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1、关于膜的制备与应用(2)第1页，讲稿共27张，创作于星期三无机膜材料种类无无机机膜膜致密膜微孔膜Pd及Pd合金膜Ag膜ZrO2膜多孔金属膜陶瓷膜陶瓷膜分子筛膜Al2O3膜SiO2膜（玻璃膜）ZrO2膜TiO2第2页，讲稿共27张，创作于星期三无机膜优点（与有机膜对比）v热稳定性好，耐高温，一般可以在400下使用，最高可达800以上,不老化、寿命长。v化学稳定性好，耐有机溶剂，耐酸碱，抗微生物侵蚀。v机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗。v净化操作简单、迅速，价格便宜，保存方便。v孔径分布窄，分离效率高。第3页，讲稿共27张，创作于星期三无机膜缺点v生产成本高，制造技术难
2、度大。v无机膜易发脆，给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。v膜器安装因密封的缘故，使其性能不能得到充分利用。第4页，讲稿共27张，创作于星期三商品化无机膜的几何结构 v平板型：主要用于小规模的工业生产和实验室实验；v管型：适合于组装成分离元件或膜反应器；v多通道型（蜂窝型）：结构的单位体积膜面积大，被更多地工业过程采用。第5页，讲稿共27张，创作于星期三基质膜制备方法v固态烧结法（Sintering Method）v相分离-沥取法（Phase Seperation-leaching）v阳极氧化法（Anodic oxidation）v溶胶-凝胶法（Sol-Gel）v薄膜沉积法（Thin-Fi
3、lm Deposition）第6页，讲稿共27张，创作于星期三固态烧结法（Sintering Method）v将细微颗粒及超细颗粒（0.1-1m）与适当溶剂混合制成的成型生坯，在高温（1000-1600）下进行烧结处理。v特点：成熟，易于工业化，可同时制取多层不对称的微孔膜。第7页，讲稿共27张，创作于星期三相分离-沥取法（Phase Seperation-leaching）第8页，讲稿共27张，创作于星期三阳极氧化法（Anodic oxidation）v以高纯度的金属铝箔为阳极，并使一侧面与酸性电解质溶液（如草酸、硫酸、磷酸）接触，通过电解作用在此表面上形成微孔氧化铝膜，然后用适当方法除去未
4、被氧化的铝基体和阻挡层，便得到孔径均匀，孔道与膜平面垂直的微孔Al2O3膜。第9页，讲稿共27张，创作于星期三溶胶-凝胶法（Sol-Gel）v1984年由荷兰Twente大学首先开发此项技术，并成功地制备了Al2O3膜，继而美国、法国、日本开始此项技术研究。Sol-Gel法从技术上又可细分为分子聚合发（Polymerization of Molecular Units,PMU）和胶溶法（Destabilization of Colliod Solutions，DCS）第10页，讲稿共27张，创作于星期三第11页，讲稿共27张，创作于星期三薄膜沉积法（Thin-Film Deposition）v
5、薄膜沉积法借鉴传统物理镀膜方法，如在无线电材料中的SiO2单晶膜。以多孔质过渡金属或其合金，可利用沉积技术，如溅射（Sputtering）,离子镀（Ion Plating），金属镀（Metal Plating）或化学气相沉积（CVD）等方法制得多孔质陶瓷膜及玻璃膜。一般来说，CVD等方法只适合与制顶层功能分离膜，不适合制基质膜。第12页，讲稿共27张，创作于星期三无机膜的主要应用v液相分离（Liquid Phase Separation）v气体分离（Gas Separation）v膜反应器（Membrane Reactor）v功能器件（Function Devices FD）v其他第13页，讲
6、稿共27张，创作于星期三液相分离（Liquid Phase Separation）v海水淡化v饮料除菌v污水处理v药物萃取v水中的油分的浓缩第14页，讲稿共27张，创作于星期三气体分离（Gas Separation）v空气分离出氧气或惰性气体v天然气的脱水v高温气体分离第15页，讲稿共27张，创作于星期三膜反应器（Membrane Reactor）v定义：具有选择性透过膜，并能同时进行反应和分离的反应器。v例：用Al2O3膜可以是蔗糖转化成普糖糖的转化率从50%增至100%v惰性膜反应器（多为多孔陶瓷或多孔玻璃）v催化膜反应器（具有催化和分离双重功能）第16页，讲稿共27张，创作于星期三膜反应
7、器优越性v对平衡限制的反应，膜反应器能够移动化学平衡，大大提高反应的转化率v膜反应器有可能大大提高反应的选择性v较低温度下，即可得较高转化率v可能使产物分离、反应物净化及化学反应等几个单元在一个膜反应器中进行，大大节省投资。v由于能使反应在较低温度和压力下操作，节约能源第17页，讲稿共27张，创作于星期三第18页，讲稿共27张，创作于星期三膜分离的基本流程图第19页，讲稿共27张，创作于星期三膜分离技术第20页，讲稿共27张，创作于星期三膜分离种类v微滤（微滤（microfiltration）0.2-1 mm v超滤（超滤（ultrafiltration）5 nm-0.2mm v纳滤（纳滤（n
8、anofiltration）0.5-5 nm v反渗透（反渗透（reverse osmosis）0.2-0.3nm第21页，讲稿共27张，创作于星期三微滤(microfiltration)v微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。0.2-1 mm 第22页，讲稿共27张，创作于星期三超滤超滤v超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在5 nm-0.2mm 分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许
9、水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。第23页，讲稿共27张，创作于星期三纳滤（纳滤（nanofiltration）v纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在801000的范围内，孔径为几纳米(0.5-5 nm)，因此称纳滤。第24页，讲稿共27张，创作于星期三反渗透（反渗透（reverse osmosis）v反渗透（RO）是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。(0.2-0.3nm)第25页，讲稿共27张，创作于星期三第26页，讲稿共27张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第27页，讲稿共27张，创作于星期三