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膜的基础知识
膜过程是一门新兴的多种学科交叉的新技术,已经成为工业上气体分离、水溶液分离、化学产品和生化产品的分离与纯化的重要过程,广泛应用于食品、饮料加工、水处理、大规模空气分离、湿法冶金技术、气体和液体燃料的生产以及石油化工制品生产等。
膜从广义上讲可以定义为两相之间的一个不连续区间,它可以是固相,液相,甚至气相的。从分离的意义上来讲,膜可以定义为: Membranes are thin barriers across which physical and/or chemical gradients can be established to produce differential flows of one or more components 。
大多数的分离膜都是固体膜,目前,无论是从产量、产值、品种、功能或是应用对象上来讲,固体膜都占 99%以上,其中尤以有机高分子聚合物材料制备成的膜和其过程为主。无机膜近年来发展迅速。液膜也有其特点,但尚待发展。 物质选择透过膜的推动力可分为两类:一是外界能量,物质发生由低位到高位的转移;二是化学位差,物质由高位向低位转移。
膜分离过程的特点:高效;能耗(功耗)低;膜分离设备操作维护方便,运行稳定;规模和处理能力范围很大。 二、膜材料与膜组件
1.膜材料及分类
具有分离功能的固体膜目前主要以有机高分子聚合物为膜材料。以无机膜为膜材料的分离膜近年来发展迅速。
膜的分类主要有四种方法:
膜的分类主要有四种方法 按膜的结构分类 按膜的用途分类 按膜的作用机理分类
天然膜 多孔膜 气相系统中用膜 吸附性膜
合成膜 微孔介质 气 - 液系统中用膜 扩散性膜
无机膜 大孔膜 液 - 液系统用膜 离子交换膜
高分子膜 非多孔膜 气 - 固系统用膜 选择渗透膜
  无机膜 液 - 固系统用膜 非选择性膜
  聚合物膜 固 - 固系统用膜  
  液膜    
2.膜组件
膜面积愈大,单位时间透过量愈多,因此,当膜分离技术实际应用时,要求开发在单位体积内具有最大膜面积的组件。目前主要有以下几种形式: 板框式( Plate and Frame Module )、螺旋卷式 (Spiral Wound Module) 、圆管式 (Tubular Module) 、中空纤维式 (Hollow Fiber Module) 和毛细管式 (Capillary Module) 。前两种使用平板膜,后三者使用管式膜。圆管式膜直径 >10mm; 毛细管式- 0.5~10.0mm ;中空纤维式 <0.5mm> 。
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