膜分离实验报告
膜分离实验报告
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膜分离实验
一.实验目的
1．了解膜的结构和影响膜分离效果的因素,包括膜材质、压力和流量等。
2.了解膜分离的主要工艺参数，掌握膜组件性能的表征方法。
3. 了解和熟悉超滤膜分离的工艺过程。
二.基本原理
膜分离技术是最近几十年迅速发展起来的一类新型分离技术。膜分离是以对组分具有选择性透过功能的人工合成的或天然的高分子薄膜(或无机膜)为分离介质，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力,使原料中的某组分选择性地优先透过膜，从而达到混合物的分离，并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的一种新型分离过程。其推动力可以为压力差（也称跨膜压差)、浓度差、电位差、温度差等。膜分离过程有多种，不同的过程所采用的膜及施加的推动力不同,通常称进料液流侧为膜上游、透过液流侧为膜下游。
微滤（MF）、超滤（ＵＦ）、纳滤(NF)与反渗透(RＯ)都是以压力差为推动力的膜分离过程，当膜两侧施加一定的压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到分离的目的。
四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为０.05~10μm，所施加的压力差为0.0１5～０.2ＭＰａ；超滤分离的组分是大分子或直径不大于0．1μm的微粒，其压差范围约为0.1~０．5ＭPa；反渗透常被用于截留溶液中的盐或其他小分子物质,所施加的压差与溶液中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在2ＭＰa左右，也有高达10ＭＰa的；介于反渗透与超滤之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反渗透低,一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。
２.1微滤与超滤
微滤过程中，被膜所截留的通常是颗粒性杂质，可将沉积在膜表明上的颗粒层视为滤饼层,则其实质与常规过滤过程近似。本实验中，以含颗粒的混浊液或悬浮液，经压差推动通过微滤膜组件,改变不同的料液流量，观察透过液测清液情况。
对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该理论认为,膜表面具有无数个微孔，
这些实际存在的不同孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质和颗粒,从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情况下，孔径大小是物料分离的决定因数;但对另一些情况，膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具有截留功能,但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学性质将分别起着不同的截留作用。
2.２膜性能的表征
一般而言，膜组件的性能可用截留率(Ｒ）、透过液通量(J)和溶质浓缩倍数（N)来表示。
%1000
0?-=
c c c R P
（１—1） 式中, R －截流率;
0c －原料液的浓度，kmol/m ３；
P c －透过液的浓度，kmol/m 3。
对于不同溶质成分，在膜的正常工作压力和工作温度下，截留率不尽相同，因此这也是工业上选择膜组件的基本参数之一。
t
S V J P
?=
(1—２)
式中， J-透过液通量,Ｌ/（m 2?
h)
P V -透过液的体积,Ｌ；
S －膜面积，ｍ2; t －分离时间，h 。 其中，t
V Q p =
,即透过液的体积流量，在把透过液作为产品侧的某些膜分离过程中（如
污水净化、海水淡化等),该值用来表征膜组件的工作能力。一般膜组件出厂,均有纯水通量这个参数,即用日常自来水（显然钙离子、镁离子等成为溶质成分）通过膜组件而得出的透过液通量。
P
R
c c N =
（1—3）
式中， N —溶质浓缩倍数；
R c －浓缩液的浓度,ｋmol/m ３；
P
c －透过液的浓度，kmol/m 3。
该值比较了浓缩液和透过液的分离程度，在某些以获取浓缩液为产品的膜分离过程中（如大分子提纯、生物酶浓缩等）,是重要的表征参数。
