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第一章膜分离第一节绪论第二节反渗透第三节超滤与微滤第四节电渗析第五节气体的膜分离过程第六节渗透蒸发第七节透析第八节其它膜分离过程1-1-1膜分离技术发展简史膜分离——本章要讨论的是利用固体薄膜对混合物组分的选择性透过的性能使混合物分离的过程。第一节绪论几个重要事件1．1748年，A.Nelkt，水能自发地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内。2．十九世纪，天然橡胶对某些气体的不同渗透率。3．1918年，Zxigmondy，制成微孔滤膜。4．20世纪40年代，基于渗析原理的人工肾。5．20世纪50年代初期，离子交换膜研制成功，电渗析获得了工业应用，并开始了反渗透研究。6．20世纪60年代，Loeb和Sourirajan，研制成醋酸纤维素非对称性膜，使反渗透与超滤进入实用阶段，气体膜分离也相继获得工业应用。第一节绪论1-1-4分离用膜1.膜的种类(1)均质膜或致密膜(2)微孔膜多孔膜/核孔膜(3)非对称性膜由表面活性层和支撑层组成(4)复合膜(5)离子交换膜阳离子交换膜/阴离子交换膜第一节绪论按形状分：(1)平板式(2)管式直径较大的有多孔支撑管的管状膜(内压式/外压式)无支撑的中空纤维第一节绪论中空纤维剖面图中空纤维及膜器2.膜性能的表示法物化稳定性膜的强度允许使用压力温度pH值对有机溶剂和各种化学药品的抵抗性第一节绪论3.膜性能的表示法分离透过特性分离效率渗透通量通量衰减系数AAAAAAxyxxyyCCCR11%100121mJJ0第一节绪论截留率：分离系数：单位时间内通过单位膜面积的透过物量。（1-1）（1-2）（1-3）（1-4）1-1-5膜分离设备1.板框式膜器由导流板、膜和支承板交替重叠组成。第一节绪论2.卷式膜器第一节绪论3.管式膜器有支撑的管状膜可以制成排管、列管、盘管等型式的膜器中空纤维膜一般均制成列管式特点第一节绪论第一节绪论第二节反渗透(ReverseOsmosis简称RO)1-2-1反渗透过程原理第二节反渗透P1h渗透压P1P2P1P2P纯水盐水P1半透膜(a)渗透现象(b)渗透平衡(c)反渗透图1-10渗透与反渗透现象渗透现象的推动力是纯水的化学位与盐水的化学位之差，表现为水的渗透压π。在等温下不少物质的水溶液的渗透压近似地与其摩尔分率成正比。iBx反渗透过程的推动力为：)(12PPP第二节反渗透（1-5）（1-10）在进行反渗透操作时，在膜两侧施加的压差必须大于两侧溶液的渗透压差。一般反渗透过程的操作压差为2～10MPa。实际反渗透过程中，透过液并非纯水，其中多少含有一些溶质，此时过程的推动力为：)()(2112PPP（1-11）2.反渗透膜基本性能：(1)透水率/水通量单位时间内通过单位膜面积的水体积流量。(1-12)(1-13)2)(ApFpAFww第二节反渗透使用非对称性膜与复合膜，活性层为表层致密层。要求：分离效率高，渗透能量大耐压性好，化学稳定性好，使用温度高，抗污染性能好等。A——膜的水渗透系数，表示特定膜中水的渗透能力，cm3/(cm2.s.atm)(2)透盐率/脱盐率盐通过膜的速率Fs(3)压密系数%1001)(13032ccRccBFsmwwttFF13.反渗透过程的机理过程分三步：(1)水从料液主体传递到膜的表面。(2)透过膜，包括在膜表面进入膜，并通过膜的活性层。(3)从膜的活性层进入支撑层的孔道，然后流出膜。第二节反渗透水透过膜模型（1）毛细管流学说a.氢键理论该理论是针对乙酸纤维膜提出的模型。b.筛网效应学说采用过滤机理，认为膜内孔径比水分子大，比水合后的离子小，因而水透过膜而水合后的离子被截留。第二节反渗透c.选择吸附—毛细孔流机制膜的化学作用（亲水性）起决定作用。第二节反渗透（2）溶解—扩散模型(solution-diffusionmodel)1)渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解;2)渗透物在化学位差的推动下以分子扩散通过膜;3)渗透物在膜的透过液侧表面解吸。1)、3)两步速率很快,透过膜的速率取决于第2)步。（3）孔隙开闭学说第二节反渗透1-2-2影响反渗透过程的主要因素1.浓差极化浓差极化现象。第二节反渗透浓差极化对过程产生的不利影响：（1）由于浓差极化使得膜表面附近溶液的浓度升高，使得渗透压升高。若ΔP不变，则渗透通量下降。若要保持一...