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一、膜技術(shù)概述:
膜過程是一門新興的多種學(xué)科交叉的新技術(shù),已經(jīng)成為工業(yè)上氣體分離、水溶液分離、化學(xué)產(chǎn)品和生化產(chǎn)品的分離與純化的重要過程,廣泛應(yīng)用于食品、飲料加工、水處理、大規(guī)??諝夥蛛x、濕法冶金技術(shù)、氣體和液體燃料的生產(chǎn)以及石油化工制品生產(chǎn)等。
膜從廣義上講可以定義為兩相之間的一個(gè)不連續(xù)區(qū)間,它可以是固相,液相,甚至氣相的。 大多數(shù)的分離膜都是固體膜,目前,無論是從產(chǎn)量、產(chǎn)值、品種、功能或是應(yīng)用對象上來講,固體膜都占 99% 以上,其中尤以有機(jī)高分子聚合物材料制備成的膜和其過程為主。無機(jī)膜近年來發(fā)展迅速。液膜也有其特點(diǎn),但尚待發(fā)展。
物質(zhì)選擇透過膜的推動(dòng)力可分為兩類:一是外界能量,物質(zhì)發(fā)生由低位到高位的轉(zhuǎn)移;二是化學(xué)位差,物質(zhì)由高位向低位轉(zhuǎn)移。
膜分離過程的特點(diǎn):高效;能耗(功耗)低;膜分離設(shè)備操作維護(hù)方便,運(yùn)行穩(wěn)定;規(guī)模和處理能力范圍很大。
二、膜材料與膜組件
1.膜材料及分類
具有分離功能的固體膜目前主要以有機(jī)高分子聚合物為膜材料。以無機(jī)膜為膜材料的分離膜近年來發(fā)展迅速。
膜的分類主要有四種方法:
膜的分類主要有四種方法 |
按膜的結(jié)構(gòu)分類 |
按膜的用途分類 |
按膜的作用機(jī)理分類 |
天然膜 |
多孔膜 |
氣相系統(tǒng)中用膜 |
吸附性膜 |
合成膜 |
微孔介質(zhì) |
氣 - 液系統(tǒng)中用膜 |
擴(kuò)散性膜 |
無機(jī)膜 |
大孔膜 |
液 - 液系統(tǒng)用膜 |
離子交換膜 |
高分子膜 |
非多孔膜 |
氣 - 固系統(tǒng)用膜 |
選擇滲透膜 |
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無機(jī)膜 |
液 - 固系統(tǒng)用膜 |
非選擇性膜 |
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聚合物膜 |
固 - 固系統(tǒng)用膜 |
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液膜 |
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2.膜組件
膜面積愈大,單位時(shí)間透過量愈多,因此,當(dāng)膜分離技術(shù)實(shí)際應(yīng)用時(shí),要求開發(fā)在單位體積內(nèi)具有最大膜面積的組件。目前主要有以下幾種形式:
板框式( Plate and Frame Module )、螺旋卷式 (Spiral Wound Module) 、圓管式 (Tubular Module) 、中空纖維式 (Hollow Fiber Module) 和毛細(xì)管式 (Capillary Module) 。前兩種使用平板膜,后三者使用管式膜。圓管式膜直徑 >10mm; 毛細(xì)管式- 0.5~10.0mm ;中空纖維式 <0.5mm> 。