三.实验装置与流程
本实验装置均为科研用膜,透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1－1。
膜组件 膜材料 膜面积/m 2 最大工作压力/Mpa
超滤（UF ）
聚砜聚丙稀
0．1
0.1５
表1－1膜分离装置主要工艺参数
本装置中的超滤孔径可分离分子量5万级别的大分子，医药科研上常用于截留大分子蛋白质或生物酶。作为演示实验，可选用90ml 聚乙二醇加适量水配成的水溶液作为料液进行实验。
图１-1膜分离流程示意图
四．实验步骤及方法
超滤膜分离
以自来水为原料,考察料液通过超滤膜后,膜的渗透通量随时间的衰减情况，并考察操作压力和膜表面流速对渗透通量的影响。操作步骤如下:
（1）放出超滤组件中的保护液。
（2）用去离子水清洗加热6０度后清洗超滤组件2～3次，时间30分钟。
（3）在原料液储槽中加入一定量的自来水后，打开低压料液泵回流阀和低压料液泵出口阀,打开超滤料液进口阀、超滤清液出口阀和浓液出口阀,则整个超滤单元回路已畅通。
（4）启动泵至稳定运转后，通过泵出口阀门和超滤馏液出口阀门调节所需要的流量和压力，待稳定后每隔1０分钟测量一定实验时间内的渗透液体积，做好记录(共６次)。（5）调节膜后的压力为0.03ＭPa，稳定后,测量渗透液的体积,,做好记录。
（6）依次增加膜后的压力分别为０．04 ＭPa,0.06 MPa,0.08 MPa,分别测量渗透液的体积，做好记录。
（7）利用用去离子水清洗超滤组件２~3次,时间30分钟。
（8）加入保护液甲醛溶液于超滤膜组件中,然后密闭系统,避免保护液的损失。
注意事项
1．每个单元分离过程前，均应用清水彻底清洗该段回路,方可进行料液实验。
2．整个单元操作结束后，先用清水洗完管路,之后在保护液储槽中配置0．５－１％浓度的甲醛溶液,经保护液泵逐个将保护液打入各膜组件中，使膜组件浸泡在保护液
中。
3.对于长期使用的膜组件,其吸附杂质较多，或者浓差极化明显,则膜分离性能显著下
降。对于预滤和微滤组件，采取更换新内芯的手段;对于超滤、纳滤和反渗透组件，一般先采取反清洗手段。若反清洗后膜组件仍无法回复分离性能（如基本的截留率
显著下降）,则表面膜组件使用寿命已到尽头，需更换新内芯。
五．数据处理与讨论
膜前压力P１=０．1２MPa,膜后压力P2=0.0４MPa,压力差△P=0．0８Mpa膜面积0.1/ｍ2
膜前压力P1=0.14MPa ，膜后压力P2=０.0６MPa,压力差△P=０.08ＭP ａ 膜面积0.1/ｍ2
时间Ｔ/s
浊液体积Ｖ1／ｍｌ 清液体积Ｖ2／ml 时间ｔ/ｓ 总体积V ３/ｍl 透过液通量J/(L/m 2*h) 平均透过液通量J/(L/m ２*h)
10mim 11５ 30 1０.１ １4５ 8.7０
８．62
１14 30 1０.２ 144 8．64 11３ 29 10.2 １4２ 8．5２ 2０ｍ
in
115 3２ 10．1 1４７ ４.3５
4.３１
1１0 31 10.2 １4１ 4.32 113 22 10.２ １３5 ４.26 ３0mi
ｍ
11３ 31 １0.3 144 2．88
2．91
１1４ 32 1０.1 1４6 2.９2 115 31 10．2 14６ 2．9２ 40mi ｎ 11５ 32 1０.2 １４７ 2．２1
2．2１
115 ３2 10.2 １47 2.21 115 ３２ １0.1 14７ ２.21 ５0ｍ
in
115 ３0 1０.3 1４5 1.74
１.７3
114 30 10.１ １4４ 1.７3 11３ 30 １0.2 143 １．7２
膜后压力P=0.04MPa 0
2468100102030405060
过滤时间(min)
平均透过量J /(L /m 2*h )
时间T ／s 浊液体积V １/m ｌ 清液体积Ｖ2/ml
时间ｔ／ｓ 总体积Ｖ３
/ml
透过液通量J/(L ／ｍ2*h) 平均透过液
通量
J/(L/m2*h) 10ｍim １1０ ４1 １0．2 15１ 9.06 8.９6 110 4０ 1０.３ 150 9．00 1０７ 40 10．3 14７ 8．82 20min １０7 40 １０.2 147 ４.41 4．41 １1０ 4０ 1０.1 １50 4.５0 １０5 39 1０．３ 144 4.32 ３0ｍim １０８ ４０ 1０.2 １4８ 2.96 2.96 10９ 4０ １0.2 １49 ２.９８ １0７ ４０ 10.2 １47 2.94 40ｍin １1０ 39 １０.3 1４9 2.2４ 2.24 110 39 10．1 １49 2.24 1１0 ４0 10.1 1５0 2.２5 ５0min
