新型膜分离技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,新型膜分离技术,修正：闫雪梨,1.,膜蒸馏技术,膜蒸馏（,Membrane Distillation,）是,20,世纪,60,年代中期由,M E Findly,提出，,80,年代发展起来的一种新型膜分离技术。其原理是以微孔疏水膜将两种不同温度的水溶液分开，由膜两侧温度差造成二侧蒸气压差，使易挥发组分的蒸气分子通过膜孔从高温侧向低温侧扩散，并冷凝；其他组分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的。,膜蒸馏（,MD,）是膜技术与蒸发过程相结合的膜分离过程。属热驱动膜过程。,实现,MD,需要有两个条件：所用膜必须是疏水微孔膜（对分离水溶液而言）；膜两侧要有一定的温度差存在，以提供传质所需的推动力,。,特点：,该过程几乎是在常压下进行的，设备简单，操作容易，在技术力量比较薄弱的地区也有实现的可能性；,在该过程和运行中，无需把溶液加热到沸点，只要使膜,两侧维持适当的温差,就可以。这就有可能利用太阳能、地热及温泉等廉价的天然能源以及工厂的余热等；,在非挥发性溶质水溶液的膜蒸馏过程中，只有水蒸气能透过膜孔，所以,膜蒸馏液十分纯净,，可望成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；,该过程可以用来,处理极高浓度的水溶液,；,膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收的形式，并具有以高效率的小型组件构成大规模生产体系的灵活性。,膜蒸馏的弱点,：,膜蒸馏是一个,有相变的膜过程,，汽化潜热降低了热能的利用率，所以在组件的设计上必须考虑到潜热的回收。与其他膜过程相比，膜蒸馏在有廉价能源可利用的情况下才更有实用意义；,膜蒸馏与制备纯水的其他膜过程相比,通量较小,，所以目前尚未实现在工业生产中应用，如何提高膜蒸馏的通量也就成了一个重要的研究课题；,膜蒸馏采用疏水性微孔膜，与亲水膜相比在膜材料和制备工艺的选择方面都十分有限,。,膜蒸馏用膜材料,应满足,疏水性,和,多孔性,两个要求，以保证水不会渗入到微孔内和具有较高的通量,近年来，膜蒸馏过程的膜材料的研究开发集中于三种膜材料，即,聚四氟乙烯（,PTFE,）,聚偏氟乙烯（,PVDF,）,聚丙烯（,PP,）,海水或苦咸水的淡化,强酸、强碱中水的分离,甘蔗榨汁液的浓缩,人参露和洗参水的分离浓缩,分离提纯天然盐水中的食盐和芒硝,超纯水的制备,废水的处理,共沸混合物及有机溶液的分离,化学物质的浓缩和回收,应用,膜的一侧是含盐量很低的稀溶液，另一侧为电解质浓溶液，这样即可对低盐溶液进行脱水浓缩。该方法特别适用于新鲜牛奶、水果汁等热敏物质的脱水浓缩,膜反应器类型,膜催化反应器,(MCR),将膜分离与催化反应结合，可突破化学平衡的限制，提高反应转化率。,膜生物反应器,(MBR),将膜分离与生物反应结合，可控制产物抑制作用，回收生物催化剂，提高生化反应转化率。,膜反应器所用膜材料,无机催化膜反应器中的,钯膜反应器,，用真空蒸镀法或飞溅涂膜法使,钯,超薄覆盖于无机,陶瓷多孔膜,的表面上，形成,Pd-,多孔陶瓷复合膜。,有机催化膜反应器中,酶膜反应器,的膜材料常用,聚砜、芳香聚酰胺,；,膜生物反应器,常用,聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚 偏氟乙烯,等。,膜反应器应用,钯膜反应器,的应用：由天然气或,CO,制造氢；环已烷的脱氢；低级石蜡族烷烃的芳构化。,酶膜反应器,的应用：蔗糖的水解；生物大分子水解；低聚肽合成；手性化合物的生产研究；辅酶的再生；酶法生产,L-,氨基酸。,膜生物反应器,的应用：细胞循环发酵；动,/,植物细胞培养；城市污水和工业废水的处理。,浙江大学凯华公司,MBR,工程,1,浙江大学凯华公司,MBR,工程,2,浙江大学凯华公司,MBR,工程,3,MBR,实际上是一种膜分离与活性污泥法组合的新型污水处理技术,.,5.,膜控制释放,概念：,控制释放,就是将药物或其他生物活性物质和基材（通常为高分子材料）结合在一起，使药物通过扩散等方式在一定的时间内，以某一速率释放到环境中的技术。,药物的,释放速率,取决于基材和药物性质以及它们之间的结合方式、环境条件等。,膜控制释放是一类新兴的,交叉学科,，它涉及化学、化工、材料学、生物学、药物学等诸多学科，已在医学、生物、农业、环保、船舶涂料等领域得到广泛应用。,5.1,扩散控制释放系统,扩散控制药物释放体系有贮存器,(reservoir),型和混合药膜,(monolithic),两种,贮存器型,：药物被聚合物基材包埋，药物由聚合物膜中的孔道或网络间的空隙扩散释放出来。,混合药膜型,：药物是以溶解或分散的形式和聚合物基材结合在一起的。,Reservoir device,贮存器型,Monolithic device,混合药膜型,用于溶剂渗透控制释放体系的聚合物,：其,半透膜应有一定的渗透性、强度和刚度。主要有：,纤维素及其衍生物,甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯甲酯的共聚物,EVA,共聚物,交联,PVA,在化肥工业中的应用,化肥的控制释放是提高肥料利用率，减少环境污染的必要手段。具体方式有以下三种：,聚合物包膜,无机物包膜 如用硫磺包裹尿素,肥料包裹肥料 利用此法可获得多元复合肥，可同时供给农作物多种营养，而又不会引入其他聚合物或无机物载体破坏土壤结构。如磷肥包裹碳铵的控释肥料在我国农业生产中已民用有大量应用。,在其他领域的应用,膜控释香料用于室内芳香、食品添加剂、化妆品等,防污涂料膜用于船舶防污,防鼠涂料膜用于保护飞机场、铁路、工厂等单位的计算机设备、附属电缆等。,