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1、第四章第四章 膜分离技术膜分离技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 膜分类和定义膜分类和定义第三节第三节 膜与膜组件的技术原理膜与膜组件的技术原理第四节第四节 膜分离技术特点及应用膜分离技术特点及应用第四章第四章 膜分离技术膜分离技术2第一节第一节 概概 述述3铝膜纳米管膜聚酰胺转相膜44.1.1膜分离技术发展简史G高分子膜的分离功能很早就已发现。高分子膜的分离功能很早就已发现。17481748年，耐克特年，耐克特（A. A. NelktNelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。胱内，开创了膜渗透的研究。G18611861年，
2、施密特（年，施密特（A. SchmidtA. Schmidt）首先提出了超过滤的）首先提出了超过滤的概念。他提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚概念。他提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压膜过滤时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小力差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过滤。粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。5G真正意义上的分离膜出现在真正意义上的分离膜出现在
3、2020世纪世纪6060年代。年代。19611961年，年，米切利斯（米切利斯（A. S. A. S. MichealisMichealis）等人用各种比例的酸）等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水性和碱性的高分子电介质混合物以水丙酮丙酮溴化溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜是真正的超过滤膜。美国是真正的超过滤膜。美国AmiconAmicon公司首先将这种膜公司首先将这种膜商品化。商品化。G5050年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。反渗透膜的研究。19671
4、967年，年，DuPontDuPont公司研制成功了公司研制成功了以尼龙以尼龙6666为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。为主要组分的中空纤维反渗透膜组件。6G自上世纪自上世纪6060年代中期以来，膜分离技术真正实现了年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出现的分离膜是超过滤膜、微孔过滤工业化。首先出现的分离膜是超过滤膜、微孔过滤膜和反渗透膜。以后又开发了许多其它类型的分离膜和反渗透膜。以后又开发了许多其它类型的分离膜。膜。G在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得很大的发展。很大的发展。8080年代气体分离膜的研制成功，使功年代气体分离膜
5、的研制成功，使功能膜的地位又得到了进能膜的地位又得到了进步提高。步提高。7G具有分离选择性的人造液膜是马丁（具有分离选择性的人造液膜是马丁（MartinMartin）在）在6060年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖在固年代初研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖在固体膜之上的，为支撑液膜。体膜之上的，为支撑液膜。G6060年代中期，美籍华人黎念之博士发现含有表面活年代中期，美籍华人黎念之博士发现含有表面活性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带有固性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带有固体膜支撑的新型液膜，并于体膜支撑的新型液膜，并于19681968年获得纯粹液膜的年获得纯粹液膜的第一项
