甘肃农业大学：《食品加工高新技术》课程教学资源（课件讲义）膜分离技术

膜分离技术

膜分离技术

本章要掌握： 膜分离方法的分类、膜的种类、膜 分离的原理和过程，四种基本膜分离 设备的结构特点及其在生物工程工业 生产中的应用。 重点： 超滤和反渗透的工作原理和工作过 程

膜分离方法的分类、膜的种类、膜 分离的原理和过程，四种基本膜分离 设备的结构特点 及其在生物工程工业 生产中的应用。 本章要掌握： 超滤和反渗透的工作原理和工作过 程。 重点：

第一节 概述 一、膜分离技术的发展 膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中 期最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生 产技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热 亮类对于膜现象的研究源于1748年，然而认识到膜 的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长 过 程。人们对膜进行科学研究测是近几十年来的事

第一节 概述 一、膜分离技术的发展 人类对于膜现象的研究源于1748年，然而认识到膜 的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长 过 程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。 膜分离技术已被国际上公认为20世纪末至21世纪中 期最有发展前途、甚至会导致一次工业革命的重大生 产技术，所以可称为前沿技术，是世界各国研究的热 点

3. 1960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透 水性和高脱盐率的不对称膜，是膜分离技术发展的一 个里程碑。 0.24m 0.2mm 0.2mm 季父 (a)对称膜 ()不对称膜 图17-1对称膜和不对称膜示意图 图17一2不对模的过滤作用

4 1960年Loeb和Sourirajan制备出第一张具有高透 水性和高脱盐率的不对称膜，是膜分离技术发展的一 个里程碑

发展的历史： 1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工 业上得到代 30年代微孔过滤，40年代透析；50年代电渗析：60年 代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离：90年 代渗透汽化。 此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其 它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展

发展的历史： 1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工 业上得到代 30年代微孔过滤，40年代透析；50年代电渗析；60年 代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年 代渗透汽化。 此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其 它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展

如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离 技术研究的起点，截止现在，其发展致可分为三 个阶段： ①50年代为奠定基础阶段； ②60年代和70年代为发展阶段， ③80年代至今为发展深化阶段

如果将20世纪50年代初视为现代高分子膜分离 技术研究的起点，截止现在，其发展致可分为三 个阶段： ①50年代为奠定基础阶段； ②60年代和70年代为发展阶段， ③ 80年代至今为发展深化阶段

二、膜的定义与分类 1、膜的定义 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质。 按膜结构分：有对称膜和不对称膜 按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、 聚砜膜、聚四氟 乙烯膜、聚乙烯膜等 无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等 按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜 按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜

二、膜的定义与分类 按膜结构分：有对称膜和不对称膜 按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚四氟 乙烯膜、聚乙烯膜等 无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等 按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜 按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜 1、膜的定义 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质

膜通常是半透膜。膜分离过程是以选择性透过膜为分离介 质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差△P、浓度差△C、电 位差△V、温度差△T等)时，原料侧组分选择性地透过膜， 以达到分离，提纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜推动 力也不同。 0■KU0e1K90y2215 PL传统纤维素膜的电子显微镜切面图 PL改良纤维素膜的电子显微镜切面图

PL传统纤维素膜的电子显微镜切面图 PL改良纤维素膜的电子显微镜切面图 膜通常是半透膜。膜分离过程是以选择性透过膜为分离介 质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差△P 、浓度差△C 、电 位差△v 、温度差△T等)时，原料侧组分选择性地透过膜, 以达到分离，提纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜,推动 力也不同

三、 膜分离的原理和特点 1、↓ 膜分离技术 概念：用半透膜作为选择障碍层，利用膜的选 择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差 作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物 中其它组分，从而达到分离目的的技术。 contaminated fluid concentrate membrane permeate

9 1、膜分离技术 ❖概念：用半透膜作为选择障碍层，利用膜的选 择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差 作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物 中其它组分，从而达到分离目的的技术。 三、膜分离的原理和特点

2、推动力 膜分离过程的推动力有两类： ①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动： ②以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。 一些主要的膜分离过程的推动力 推动力 膜过程 压力差 反渗透，超滤，微滤，气体分离 电位差 电渗析 浓度差 扩散渗析、控制释放 浓度差（分压差） 渗透气化 浓度差加化学反应 液膜，膜传感器

膜分离过程的推动力有两类： ①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动； ②以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。 推 动 力 膜 过 程 压力差 反渗透，超滤，微滤，气体分离 电位差 电渗析 浓度差 扩散渗析、控制释放 浓度差（分压差） 渗透气化 浓度差加化学反应 液膜，膜传感器 一些主要的膜分离过程的推动力 2、推动力