膜分离membrane separation
沿革 1748年法国学者A.诺勒开创了膜渗透现象的研究。20世纪40年代中期出现人工离子交换膜，开始了电渗析的工业应用。1960年，S.洛布和S.索里拉金首先用醋酸纤维素制成非对称性反渗透膜，开拓了反渗透的实际应用。1968年，美籍华裔学者黎念之最先研究乳化液膜的形成方法和渗透机理，开拓了液膜分离技术。中国自1958年开始研究电渗析，1966年开始研究反渗透，现已对膜分离技术的各个领域开展了研究工作，并推广于工业应用。
膜的类别和结构 膜分离的效能，取决于膜本身的属性。膜可分液膜和固体膜。固体膜又可分：①无机多孔膜，由无机质的多孔材料构成。将胶体和不溶性微粒强制沉积于无机多孔膜上便制成动力形成膜。②合成膜，通常采用醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚砜、聚乙烯、聚丙烯等高分子材料制成。合成膜又分为离子交换膜、均质膜和多孔膜。离子交换膜由带有可电离的阳离子或阴离子的高分子材料所构成；均质膜是均匀的高分子薄膜；多孔膜是在铸膜液中加发孔剂，经过蒸发和凝胶分离而成的。多孔膜又分为非对称膜和复合膜。非对称膜(见图)
①溶解－扩散模型适用于液体膜、均质膜或非对称膜表皮层内的物质传递。在推动力作用下，渗透物质先溶解进入膜的上游侧，然后扩散至膜的下游侧，扩散是控制步骤。例如气体的渗透分离过程中，推动力是膜两侧渗透物质的分压差。当溶解服从亨利定律（见相平衡关联）时，组分的渗透率是组分在膜中的扩散系数和溶解度系数的乘积。混合气体的分离依赖于各组分在膜中渗透率的差异。
溶解-扩散模型用于渗透蒸发（又称汽渗，上游侧为溶液，下游侧抽真空或用惰性气体携带，使透过物质汽化而分离）时，还须包括膜的汽液界面上各组分的热力学平衡关系。
②优先吸附－毛细管流动模型 由于膜表面对渗透物的优先吸附作用，在膜的上游侧表面形成一层该物质富集的吸附液体层。然后，在压力作用下通过膜的毛细管，连续进入产品溶液中。此模型能描述多孔膜的反渗透过程。
③从不可逆热力学导出的模型 膜分离过程通常不只依赖于单一的推动力，而且还有伴生效应（如浓差极化）。不可逆热力学唯象理论统一关联了压力差、浓度差、电位差对传质通量的关系，采用线性唯象方程描述这种具有伴生效应的过程，并以配偶唯象系数描述伴生效应的影响。
在一些膜分离过程中，会出现浓差极化现象，须在设计和操作中采取合理措施，以减少其不利影响。
应用 与传统分离技术相比，膜分离技术的优点在于过程简单，在常温下操作，能耗低，特别适宜于热敏物质的分离、浓缩和提纯。合成膜分离广泛应用于溶液脱盐、纯水和超纯水的制备，废水处理，生物制品的提纯以及气体的组分分离等。随着合成膜性能的提高和新过程的开发，膜分离技术的应用将更加广泛。液膜分离尚处于创始阶段，今后将为化工分离提供又一种有效方法。
版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