6、专利。第一项专利。G7070年代初，卡斯勒（年代初，卡斯勒（CusslerCussler）又研制成功含流动载）又研制成功含流动载体的液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。体的液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。84.1.2 膜分离技术的地位和影响美国官方文件曾说美国官方文件曾说1818世纪电器改变了整世纪电器改变了整个工业进程，而个工业进程，而2020世纪膜技术将改变整世纪膜技术将改变整个面貌个面貌”，“目前没有一种技术，能像膜目前没有一种技术，能像膜技术这么广泛地被应用技术这么广泛地被应用”日本日本和欧洲和欧洲则把膜技术作为则把膜技术作为2121世纪的基世纪的基盘技术进行研究和开发盘技术进
7、行研究和开发“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化学工业谁掌握了膜技术，谁就掌握了化学工业的未来的未来”- Norman N. Li- Norman N. Li，美国科学院院美国科学院院士，著名华裔科学家士，著名华裔科学家膜分离已得到广泛应用膜分离已得到广泛应用。2121世纪是工业世纪是工业生物技术的世纪，膜技术将扮演重要角生物技术的世纪，膜技术将扮演重要角色色94.1.3 膜分离技术的优点适用适用范围广；范围广； 膜分离膜分离过程程为物理物理过程，不需加入化学程，不需加入化学药剂； 膜分离技膜分离技术分离装置分离装置简单，占地面，占地面积小，小，系系统集成容易集成容易 ；膜分离膜分离过程系程系统简单
8、、操作容易，且易、操作容易，且易控制，便于控制，便于维修，有利于生修，有利于生产自自动化的化的推广与普及。推广与普及。104.1.4 膜与膜分离技术的概念？膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。一般过膜分离法实际上是一般过滤法的发展和延续。一般过滤法不是分子级水平的，它是利用相的不同将固体从滤法不是分子级水平的，它是利用相的不同将固体从液体或气体中分离出来；膜分离的对象往往是分子水液体或气体中分离出来；膜分离的对象往往是分子水平的物质，如原子，分子，离子等，属于小尺度精细平的物质，如原子，分子，离子等，属于小尺度精细分离，该法关键在于过程中使用的过滤介质：膜。分离，该法关键在于过程中使用的过
9、滤介质：膜。膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一膜，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，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（并能使这两部分之间产生传质作用（传质是体系中由传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程. .）。）。膜分离技术：生产中对膜的应用。膜分离技术：生产中对膜的应用。11第二节 膜分类和定义124.2.1 膜的特性？必须有两个界面：膜通过这两个界面与被分割的两侧必须有两个界面：膜通过这两个界面与被分割的两侧流体接触并进行传递；
10、流体接触并进行传递；膜传质有选择性：它可以使流体相中的一种或几种物膜传质有选择性：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。质透过，而不允许其它物质透过。分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以是半透过分离膜对流体可以是完全透过性的，也可以是半透过性的，但不能是完全不透过性的。性的，但不能是完全不透过性的。134.2.2 膜分离过程原理？以选择性透膜为以选择性透膜为分离介质，通过在分离介质，通过在膜两边施加一个推膜两边施加一个推动力（如浓度差、动力（如浓度差、压力差或电位差等）压力差或电位差等）时，使原料侧组分时，使原料侧组分选择性地透过膜，选择性地透过膜，以达到分离提纯的以达
11、到分离提纯的目的。目的。通常膜原料通常膜原料侧称为膜上游，透侧称为膜上游，透过侧称为膜下游。过侧称为膜下游。144.2.3 膜的分类类 别膜材料举 例纤维素酯类纤维素衍生物类醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等非纤维素酯类聚砜类聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰(亚)胺类聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等聚酯、烯烃类涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等含氟(硅)类聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等其他壳聚糖，聚电解质等1. 按膜的材料分类按膜的材料分类152. 按膜的孔径、传质动力和传递机理按膜的孔径、传质动力和传递机理微孔膜微孔膜渗透渗透蒸发蒸发膜膜电渗电渗析膜析膜渗析膜渗析膜反