110 ４0 10.2 １50 1.80 1.８0 11１ 40 10.2 151 1.81 １10
3９
１0.3
1４9 １.79
数据处理举例：
以膜后压力为0.０4MPa 时，,过滤时间为50min 的第一组数据为例:
V3=V １+V2=1１5+30＝145ml ， s=0.１/ｍ２
J １=V3/st=145/10０0/(0.１＊５０／６0)=1．74L/m2*h, 同理Ｊ2=1.73Ｌ/ｍ２
＊h ， Ｊ３＝1．72Ｌ/m 2*h,故J 平均=(J1＋Ｊ2+J3）/3＝1．７3L/ｍ2*h
膜前压力Ｐ１=０.１６MPa ，膜后压力P2＝0．08ＭＰａ,压力差△Ｐ=0．０8MPa 膜面积0.１/ｍ2
膜后压力P=0.06MPa
0246810010203040
5060
过滤时间(min)
平均透过量J /(L /m 2*h )
时间T ／s 浊液体积Ｖ1/ｍl 清液体积Ｖ2/ｍl 时间t/s
总体积V3／ml
透过液通量J/(L ／ｍ2＊ｈ) 平均透过
液通量J ／(L ／m
２*h ）
10ｍim 1０５ ３9
1０.2 １44 8.６４
８.56 104 3９ 10．2 143 8.58 102 39 １0．3 141 8.46 ２0ｍin 103 41 １０.1 144 4.３2
4.２9 １0２ 40 １0．2 １42 4．26 1０2 ４1 10.1 1４3 4.29 30mim １02 42 10.2 １４４ 2.8８ 2.89 101 42 10.2 143 2．86 104 ４２ １0．２ 146 2.９2 4０ｍｉn １05 4４ １0.３ 149 2.2４ 2.2１ 102 ４4 10.２ 146 2.19 1０３ 4４ 10．２ 147 ２.21 50m ｉn
1０3 4４ 10．3 147 1．76 1．76 １04 ４３ 1０.2 147 1．７6 １０４
4３
10．2
147
1．76
膜前压力P1=0.１6MPa ，膜后压力P2＝０．0８ＭPa,压力差△P ＝０.０8MP ａ 膜面积0.1／ｍ2
膜后压力P=0.08MPa 02468100
102030405060过滤时间(min)平均透过量J /(L /m 2*h )
时间T/s 浊液体积V1／
ml
清液体积
V2/mｌ
时间t
／s
总体积Ｖ3/
ｍl
透过液通量J/(L/m2
＊h）
平均透过液
通量
J/(L/m2*h)
10mim 9５50 10.3 145 8.７０
8.70 95 50 10.2 1４5 8.７０
９5 50 1０．３145 ８.７０
2０mi ｎ９４５０１0．1 144 4.32
４.31 93 5０10．3 14３ 4.２9
93 5１10．2 144 ４.3２
30mim
95 53 10.1 １４8 2.96
2.95 95 5３1０.3 １４8 2.9６
９5 ５２10.１147 2．９４
４０m ｉn
90 5０10．３1４0 ２.１0
2.12 93 51 10.2 1４4 2.16
9０50 1０.2 １40 2.10
５0mi ｎ
93 50 10．2 143 1.72
1.72
93 50 １0.2 143 １.72
9２51 10．１143 1．7２
由以上数据及图表可得，在相同压力下,膜的透过量随时间的增加而降低,而现象明显。在
不同压力下,压力增大时,由于超滤膜的截留作用在加入的聚乙烯醇在膜的表面形成凝胶层,
并且凝胶层的阻力随压力的升高而升高。故压力越大并没有使得渗透通量的增大。
随着时间的增加，相隔相同时间内，膜的透过液通量不断的减小。主要原因是：随着超滤
的进行,聚乙二醇由于分子大，被阻挡在膜前，小分子不断通过膜，在膜内表面上形成一个
高浓度区，浓度达一定程度时,形成膜内表面的二次薄膜，这层膜极大增加了小分子物质的
透过阻力,也使膜的有效管径变小,使之更易堵塞，因此膜的透过液通量也越来越低。
随着膜后操作压力的增加，浓液的流量增加速度快,膜的通量也较大,但是呈下降趋势。膜
的平均浊液体积和平均清液体积比较稳定，随时间变化不大。相同时间内，随着膜后压力的
增大，平均通透量减小，呈下降趋势。
膜后压力P=0.1MPa
2
4
6
8
10
0102030405060
过滤时间(min)
平
均
透
过
量
J
/
(
L
/
m
2
*
h
)
六．思考题
1.膜组件中加保护液有何意义？
答:为了防止灰尘或者微生物进入膜组件,造成堵塞或者破坏，从而起到膜的保护作用。
2.查阅文献，回答什么是浓差极化？有什么危害?有哪些消除方法?
