1、 分離膜的概念學(xué)校名稱：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)院系名稱：材料與能源學(xué)院時(shí) 間：2017年2月27日1.定義分離膜是指能以特定形式限制和傳遞流體物質(zhì)的分隔兩相或兩部分的界面。膜的形式可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)的。被膜分割的流體物質(zhì)可以是液態(tài)的也可以是氣態(tài)的。2.分離膜的分離機(jī)制被分離的物質(zhì)能夠從膜的一側(cè)克服膜材料的阻礙穿過分離膜需要有特定的內(nèi)在因素與合適的外在條件。被分離物質(zhì)的透過膜的能力不同，說明各種物質(zhì)與膜的相互作用不一致。膜分離作用主要依靠過篩作用和溶解擴(kuò)散作用兩種作用機(jī)制，對于反滲透膜的機(jī)制要更復(fù)雜一些。2.1過篩分離機(jī)制聚合物分離膜的過篩作用類似于物理過篩過，其特點(diǎn)是膜的孔徑要小得多。待分離物質(zhì)

2、能否通過篩網(wǎng)取決于物質(zhì)粒徑尺寸（長度、體積、形狀參數(shù)）和網(wǎng)孔的大小。微濾膜和超濾膜的分離過程是由過篩機(jī)制起主導(dǎo)作用，分離膜和被分離物質(zhì)的親水性、相容性、電負(fù)性等性質(zhì)也起著相當(dāng)重要的作用。在膜分離過程中往往還伴有吸附、溶解、交換等作用發(fā)生，這樣膜分離過程不僅與其膜的宏觀結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，而且還取決于膜材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，以及由此而產(chǎn)生的與被分離物質(zhì)的相互作用關(guān)系等因素。2.2溶解擴(kuò)散機(jī)制溶解擴(kuò)散作用是膜分離的另一種作用方式，膜材料對待分離物質(zhì)有一定溶解能力，在外力驅(qū)動(dòng)下，該物質(zhì)在膜材料內(nèi)先溶解、后擴(kuò)散（從膜的一側(cè)擴(kuò)散到另一側(cè)）、再分離。溶解擴(kuò)散作，在混合氣體分離和反滲透膜對溶質(zhì)與溶液的分離過程中往

3、往起主要作用。影響溶解能力的因素主要有被分離物質(zhì)的極性、結(jié)構(gòu)相似性和酸堿性質(zhì)等；影響擴(kuò)散的因素有被分離物質(zhì)的尺寸、形狀，膜材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成等。2.選擇性吸附機(jī)制當(dāng)膜材料對混合物中的部分物質(zhì)有選擇性吸附時(shí)，吸附性高的成分將在表面富集，該成分通過膜的幾率將加大。相反，不容易被吸附的成分將不易透過該分離膜。對膜分離起作用的吸附作用主要包括范德華力吸附和靜電吸附。在反滲透膜中用于水的純化和脫鹽過程中選擇性吸附起重要作用。3.分離膜的分離特性分離膜利用膜對不同物質(zhì)的透過性差異對混合物進(jìn)行分離，分離膜的這種透過性差異為半透性。在一定條件下，物質(zhì)透過單位面積膜的絕對速率稱為膜的透過率，通常用單位時(shí)間

4、透過的物質(zhì)量為單位；兩種不同物質(zhì)（粒度大小或物理化學(xué)性質(zhì)不同）透過同一分離膜的透過率比值稱為透過選擇性。膜對被分離物質(zhì)的透過性和對不同物質(zhì)的選擇性透過是對分離膜最重要的兩個(gè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，前者標(biāo)志著膜的分離速度，后者標(biāo)志膜分離質(zhì)量。4.分離膜的類別分離膜的分類方式許多，常見的分類方式有：（）根據(jù)構(gòu)成膜的材料種類劃分，有以無機(jī)碳材料或陶瓷材料為主的無機(jī)膜，以天然高分子材料和合成高分子材料制備的有機(jī)膜；（）根據(jù)被分離物質(zhì)性質(zhì)不同，有氣體分離膜、液體分離膜、固體分離膜、離子分離膜、微生物分離膜等；（）根據(jù)被分離物質(zhì)的粒度大小被分為反滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜。4.1 微濾膜如圖所示，微濾膜屬于多孔膜，

5、主要應(yīng)用于壓力驅(qū)動(dòng)分離過程，膜孔徑的 范圍在0.110之間，孔積率約70，孔密度約個(gè)，操作壓力在69207KPa之間。其分離機(jī)制為機(jī)械濾除，透過選擇性主要依據(jù)膜孔徑的尺寸和顆粒的大小。4.2超濾膜超濾膜也屬于多孔膜，主要應(yīng)用于壓力驅(qū)動(dòng)分離過程。膜的孔徑范圍在1100nm之間，孔積率約60，孔密度約為1011個(gè)，操作壓力在345689KPa之間。用于脫除粒徑更小的大體積溶質(zhì)，包括膠體級的微濾、大分子溶質(zhì)和病毒，適用于濃度更低的溶液分離。其分離機(jī)理仍為機(jī)械過濾，選擇性依據(jù)為膜孔徑的大小和被分離物質(zhì)的尺度。4.納濾膜納濾膜是近年來開發(fā)的一種新的分類，一般截留溶質(zhì)的直徑在1nm左右、分子量在1000左右。其被分離物質(zhì)的尺寸定位于超濾膜和反滲透膜之間，其分離功能也與上述兩種膜有交叉。4.反滲透膜反滲透膜又稱超細(xì)濾膜，是壓力驅(qū)動(dòng)分離過程中分離顆粒粒徑最小的一種分離方法。反滲透分離用壓力常用有效壓力表示，有效壓力等于施加壓力減去溶液的滲透壓。反滲透膜的膜孔徑在0.110nm 之間，孔積率為50以下，孔分布密度在10個(gè)