12、渗反渗透膜透膜纳滤膜纳滤膜超滤膜超滤膜膜膜163.按动力本质按动力本质v以静压力差为推动力的过程以静压力差为推动力的过程微滤（微滤（microfiltration, MF)超滤（超滤（ultrafiltration, UF）反渗透（反渗透（reverse osmosis, RO)纳滤（纳滤（nanofiltration, NF)17膜蒸馏（膜蒸馏（membrane distillation, MD)渗透蒸发（渗透蒸发（pervaporation, PV）v以蒸汽分压为推动力的过程以蒸汽分压为推动力的过程18v以浓度差为推动力的过程以浓度差为推动力的过程渗析（渗析（dialysis, D)v以电
13、位差为推动力的过程以电位差为推动力的过程电渗析（电渗析（electrodialysis, ED)19平板膜平板膜管式膜管式膜和中空纤维膜和中空纤维膜4. 按膜的形态分类按膜的形态分类205.按膜的结构分按膜的结构分对称膜对称膜(Symmetric Membrane)非对称膜非对称膜(Asymmetric Membrane)复合膜复合膜(Composite Membrane)21第三节 膜与膜组件的技术原理224.3.1 膜的结构特征孔道结构孔道结构具有多样性具有多样性不同不同的膜具有不同的孔结构的膜具有不同的孔结构同一张膜也会具有不同的孔结构同一张膜也会具有不同的孔结构23又称为均质膜，是一种
14、均匀的薄膜，膜两侧截又称为均质膜，是一种均匀的薄膜，膜两侧截面的结构及形态完全相同。面的结构及形态完全相同。一般对称膜的厚度在一般对称膜的厚度在10200 m之间，传质阻之间，传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的厚度可以提高透力由膜的总厚度决定，降低膜的厚度可以提高透过速率。过速率。缺点：传质阻力大，通透性低，且容易污染阻缺点：传质阻力大，通透性低，且容易污染阻塞，清洗困难。塞，清洗困难。24非对称膜的横断面具有不对称结构。非对称膜的横断面具有不对称结构。一体化非对称膜是用同种材料制备、由厚度为一体化非对称膜是用同种材料制备、由厚度为0.10.5 m的致密皮层和的致密皮层和50150 m的多孔支
15、撑层的多孔支撑层（惰性层）构成，其支撑层结构具有一定的强度，（惰性层）构成，其支撑层结构具有一定的强度，在较高的压力下也不会引起很大的形变。在较高的压力下也不会引起很大的形变。25非对称膜的多孔支撑层上覆盖一层不同材非对称膜的多孔支撑层上覆盖一层不同材料的致密皮层构成料的致密皮层构成复合膜复合膜。n优选不同的膜材料制备致密皮层与多孔支优选不同的膜材料制备致密皮层与多孔支撑层，使每一层独立的发挥最大作用。撑层，使每一层独立的发挥最大作用。26表皮层表皮层过渡层过渡层多孔层支撑层多孔层支撑层27用于表征孔道特征的参数？用于表征孔道特征的参数？超超滤滤膜膜和和微微滤滤膜膜的的孔孔径径、孔孔径径分分布
16、布和和孔孔隙隙率率可可通通过过电电子子显显微微镜镜直直接观测到。接观测到。膜的孔径膜的孔径: : 膜内孔的直径膜内孔的直径, ,有最大孔径和平均孔径之分有最大孔径和平均孔径之分孔径分布孔径分布: : 某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分数某一孔径的孔体积占整个孔体积的百分数孔密度孔密度: : 单位膜面积上孔的数目单位膜面积上孔的数目孔隙率孔隙率: : 所有孔体积占整个膜体积的百分数所有孔体积占整个膜体积的百分数284.3.2 膜过滤的基础理论膜过滤的基础理论- -表征膜性能的参数表征膜性能的参数4.3.2.1 表征膜的性能表征膜的性能(1)透过性能透过性能透过速率透过速率1.对于水溶液体系，又称
17、透水率或水通量，以对于水溶液体系，又称透水率或水通量，以Jw表示。表示。在一定条件下在一定条件下(一般为一般为0.1 MPa，温度，温度20 C)，单位，单位时间单位膜面积的水的通过量时间单位膜面积的水的通过量(m3/m-2.h-1)。29水通量水通量(Jw)W W透水量，透水量，A A膜的有膜的有效面积，效面积，t t时间时间透过速率透过速率 (J)J透过速率，透过速率，m3/(m2h)或或kg/(m2h)V透过组分的体积或质量，透过组分的体积或质量，m3或或kgA膜有效面积，膜有效面积，m2t操作时间，操作时间，h。 30n分离膜必须对被分离混合物中各组分具有选择透过的分离膜必须对被分离混