答:在超滤过程中，待浓缩循环液加压于膜面,由于小分一子物质的透过，以及每根膜管内壁边界层的存在,膜内表面形成高浓区,其高浓度区呈圆筒状，以膜管中心为对称轴，均梯度地分布于膜内表面。在高浓度区内附着于膜内壁形成一个新的“皮”，使小分子物质透过膜的阻力大大增加,因此产生了浓度极差。危害：小分子物质透过后，高浓度区内产生的浓度极差化是影响小分子物质透过速率的最主要因素。消除方法：选择更大流量,使流体流动状态处于或者接近于湍流，扩大分子对流，以破坏浓度极差的形成。
3.为什么随着分离时间的进行,膜的通量越来越低?
答：随着小分子物质的透过,在膜内表面上形成一个高浓度区，浓度达一定程度时,形成膜内表面的二次薄膜,这层膜极大增加了小分子物质的透过阻力,也使膜的有效管径变小,使之更易堵塞，因此膜的通量也越来越低。
4.实验中如果操作压力过高或流量过大会有什么结果?
答：压力虽然是超滤的推动力,但压力也增加了浓度极差化的程度,所以超滤时，不能无限制增加压力。流量越小,流体在膜管内的流动状态就越接近于层流,边界层就越厚。这显然增加了浓度极差化。
超过滤膜分离实验报告
实验二 超过滤膜分离 一、实验目的 1.了解和熟悉超过滤膜分离的工艺过程； 2.了解膜分离技术的特点； 二、分离机理 根据溶解-扩散模型，膜的选择透过性是由于不同组分在膜中的溶解度和扩散系数不同而造成的。若假设组分在膜中的扩散服从Fick 定律，则可推出透水速率F W 及溶质通过速率F S 方程。 1、 透水速率 '() ()w w M w D c V p F A p RT ππδ ?-?= =?-? 式中 22332/;;//;;;/w w w M w w M F g cm s D cm s c g cm V cm mol p atm atm R T K cm D c V A g cm s at RT πδδ-?-?--?-?-----??’透水速率，水在膜中的扩散系数，水在膜中的浓度，；水的偏摩尔体积，膜两侧的压力差，膜两侧的渗透压差，气体常数；温度，； 膜的有效厚度，； 膜的水渗透系数（= ），。 2、溶质透过速率 2323() ()s s s s s D K c D K c c F B c B c c δ δ ?-= = =?=- 式中 2/;s s D cm s K B c ---?-溶质在膜中的扩散系数，溶质在溶液和膜两相中的分配系数； 溶质渗透系数；膜两侧的浓度差。 有了上述方程，下面建立中空纤维在定态时的宏观方程。料液在管中流动情况如图十三
所示。 取假设条件： （1）径向混合均匀； （2）A BX π=A ，渗透压正比于摩尔分数； （3）A B N N ，3 1A X ，B 组分优先通过； （4）/AM D K δ?，1A X K 同或无关； （5）0U L PeB E = =∞，忽略轴向混合扩散。 图十三 料液在管中流动示意图 由假设看出，其实质是一维问题，只是侧壁有液体流出的情况，因为关心的是管中组分的浓度分布和平均速度分布，只需做出两个质量衡算方程即可求解。 由连续性方程： 和总流率方程：
膜过滤技术及其应用范围介绍
膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。
一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。
第十三章 膜分离过程及应用(一处)
第13章膜分离过程及工业应用 13.1概述 膜分离技术是利用一张特殊制造的、具有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。 人们对于膜现象的研究始于1748年，然而认识到膜的功能并被人们利用，却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行系统的科学研究则是近几十年发展起来的，1950年朱达（W.Juda）制备出具有选择透过性的离子交换膜，奠定了电渗析实用化的基础。1960年洛布(Loeb)和索里拉简(Sourirajan)首次研制出具有实用价值的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。膜分离技术的发展历程大致为:20世纪30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。