大連理工大學膜分離過程復習總結

1、大連理工大學膜分離過程復習總結1、 名詞解釋1、 膜分離過程：以選擇性透過膜為分離介質，在膜兩側一定推動力作用下，使原料中的某組分選擇性地透過膜，從而使混合物得以分離，以達到提純、濃縮等目的的分離過程。2、 膜：膜是分隔兩相得界面，并以特定形式限制和傳遞各種化學物質，具有選擇透過能力是膜的基本特性。3、 對稱膜：沿膜的厚度方向結構均一，同性，對稱膜多孔的，亦可致密的。4、 非對稱膜：非對稱膜是由同種材料制成，沿膜厚度方向上呈不同的結構，一般在膜的表面是致密的或極細孔的薄的表層，約為0.251m，相當于膜厚的1/100左右，表層下面是大孔的支撐層，兩層之間多半還存在著過渡層。5、 致密膜：致密膜

2、是指結構最緊密的膜，膜材料以分子狀態(tài)排布，其膜孔徑小于1.5nm6、 多孔膜：多孔膜是結構較疏松的膜，孔徑范圍在3100nm之間，膜材料以聚集的膠束存在和排布。7、 復合膜：復合膜一般是指在對稱或非對稱的底膜上，復合上一層很薄的、致密的、有特殊功能（分離或堵孔）的另一種材料的膜層，厚度為0.010.1m。8、 孔徑分布：是描述孔徑變化范圍的參數(shù)，定義為某一孔徑的孔體積占整個孔體積的百分數(shù)?？讖椒植荚谝欢ǔ潭壬象w現(xiàn)了膜的好壞，孔徑分布越窄越好。9、 孔隙率：是指單位膜體積中，孔所占體積的百分數(shù)。10、 截留分子量：（1）取截留率為50%時所對應的分子量；（2）取截留率為 90時所對應的分子量；

3、（3）取截留率為 100%時所對應的分子量；（4）延長截留率分子量曲線的斜線部分，使其與截留率為 100%的橫坐標相交，與交點對應的分子量取為截留分子量。11、 膜污染：由于被截留的顆粒、膠粒、乳濁液、懸浮液、大分子和鹽等在膜表面或膜內的（不）可逆沉積，這種沉積包括吸附、堵孔、沉淀、形成濾餅等。二、簡答題： 1、膜的定義、膜的分類、特點定義：膜是分離兩相的中間相；分類：按材料分類：有機膜，無機膜按膜斷面的形狀：對稱膜，不對稱膜，復合膜按推動力：壓力差推動，溫度差推動，電位差推動，濃度差推動膜的形狀：平板型，管式膜，中空纖維膜 2、膜分離與其他分離方法相比的優(yōu)點 無相變低能耗室溫操作無需添加其他

4、組分環(huán)境友好3、超濾過程中為什么常采用反洗流程？超濾是物理過濾過程，隨著過濾進行，超濾膜表面附著雜質，過濾阻力就會增加，過濾通量減小，反洗就是將超濾膜表面雜質沖洗出來，保證超濾膜正常過濾。4、按膜的材料性質，常見的氣體分離膜有哪兩種？有什么特點？都有那些應用？玻璃態(tài)：擴散控制過程；小分子氣體優(yōu)先通過；氫氣分離膜(HM)；彈性模量大；斷裂延伸率小；形變可逆；側基，支鏈，小鏈節(jié)的運動橡膠態(tài)：溶解控制過程；大分子氣體優(yōu)先通過；有機蒸汽膜(VM)；彈性模量小，斷裂延伸率大，形變不可逆5、對于玻璃態(tài)和橡膠態(tài)氣體分離膜，試分析 H2 和乙烷哪種氣體優(yōu)先透過，為什么？ 玻璃態(tài)氣體分離膜：為氫氣分離膜，H2優(yōu)

5、先透過橡膠態(tài)氣體分離膜：為有機蒸汽膜，大分子氣體優(yōu)先通過，乙烷優(yōu)先透過6、舉例說明滲透蒸發(fā)的應用和優(yōu)點。應用：1）液體有機物脫水 2）水中脫除有機物 3）有機物/有機物分離 4）蒸汽滲透優(yōu)點：分離系數(shù)大，選擇合適的膜，單級就能達到很高的分離度。適合分離沸點相近的物質，尤其適合恒沸物的分離；與常規(guī)分離方法相比，能耗低；過程簡單，附加處理少，操作方便；過程不引入其他試劑，產品和環(huán)境不會受到污染；便于放大及與其他過程耦合和集成；分離作用不受組分汽液平衡限制，受組分在膜內的滲透速率的控制，適合近沸或恒沸物的分離。7、簡述乳化液膜的特點及主要應用領域？ 特點：傳質效率高、選擇性好、節(jié)約能源應用： 冶金廢

