膜分离

膜分离技术的相关概念及应用，整理了技术概念、技术特点、相关概念、技术分类、膜系统简图的内容，快来看看吧！

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，以膜的两侧的能量差作为推动力， 允许某些组分透过而其它组分保留，以达到分离目的的技术
  • 半透膜
    • 利用流体中各组分对膜的渗透程度的差别实现组分分离
  • 过程推动力
    • 浓度差、压力差、电位差
• 技术特点
  • 无相变、能耗低
  • 高效率、污染小
  • 工艺简单、操作方便、维护要求低
  • 设计灵活，便于与其他技术集成
• 相关概念
  • 膜过程术语
    • 进料/料液feed
      • 待分离的混合物
    • 截留物retentate
      • 浓缩液concentrate
        • 混合物中被膜截留的部分
    • 透过物permeate
      • 滤液filtrate
        • 混合物中可以透过膜的部分
    • 膜污染/结垢cake
      • 沉积在膜表面的固体，造成膜效率的降低
  • 过滤分类
    • 终端过滤
    • 错流过滤
  • 膜性能参数
    • 截留分子量MWCO
      • 被膜截留的最小物质的分子量
        • 相当于一定截留率(通常为90％或95％)的分子量
    • 水通量
      • 膜通过水的速纯水在一定压力，温度(0.35 MPa，25℃)下试验， 膜透过水的速度L/(h·m2)
      • 单位
      • 用途
        • 看膜是否污染、清洗是否彻底
    • 孔径
      • 由截断分子量按可估计膜孔径大小
    • ph适用范围
    • 抗压能力
    • 对热和容积的稳定性
    • 截留分子量MWCO
      • 相当于一定截留率(通常为90％或95％)的分子量，随厂商而异
        • 按可估计膜孔径大小
    • 水通量
      • 纯水在一定压力，温度(0.35 MPa，25℃)下试验，膜透过水的速度L/(h·m2)
      • 对同类膜，孔径增加，水通量增加
      • 不能代表处理大分子料液的透过速度
        • 大分子溶质会沉积在膜表面，使滤速下降
      • 了解膜是否污染和清洗是否彻底
  • 膜工程描述
    • 膜通量/膜效率(Flux/Jw)
      • 每平方米膜每小时通过的滤液的体积
        • 单位：L/(m² ∙h)
    • 回收率（Recovery）
      • 渗透物质流量与进料流量的比值，一般用百分数表示
        • • 与截留系数的关系
    • 浓缩系数X（Concentration Factor）
      • 截留物质在截留液中浓度与进料浓度的比值
• 相关概念
  • 膜传递理论
    • 浓差极化
      • 是膜分离过程中经常发生的现象（应用的拦路虎）
      • MF、UF
        • 处理高分子或胶体溶液
          • 浓度增加，再膜面形成凝胶层，阻力增大，流量减小
      • RO
        • 膜面上溶质浓度增加，渗透压增加，有效压力差减小，通量下降
      • 特性
        • 可逆过程
          • 只有在膜过程运行中产生存在，停止运行，浓差极化逐渐消失
        • 与操作条件相关
          • 减轻方法
            • 降低膜两侧压差
            • 减小料液中溶质浓度
            • 改善膜面流体力学条件
  • 电渗析
    • 定义
      • 以外电场电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作
    • 核心组件
      • 离子交换膜
        • 阳膜：只充许阳离子通过而阴离子被阻挡
        • 阴膜：只充许阴离子通过而阳离子被阻挡
    • 应用范围
      • 海水淡化、废水处理
      • 生物小分子（有机酸、糖）脱盐纯化
    • 与离子交换的区分
  • 渗透蒸发
    • 定义
      • 以膜两侧组分的蒸气分压差为推动力，使目标组分透过膜并部分蒸发
    • 应用范围
      • 有机溶剂脱水
        • 无水乙醇制备
      • 风味成分富集
• 技术分类
  • 微滤MF
    • 悬浮不溶物
      • 截留乳中的细菌体及芽孢
        • 截留微生物前先分离脂肪
      • 分离酪蛋白和乳清蛋白
      • 果汁、奶酪乳、酒的澄清，糖的除杂与脱色
  • 超滤UF
    • 生物大分子
      • 果汁澄清、功能蛋白浓缩、淀粉和食用油精制
  • 纳滤NF
    • 生物小分子、二价离子
      • 有机小分子回收（糖、酸、风味成分）、维生素浓缩、硬水软化处理
  • 反渗透RO
    • 一价离子
      • 果汁浓缩
        • 先RO浓缩，再减压蒸发浓缩
      • 水净化处理
• 膜系统简图