此外，以膜为基础的其它新型分离过程，以及与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。 我国膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的，数十年来，取得了很大进步。目前我国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术的各个方面，从材料的应用到产品的开发等。经过几十年的努力，我国在膜分离技术的研究开发方面已开发出一批具有实用价值、接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲，中国的膜分离技术与世界先进水平相比，还有不小的差距，有待进一步的研究发展。 膜分离作为一种新型的分离方法，与传统的分离方法如过滤、精馏、萃取、蒸发、重结晶、脱色、吸附等相比，具有能耗低、单级分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点。因此，膜分离技术广泛应用于化工、食品、医药医疗、生物、石油、电子、饮用水制备、三废处理等领域，并对当今社会的工业技术改造产生了深远的影响。 膜分离技术被认为是“21世纪最有前途、最有发展前景的重大高新技术之一，在工业技术改造中起着战略性作用”。许多国家都把膜分离技术及其应用列为国家重点发展项目。 13.1.1膜的分类及其制备方法 膜定义为两相之间的一个不连续区间，并以特定的形式限制和传递各种化学物质。膜具备下述两个特征：①有两个界面，通过这两个界面分别与两侧的流体相接触；②具有选择透过性。 13.1.1.1膜的分类 由于膜的种类和功能繁多，分类方法有多种，比较通用的有4种方法，即按膜的结构、膜的化学组成、膜的用途以及膜的作用机理分类。 （1）按膜的结构分类 膜的形态结构决定了分离机理，也决定了其应用按结构不同可分为固膜和液膜。固膜又分为对称膜(柱状孔膜、多孔膜、均质膜)和不对称膜(多孔膜、具有皮层的多孔膜、复合膜)；液膜又分为存在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜。 （2）按膜的化学组成分类 不同的膜材料具有不同的化学稳定性、热稳定性、机械性能和亲和性能。目前已有数十种材料用于制备分离膜，分别为有机材料的纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类等；无机材料的陶瓷(氧化铝、氧化硅、氧化锆等)、硼酸盐玻璃、金属(铝、钯、银等)；天然物质改性或再生而制成的天然膜。 （3）按膜的用途分类
第10章_其他分离过程(萃取)
第十章 其他分离过程
本章主要内容
第十章
第一节 萃取
其他分离过程
第二节 膜分离
第一节 萃取
本节的主要内容
一、萃取分离的特点 二、萃取过程的热力学基础 三、萃取剂的选择 四、萃取过程的流程与计算 其中的溶剂B 称为稀释剂
第一节 萃取
一、萃取分离的特点
? 利用混合液中被分离组分A在两相中分配差异的性 质，使该组分从混合液中分离。 ? 该过程称为液-液萃取，或溶剂萃取，或液体萃取。 ? 萃取过程是物质由一相转到另一相的传质过程。
第一节 萃取
萃取分离的特点
? 可在常温下操作，无相变； ? 萃取剂选择适当可以获得较高分离效率； ? 对于沸点非常相近的物质可以进行有效分离； ? 利用萃取分离混合液时，混合液中的溶质既可是挥发 性物质，也可以是非挥发性物质，如无机盐类等。
第一节 萃取
在环境领域中的应用
? 萃取法主要用于水处理，通常用于萃取工业废水 中有回收价值的溶解性物质； ? 从染料废水中提取有用染料； ? 从洗毛废水中提取羊毛脂； ? 含酚废水的萃取处理等。
1
第一节 萃取
二、萃取过程的热力学基础
在萃取操作中至少涉及三个组分： 待分离混合液中的溶质A、稀释剂B和加入的萃取剂S 达到平衡时的两个相均为液相：萃取相和萃余相 当萃取剂和稀释剂部分互溶时，萃取相和萃余相均含有 三个组分，因此表示平衡关系时要用三角相图。
二元混 合物
第一节 萃取
纯溶质
（一）三角形相图
xmA=0.4 xmB=0.3 xmS=0.3
三元混 合物
纯稀释剂
纯溶剂相
三角形任何一个边上的任一点均代表一个二元混合物，如E点。 三角形内的任一点代表一个三元混合物，如M点。
第一节 萃取
（二）溶解度曲线与联结线