18、合物中各组分具有选择透过的能力，即具有分离能力，这是膜分离过程得以实现的前能力，即具有分离能力，这是膜分离过程得以实现的前提。提。(2)分离性能分离性能截留率、截留分子量截留率、截留分子量31浓度极化浓度极化在膜分离过程中，一部分溶质被截留，在膜表面及靠在膜分离过程中，一部分溶质被截留，在膜表面及靠近膜表面区域的浓度越来越高，造成从膜表面到本体近膜表面区域的浓度越来越高，造成从膜表面到本体溶液之间产生浓度梯度，这一现象称为溶液之间产生浓度梯度，这一现象称为“浓差极化浓差极化”。超滤液边界层截留液进样液32截留率反映膜对溶质的截留程度。截留率反映膜对溶质的截留程度。CbCb主体溶质浓度主体溶质浓
19、度CfCf透过液溶质浓度透过液溶质浓度CmCm膜表面溶质浓度膜表面溶质浓度CfCf透过液溶质浓度透过液溶质浓度如如R= 1，则，则cf = 0，即溶质完全被截留；，即溶质完全被截留；如如 R= 0，则，则 cf = cb， 即溶质可自由透过膜。即溶质可自由透过膜。100%截留率表示溶质全部被膜截留，此为理想的半渗截留率表示溶质全部被膜截留，此为理想的半渗透膜；透膜；0%截留率则表示全部溶质透过膜，无分离作用。截留率则表示全部溶质透过膜，无分离作用。通常截留率在通常截留率在0%100%之间。之间。 33在超滤和纳滤中，通常用截留分子量表示其分离性能。在超滤和纳滤中，通常用截留分子量表示其分离性能
20、。截留分子量是指截留率为截留分子量是指截留率为90%90%或或95%95%时所对应的溶质的分时所对应的溶质的分子量子量截留分子量的高低，在一定程度上反映了膜孔径的大小，截留分子量的高低，在一定程度上反映了膜孔径的大小，通常可用一系列不同分子量的标准物质进行测定。通常可用一系列不同分子量的标准物质进行测定。用已知相对分子质量的各种物质试验，测其截留率，得用已知相对分子质量的各种物质试验，测其截留率，得到截留率与相对分子质量之间的关系到截留率与相对分子质量之间的关系截断曲线截断曲线。 34孔径分布孔径分布: 某一孔径的孔体某一孔径的孔体积占整个孔体占整个孔体积的百分数的百分数B B、曲线陡直，孔径
21、分布小，、曲线陡直，孔径分布小，膜有较好的分子量切割作膜有较好的分子量切割作用；用；( (好的膜）好的膜）A A、相反，孔径分布较宽，、相反，孔径分布较宽，膜的分子量切割作用较差。膜的分子量切割作用较差。 35膜膜的的评评价价：MWCOMWCO只只表表征征膜膜特特征征的的一一个个参参数数，不不能能作作为为唯唯一一指指标标。膜膜的的优优劣劣应应从从孔孔径径分分布布、透透过过通通量量、耐耐污污染能力、稳定性、温度、染能力、稳定性、温度、pHpH、机械强度等多方面考察。、机械强度等多方面考察。364.3.3 4.3.3 膜污染膜污染（1 1）定义定义：膜在使用中，虽然操作条件保持不变，但：膜在使用中
22、，虽然操作条件保持不变，但通量仍逐渐降低的现象称为膜污染。通量仍逐渐降低的现象称为膜污染。37（2 2）原因原因 v附着层：附着层：O滤饼：料液中悬浮物在膜面的堆积。滤饼：料液中悬浮物在膜面的堆积。O凝胶：溶解性有机物浓缩后粘附于膜面。凝胶：溶解性有机物浓缩后粘附于膜面。O水垢：溶解性无机物生成的水垢软附于膜面。水垢：溶解性无机物生成的水垢软附于膜面。v吸附层吸附层O胶体物质或微生物素的吸附。胶体物质或微生物素的吸附。O堵塞、料液中溶质等浓缩结晶或沉淀，致使膜孔产堵塞、料液中溶质等浓缩结晶或沉淀，致使膜孔产生不同程度的堵塞。生不同程度的堵塞。O微细粒子或小分子溶质吸附、积累在膜表面或在膜微细粒
23、子或小分子溶质吸附、积累在膜表面或在膜孔中结晶沉积所致。孔中结晶沉积所致。38（3 3）减轻膜污染的方法减轻膜污染的方法料液的有效预处理：料液的有效预处理： 510m的过滤器除去胶体、固悬物、铁锈等 絮凝、PH值除去一些污染物操作条件改变：操作条件改变： 适当升温，降低膜两侧压差，降低料液浓度。 （压差大，使一些结晶、沉淀易进入膜，）39（4 4）膜污染处理）膜污染处理( (代表性方法代表性方法) )经清洗后，如纯水的水通量达到或接近原来水平，经清洗后，如纯水的水通量达到或接近原来水平，则认为污染已消除。则认为污染已消除。物理方法清洗：泡沫球擦洗、电子振动、超声物理方法清洗：泡沫球擦洗、电子振