6、水，生物醫(yī)藥，顆粒合成 8、納濾膜的特點、分離機理及主要應用領域 特點：納濾膜的截留率大于95%的最小分子約為1nm，故稱納濾膜；從結構上看納濾膜大多是復合膜，即膜表面分離層和他的支撐層的化學組成不同。其表面分離層由聚電解質構成；能透過一價的無機鹽，滲透壓遠比反滲透低，故操作壓力很低（0.51Mpa）達到同樣的滲透壓通量所必需施加的壓差比用RO膜低0.53MPa，因此納濾又被稱作低壓反滲透，或疏松反滲透分離機理：篩分效應：對Na+和Cl-等單價離子的截留率較低，但對Ca2+，Mg2+，SO42-截留率高，對色素，染料，抗生素，多肽和氨基酸等小分子量（200-1000）物質可進行分級分離，實現(xiàn)高

7、相對分子量和低相對分子量有機物的分離。Donnan效應：納濾膜本體帶有電荷性，對相同電荷的分子具有較高的截留率；低壓下仍具有較高的脫鹽性能；分離分子量相差不大但帶相反電荷的小分子。主要應用領域：海水及苦咸水的淡化；在食品行業(yè)中，用于果汁生產；在醫(yī)藥行業(yè)中用于氨基酸生產，抗生素回收；在石化生產方面應用于催化劑的分離回收。 9、滲透壓和什么有關？ 滲透壓與溶液中不能通過半透膜的微粒數(shù)目和環(huán)境溫度有關10、反滲透發(fā)生的必要條件？(1)選擇性透過溶劑的膜;(2)膜兩邊的靜壓差必須大于其滲透壓差。11、反滲透膜的透水率、透鹽率、脫鹽率、水的回收率的簡單計算。透水率=單位時間內滲透的水量，L/H單位膜面積

8、，M2透鹽率=100%脫鹽率脫鹽率=(反滲透處理進水中的含鹽量，MG/L-反滲透處理出水中的含鹽量，MG/L)反滲透處理進水中的含鹽量，MG/L回收水率=滲透出水水量，L進水量，L12、膜的濃差(度)極化和膜污染產生的原因、對膜分離過程的影響，減輕的措施。膜的濃度差極化原因：由于膜的選擇透過性，使得臨近膜表面淡室側的邊界層中反離子濃度減小，在濃室側的邊界層中反離子濃度增大，尤其當電流大于極限電流密度后，甚至可能發(fā)生水的電滲析。不利影響：使膜表面溶質濃度增高，引起滲透壓的增大，從而減小傳質驅動力；當膜表面溶質濃度達到其飽和濃度時，便會在膜表面形成沉積層或凝膠層，增加透過阻力；膜表面沉積層或凝膠層

9、的形成會改變膜的分離特性；當有機溶質在膜的表面達到一定濃度有可能對膜發(fā)生溶脹或惡化膜的性能；嚴重的濃度極化導致結晶析出，阻塞流道，運行惡化。概括地說就是：分離效果降低，截留率改變，通量下降。減輕措施：選擇合適的膜組件結構；加入紊流器；料液橫切流向設計；料液脈沖流動；螺旋流；提高流速；適當提高進料液溫度以降低黏度，增大傳質系數(shù)。膜污染原因：(1)最普通的膜污染是由于原料液中的懸浮顆粒造成的。如果在預處理過程中，原料水的懸浮顆粒沒有被完全除去，經過一段時間的操作后，將在膜表面形成濾餅。 (2)膜的表面結垢。當BaS、CaS、CaF2等被濃縮，形成飽和溶液時，它們將從溶液中析出、結垢，沉淀于膜的表面

10、。因此，非常有必要對原料水進行分析，以確定正確的設計參數(shù)和操作參數(shù)。 (3)細菌污染 (4)其它一些物質如金屬氧化物、二氧化硅離子、有機物、淤泥等均可引起膜的污染不利影響：膜的污染惡化了水的產量和水品水質，大大降低了膜的壽命，增加了膜的清洗維護費用減輕措施：要預防膜污染，就必須對原料水進行嚴格的預處理。選取適當?shù)牟僮鲄?shù)。增加溶液在隔離室的湍動。選用適當?shù)木彌_劑。定期對膜進行酸洗堿洗。選取抗污染膜。采取倒換電極操作13、反滲透的機理、流程和應用機理：對透過的物質具有選擇性的薄膜成為半透膜。一般將只能透過溶劑而不能透過溶質的薄膜視為理想的半透膜。當把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側，中

11、間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。滲透壓的大小決定于濃液的種類，濃度和溫度與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑就會向稀溶液流動，即發(fā)生反滲透。流程：1、預處理反滲透純水箱離子交換器紫外線殺菌純水泵用水點 2、預處理一級反滲透二級反滲透純水箱純水泵紫外線殺菌用水點 3、預處理反滲透中間水箱中間水泵EDI裝置純水箱純水泵紫外線殺菌用水點 4、預處理紫外線殺菌一級反滲透裝置二級反滲透裝置中間水箱EDI裝置脫氧裝置純水箱拋光混床超濾裝置用水點應用