在萃取操作中，根据组分间互溶度的不同，可分为以下 三种情况： ① 溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但稀释剂B和萃 取剂S之间不互溶。 ② 溶质A可溶于稀释剂B和萃取剂S中，但B和S之间部 分互溶。 ③ 组分A、B完全互溶，但B、S及A、S之间部分互溶。 第I类物系：第①和第②情况（以下主要讨论） 第II类物系：第③情况
第一节 萃取
在含有溶质A和稀释剂B的原混 合液中加入萃取剂S，经充分混 合，达到平衡。 ——形成萃取相E和萃余相R 如果改变萃取剂用量，将会建 萃取相 立新的平衡。 萃余相 溶解度曲线把三角形分为两个 区，曲线以内为两相区，以外 为均相区。
萃取相E及萃余相R：达到平衡时的共轭液相。 联结线：连线RE，都互不平行 P点：临界混溶点，溶液为均相
第一节 萃取
溶解度实测数据少时，如何处理？
辅助曲线： 连接F、G、H，得辅助曲线。 利用辅助曲线，可以求任一平衡 液相的共轭相，如从R点求E点。
第一节 萃取
（三）杠杆规则
混合物M分成任意两个相，或由任意 两个相E和R混合成一个相M, 则表示 组成的点M、E和R在一直线上。
E MR E MR …杠杆规则 = 或 = R ME M RE （10.2.1）
式中，E、R、M—混合液E、R及M的质量，E+R＝M。
2
臭氧处理染料废水
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述： 1 前言 印染废水一直是工业废水的主要来源之一，具有水量大、组分复杂、有机污染物含量高、水质变化大、pH值变化大、可生化性差等特点[1]。近年来，随着纺织印染行业的发展、仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，PV A 浆料、人造丝碱解物（主要是邻苯二甲酸类物质）、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水。印染废水中不但COD的质量分数由原来的每升数百毫克左右上升了10倍左右，而且BOD5与COD 的质量比也由原来的0.4～0.5下降到0.3，甚至是0.2以下[2]。由于染料的稳定性越来越大，废水的色度值也越来越高而且不容易去除。如果不能去除这些偶氮化合物，也会污染自然水域的颜色和其他方面。这就使得原有的二级处理工艺效果大大降低，不能满足现在的排放标准。 2 印染废水的特点 印染废水的成分主要与加工纤维的种类、所用染料助剂、机器设备及操作方法的不同而有所差异[3]。废水的种类大体可以分为以下几类：退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花废水、整理工艺废水等。而其中较难处理的就是退浆废水，煮练废水和染色废水。其中都含有大量的难以处理的有机物，如纤维屑、酸、淀粉碱，酶类污染物，含氮化合物和使用染料时的有毒物质（硫化碱、吐酒石、苯胺、硫酸铜、酚等），其COD和BOD较高，且可生化性较差。 印染废水成分复杂，主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团(如—N═N—、—N═O)及极性基团(如—SO3Na、—OH、—NH2)。染料分子中含较多能与水分子形成氢键的—SO3H、—COOH、—OH基团如活性染料和中性染料等，染料分子就能全溶于废水中；不含或少含—SO3H、—COOH、—OH等亲水基团的染料分子以疏水性悬浮微粒形式存在于废水中；含少量亲水基团但分子量很大或完全不含亲水基团的染料分子，在水中常以胶体形式存在。 错误！未指定书签。- 0 -
膜分离技术的介绍及应用讲解
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
反渗透膜分离制高纯水实验报告
反渗透膜分离制高纯水实验报告 反渗透（Reverse Osmosis, RO ）技术是20世纪60年代发展起来的以压力为驱动力的膜分离技术，它借助外加压力的作用使溶液中的溶剂透过半透膜而阻留某些溶质，是一种分离、浓缩和提纯的有效手段。由于反渗透技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、耗费低等特点，在诸多水处理技术中，反渗透被认为是最先进的方法之一，发展十分迅速，已广泛应用于海水、苦咸水淡化、工业污水处理、纯水和超纯水制备领域。高纯水主要在电子工业、医药工业以及实验室分析使用，按国标GB/T11446.1-1997规定， 电子级水分为四级，即EW-I 、EW-II 、EW-III 和EW-IV ，其电阻率指标分别为≥18cm M ?Ω、≥15cm M ?Ω、≥12cm M ?Ω、≥0.5cm M ?Ω。
