《渗透蒸发基本概念.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《渗透蒸发基本概念.doc（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0.175 m，膜厚120150&m超滤超滤是以压力为推动力的膜分离技术之
2、一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在201000A(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
3、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（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
4、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
5、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，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
6、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
7、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
8、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 物体内所有分子的不规则运动叫做热运动溶解:Dissolve 广义上说
9、，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）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
10、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的常温气体（氧、氮、氩），气体最高恒定输出压力达
11、1.2MPa（中压型）/2.2 MPa（高压型），完全满足通常情况下的用气要求。如用户用气流量较大，则可采用多只杜瓦罐并联或加装外置汽化器的方法满足供气要求。通过加装外置汽化器，单只杜瓦罐的最大输出流量可达30m3/h。分离系数separation coefficient 又称分离因子(separation factor)。表示某一单元分离操作或某一分离流程将两种物质分离的程度。通常有两种定义：(1)单级分离系数，表示物料中两种物质在某一单元分离操作(单级分离操作)前后相对含量的比值。(2)流程分离系数，表示物料中两种物质在经过某一分离流程前后相对含量的比值。 要把流体（气体或液体）中的组分1
12、和组分2分离，得设法使它们进入两个可以分离的物相中。若这两个组分在两物相中的浓度各不相同，则组分在浓度较高的相中增浓了，另一组分的浓度却减少了，便可能把这两组分实现分离。通常把组分1在两相浓度之比除以组分2在相同的两相浓度之比称为分离系数。它的大小反映出两组分分离的难易程度。分离系数等于1，便不能实现分离；分离系数偏离于1愈大，愈容易被分离。 在一定压力，温度条件下，稀溶液中溶质分配在两个互不相溶的溶剂中，达到平衡时，溶质在两相中的溶度之比为一常数。称之为分配系数K。精馏法又称分馏，是用分馏柱分离沸点相近组分的方法。当混合液中组分的沸点相距很近时，用蒸馏的办法已无效，这时需采用塔效较高的分馏柱
13、对混合物进行处理。吸附：吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。 吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。 吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭、水膜等。吸附物、吸附剂：在固体表面积蓄的组分称为吸附物或吸附质(adsorbate)，多孔固体称为吸附剂(adsorbe
14、nt)。吸附的分类物理吸附：也称为范德华吸附，它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。 化学吸附：是吸附质和吸附剂以分子间的化学键为主的吸附。 物理吸附，是指吸附剂与吸附质之间是通过分子间引力（即范德华力）而产生的吸附，在吸附过程中物质不改变原来的性质，因此吸附能小，被吸附的物质很容易再脱离，如用活性炭吸附气体，只要升高温度，就可以使被吸附的气体逐出活性炭表面。 化学吸附，是指吸附剂与吸附质之间发生化学作用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了，
15、一般催化剂都是以这种吸附方式起作用。 还有一种可以进行连续操作的分子筛，物料连续进入填充床，分子筛可以只吸附固定体积的分子，再释放，而将体积过大的分子拦住，石油气和天然气的分离经常采用这种方式。 物理吸附和化学吸附并不是孤立的，往往相伴发生。在污水处理技术中，大部分的吸附往往是几种吸附综合作用的结果。由于吸附质、吸附剂及其他因素的影响，可能某种吸附是起主导作用的。L-S相转化法又称为沉浸凝胶相转化法，或沉浸凝胶法，凝胶法或相转化方法的一种，即将高分子溶液浸入非溶剂浴中，高分子聚合物在界面快速析出，形成极薄的致密层，而在致密层的下面形成了多孔层，这种外密内疏的界面即是膜的基本结构。 L-S相转化法是相转移方法中最重要的简便的方法。是制膜技术发展史上的里程碑。迄今为止，反渗透、超滤、气体分离等所用膜大都用此法制造。L-S法制成的膜，分离层仅0.1-1m，透过阻力小。 L-S法的六个阶段： 1、高分子材料、添加剂溶于溶剂中配成铸膜液； 2、制膜液用流延法制成平板、圆管型膜，或用纺丝法制成中空纤维； 3、使膜中的溶剂部分蒸发； 将膜浸渍在高分子非溶解液体中，聚合物析出，液相的膜表面在液体中凝胶固化； 5、对膜进行热处理。（非醋酸纤维素膜