24、动、超声化学清洗：溶解、切断离子结合作用、氧化等。酸化学清洗：溶解、切断离子结合作用、氧化等。酸碱。碱。OVER404.3.4 膜组件的选择膜组件膜组件(Membrane Module)(Membrane Module)将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称为膜组件。等组装成的一个单元称为膜组件。板式板式管式管式螺旋卷式螺旋卷式中空纤维式中空纤维式41板框式是最早使用的一种膜组件。其设计类似于常规的板框过板框式是最早使用的一种膜组件。其设计类似于常规的板框过滤装置滤装置, , 膜被放置在可垫有滤纸的多孔的支撑板上膜被放置在可垫有滤纸
25、的多孔的支撑板上, ,两块多孔的两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液流道空间支撑板叠压在一起形成的料液流道空间, ,组成一个膜单元组成一个膜单元, ,单元单元与单元之间可并联或串联连接。不同的板框式设计的主要差别与单元之间可并联或串联连接。不同的板框式设计的主要差别在于料液流道的结构上。在于料液流道的结构上。平板式膜组件42管式膜组件管式膜组件有外压式和内压式两种。对管式膜组件有外压式和内压式两种。对内压式膜组件内压式膜组件, ,膜被直接浇铸在多孔的膜被直接浇铸在多孔的不锈钢管内或用玻璃纤维增强的塑料管不锈钢管内或用玻璃纤维增强的塑料管内。加压的料液流从管内流过内。加压的料液流从管内流过, ,
26、透过膜透过膜的渗透溶液在管外侧被收集。对外压式的渗透溶液在管外侧被收集。对外压式膜组件膜组件, ,膜则被浇铸在多孔支撑管外侧膜则被浇铸在多孔支撑管外侧面。加压的料液流从管外侧流过面。加压的料液流从管外侧流过, ,渗透渗透溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支撑管内。无论是内压式还是外压式撑管内。无论是内压式还是外压式, ,都都可以根据需要设计成串联或并联装置。可以根据需要设计成串联或并联装置。43螺卷式膜组件44中空纤维膜组件将大量的中空纤维安装在一个管状容器内将大量的中空纤维安装在一个管状容器内, ,中空纤维的一端以中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组
27、件。料液从中空纤维组件环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端流人的一端流人, , 沿纤维外侧平行于纤维束流动沿纤维外侧平行于纤维束流动, ,透过液则渗透通透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔过中空纤维壁进入内腔, ,然后从纤维在环氧树脂的固封头的开然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出端引出, ,原液则从膜组件的另一端流出。原液则从膜组件的另一端流出。45第四节 膜分离技术特点及应用464.4.1 透析(DS)分离原理分离原理：浓差扩散浓差扩散优点：优点：方法和设备简单，价格低廉方法和设备简单，价格低廉实验室最常用的样品脱盐方法实验室最常用的样品脱盐方法缺点：缺点：透析的速度
28、缓慢透析的速度缓慢溶质稀释溶质稀释474.4.2 微滤(micro filtration,MF)分离原理：分离原理：压力筛分压力筛分，同一般过滤有很大重叠。技术操作：技术操作：均质多孔膜均质多孔膜孔径为孔径为0.0510 m,能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子操作压力为操作压力为0.050.5 Mpa/（0.10.3 Mpa）用于悬浮粒的过滤，菌体的分离和浓缩用于悬浮粒的过滤，菌体的分离和浓缩。48优点：优点：孔径均匀，过滤精度高孔径均匀，过滤精度高。能将液体中所有大于制定孔径的微粒。能将液体中所有大于制定孔径的微粒全部截留；全部截留；孔隙大，流速快孔隙大，流速快
29、。一般微孔膜的孔密度为。一般微孔膜的孔密度为107孔孔/cm2，微孔体积，微孔体积占膜总体积的占膜总体积的7080。由于膜很薄，阻力小，其过滤速度较。由于膜很薄，阻力小，其过滤速度较常规过滤介质快几十倍；常规过滤介质快几十倍；无吸附或少吸附无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在。微孔膜厚度一般在90150m之间，因而吸之间，因而吸附量很少，可忽略不计。附量很少，可忽略不计。无介质脱落无介质脱落。微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有纤维或。微孔膜为均一的高分子材料，过滤时没有纤维或碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。碎屑脱落，因此能得到高纯度的滤液。缺点：缺点：颗粒容量较小，易被堵塞；使用时必须有前道过