一．实验目的 (1)熟悉反渗透法制备超纯水的工艺流程； (2)掌握反渗透膜分离原理及操作技能； (3)了解测定反渗透膜分离的主要工艺参数; (4)掌握利用电导法确定盐浓度的方法。 二．实验原理 工业化应用的膜分离包括微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration, UF）、纳滤（Nanofiltration, NF）、反渗透（RO）、渗透汽化（Pervaporation, PV）和气体分离（Gas Separation, GS）等。根据分离对象和要求，选用不同的膜过程。 图1 膜截留示意图 反渗透膜通常认为是表面致密的无孔膜，可截留1-10?小分子物质，反渗透膜能截留水体中绝大多数的溶质。反渗透净水就是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从含有多种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯净水的物质分离过程。其原理如图1。 图2 反渗透与渗透现象 如图（a）所示，用半透膜将纯水与咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜向咸水一侧透过，结果使咸水一侧的液位上升，直到某一高度，此所谓渗透过程。如图(b)所示，当渗透达到动态平衡状态时，半透膜两侧存在一定的水位差或压力差，此为指定温度下溶液的渗透压N。如图(c)所示，当咸水一侧施加的压MF UF NF R O 分散 颗粒 高分 子 离解 酸 二价盐、 糖 未离解 酸 一价盐
膜分离技术及其应用_童汉清
膜分离技术及其应用 童汉清 海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘 要 针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词 膜分离技术 反渗透膜 超滤膜 微滤膜 0 前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1 反渗透膜及其应用 1.1 反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2 膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3 反渗透膜的应用 1.3.1 海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2 果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年
膜分离技术翻译文档maxueyi
聚丙烯微膜表面亲水化界面交联聚乙烯 1简介： 一般认为聚合膜的分离特点主要决定于表面物理层与化学性质的分离。亲水化膜通常是青睐水相中的应用，因为表面的亲水性可以大大的提高水的渗透性和减少生物膜污染，然而，商业膜是用疏水性聚合物，由于其良好的化学性质和机械稳定性。所以，表面亲水化才是这些疏水膜的合理必需成分。 微膜聚丙烯膜是一种典型的疏水性膜，它被广泛应用于拥有良好控制的孔隙，高稳定性和低成本的原材料并且内在的高疏水性完全符合膜蒸馏技术。但是，这种疏水性也严重限制了其在水相分离和生物医学领域的广泛使用。目前，各种表面改性阳离子方法已制定了对多脉冲调制系统（MPPM）中亲水性和功能化膜表面的改善，其中主要包括等离子体处理和表面嫁接亲水性单体，后者已被广泛的探讨，并能诱导自由基、臭氧、γ—射线、血浆、UV 照射和表面聚合酶链反应ATRP。虽然这些化学方法可以有效的赋予MPPM耐久的亲水性，但他们大多局限于实验室规模因为复杂的生产设备、严格的操作要求和通常高额的成本。而用亲水化剂浸渍或涂膜（如醇、表面活性剂、两性聚合物）可以是一个简便的方法。但作为亲水化的稳定性还有待提高。 界面聚合/交联是一项用来稳定薄膜的成熟技术，其混合有反渗透作用，使得界面交联，杜/赵等也曾制备过带电荷薄层聚丙烯复合膜作为纳滤膜和气体分离，尽管现在有许多报道界面交联，但由于极少的界面黏合造成的疏水性，目前只有三种处理方法应用到制备亲水性多脉冲调制系统MPPM。