操 作 的 低 温 液 体源 。 由 于 杜 瓦 罐 坚 固 可 靠 ， 保 持 时 间 长 ， 以 及 自 身 含 有 气 体 供 应 系 统 ， 利 用其 内 置 汽 化 器 即 可 连 续 输 出 流 量 高 达 9.2m3/h 的 常 温