30、滤的配合，否则颗粒容量较小，易被堵塞；使用时必须有前道过滤的配合，否则无法正常工作。无法正常工作。 4950514.4.3 超滤(ultra filtration，UF)分离原理分离原理：压压力力筛筛分分，一一般般采采用用切切向向流流体体，以减少固相沉积。以减少固相沉积。技术操作：技术操作：均为不对称膜均为不对称膜孔径为孔径为220 nm，能截留小胶体粒子、大分子物质，能截留小胶体粒子、大分子物质操作压力为操作压力为0.11 MPa（0.31 MPa）主要用于主要用于处理不含固形成分的料液处理不含固形成分的料液,达到溶液的净化、分离及浓达到溶液的净化、分离及浓缩目的。是目前应用最广的膜分离过程
31、之一缩目的。是目前应用最广的膜分离过程之一52实验室用超滤装置5354超滤水处理装置554.4.4 纳滤（nanofiltration, NF)分离原理：分离原理：压力筛分压力筛分技术操作：技术操作：非对称膜非对称膜孔径为孔径为25 nm，截留粒径在，截留粒径在0.11 nm，能截留部分离子及有机物，主要用于截留分子能截留部分离子及有机物，主要用于截留分子量为量为3001000左右的物质，可以使一价盐和小左右的物质，可以使一价盐和小分子物质透过分子物质透过 56巴黎瓦兹河梅里市巴黎瓦兹河梅里市1414万立方米万立方米/ /天的纳天的纳滤厂，每天为巴黎滤厂，每天为巴黎附近附近5050万居民提供万
32、居民提供1414万吨饮用水万吨饮用水574.4.5 反渗透(reverse osmosis，RO) 当当把把溶溶剂剂和和溶溶液液（或或两两种种不不同同浓浓度度的的溶溶液液）分分别别置置于于半半透透膜膜的的两两侧侧时时，纯纯溶溶剂剂将将透透过过膜膜而而自自发发地地向向溶溶液液（或或从从低低浓浓度度溶溶液液向向高高浓浓度度溶溶液液）一一侧侧流流动动，这这种种现现象象称称为为渗渗透透。当当溶溶液液的的液液位位升升高高到到所所产产生生的的压压差差恰恰好好抵抵消消溶溶剂剂向向溶溶液液方方向向流流动动的的趋趋势势，渗渗透透过过程程达达到到平平衡衡，此此压压力力差差称称为为该该溶溶液液的的渗渗透透压压。若若
33、在在溶溶液液侧侧施施加加一一个个大大于于渗渗透透压压的的压压差差时时，则则溶溶剂剂将将从从溶溶液液侧侧向向溶溶剂剂侧侧反反向向流流动动，此此过过程程称为反渗透，这样，可利用反渗透过程从溶液中获得纯溶剂。称为反渗透，这样，可利用反渗透过程从溶液中获得纯溶剂。58分离原理：分离原理：压力筛分压力筛分渗透压渗透压技术操作：技术操作：反渗透膜多为不反渗透膜多为不对称膜或复合膜对称膜或复合膜致密皮层孔径小于致密皮层孔径小于0.5 nm，几乎无孔，截留粒径为，几乎无孔，截留粒径为0.11 nm，可以，可以截留大多数溶质（包括离子）而截留大多数溶质（包括离子）而使溶剂通过（水或有机溶剂使溶剂通过（水或有机溶
34、剂)操作压力较高为操作压力较高为210 MPa。适用于适用于1nm以下以下小分子的浓缩小分子的浓缩59例：膜法海水淡化分离方法分离方法反渗透反渗透低温多效低温多效多级闪多级闪蒸蒸能耗能耗(kWh/m(kWh/m3 3) )3.53.5771010国家或地区国家或地区沙特沙特中国中国长海长海中国中国长岛长岛中国中国沧化沧化设备能力设备能力m3/d568001000100018000原水含盐量原水含盐量mg/L43700350003400013000能耗能耗kwh/m3754.52.75产水成本产水成本RMBRMB/m34.886.695.131.83反渗透淡化厂的能耗及产水成本反渗透淡化厂的能耗
35、及产水成本 几种分离方法能耗比较几种分离方法能耗比较60嵊泗嵊泗1000吨吨/日反渗透海水淡化装置日反渗透海水淡化装置6162 果汁厂陶瓷膜工程果汁厂陶瓷膜工程6364洋姜提取膜工艺G陶瓷膜分离、纳滤、反渗透G集成新工艺的处理量达12000吨/年65反渗透、超滤和微孔过滤都是以压力差为反渗透、超滤和微孔过滤都是以压力差为推动推动力使溶剂通过膜的分离过程，它们组成了力使溶剂通过膜的分离过程，它们组成了分离溶液中的离子、分子到固体微粒的三分离溶液中的离子、分子到固体微粒的三级膜分离过程。级膜分离过程。反渗透与超反渗透与超滤、微、微滤的比的比较66微滤超滤纳滤反渗透悬浮颗粒、细菌大分子有机物糖类等小分子有机物，二价盐或多价盐单价盐、矿物质水分子总结总结676869胃蛋白胃蛋白酶：Protein mass marker； 3000 Da；总大豆分离蛋白大豆分离蛋白70