没有了表面处理，涂层容易形成界面兼容的膨胀结构。因此，这需要很大的努力去优化实验条件达到统一和稳定的涂层。提高界面附着力，korikov等人开发出了一种新型预处理方法：与丙酮和铬酸氧化溶液，再加上预备的改性溶剂和亲水性纳滤膜和超滤膜涂层的电中性聚酰胺交联层。在我们先前的研究中，更多的环境友好型介质阻挡大气压下放电等离子体，其具有设备简单的特点（无需真空条件）和易于实现的工业化生产特点，用于预处理的多脉冲调制系统。界面交联聚乙烯（氮，甲基丙烯酸二甲胺基乙酯），是我们实验室自制的，用于构建一个带正电的和高度亲水性表面的多脉冲调制系统。在此项实验中，介质阻挡放电等离子预处理是进一步优化处理效果和力学性能的。商业用聚乙烯亚胺（PEI）被交替使用。而交联机理和表面亲水性的改性MPPM也具有较好的该特点。特别是，对表面亲水蛋白质过滤的影响做过详细调查，包括通量的衰减情况，过滤系统的恢复和传输通过膜的蛋白质传送装置。 实验： 2.1材料 MPPM的平均孔径和孔隙率为80%浓度0.20m型的从膜有限公司（德国）购买。是作为热致相分离过程准备。在40℃真空炉干燥恒重前，所有的膜样品切割成直径为25毫米并用0.5h丙酮洗涤去除吸附在膜表面的杂质。商业用的聚乙烯亚胺（PEI，平均25kDa兆瓦）由奥德里奇公司出品作为接收装置。二氯对二甲苯（XDC，98%，）和碘甲烷（CH3I，99%）不需要进一步提纯。牛血清清蛋白（BSA，等电点（pl）4.8，67kDa）溶菌酶（赖氨酸，pl 11.0，14.4kda>10000u/mg）是中美生物技术公司上海生物生命科技有限公司出产。缓冲溶液制备分析级的化学品和超纯水（18.2M）由高级实验室ELGA水系统。乙醇，丙酮和氢氧化钠是分析纯，也不需要进一步提纯。 2.2 膜表面的制造 整个实验过程示意图图1（左）说明。在我们先前研究中设定的大气压下介质阻挡放电等离子体数值。接受电子或者放电模式，在大气压下都只有1%的空气引入氩作为放电。新的MPPM的样品在给定的时间内照射10kHz和直流3kv。处理过的膜用乙醇洗涤30分钟
武汉大学大学生科研项目中期报告
附件一：封面示例 项目编号 （黑体4号）武汉大学大学生科研项目中期报告 （或武汉大学国家大学生创新性 实验计划项目中期报告） （1号宋体居中） Altera DDR IPCore 在海量图像无级缩放硬件实现系统中的应用 （2号黑体居中） 院（系）名称：XXXXXX 专业名称：XXXXXX 学生姓名：XXX XXX XXX XXX 指导教师：XXX 教授 （宋体小3） 二○○九年四月
附件二：英文扉页示例 INTERIM REPORT OF UNDERGRADUATE SCIENCE RESEARCH PROJECT OF WUHAN UNIVERSITY OR （INTERIM REPORT OF PLANNING PROJECT OF INNOVATIVE EXPERIMENT OF NATIONAL UNDERGRADUATE） （Times New Roman 2号居中） Writing the Title of the Report in English here （Times New Roman 2号居中） College ：XXX XXX Subject ：XXX XXX Name ：XXX XXX XXX XXX Director ：XXX Professor （Times New Roman 4号居中） June 2008 （Times New Roman小2号居中） 附件三：学术申明示例 郑重声明 本人呈交的中期报告，是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经 注明引用的内容外，本报告的研究成果不包含他人享有着作权的内容。对本报告所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中
第十一章常用的分离和富集方法.
第十一章常用的分离和富集方法 制作人：杨敏岚施忠斌§ 11-1概述 § 11-2沉淀分离法 § 11-3溶剂萃取分离法 § 11-4离子交换分离法 § 11-5液相色谱分离法 教学内容：回收率、分离因索、分配系数、分配比、萃取率、分离系数、交联度、交换容量、离了亲和力、比移值等含义；沉淀分离法、溶剂萃取分离法、离子交换分离法、液相色谱分离法 教学重点：分离效果的评价；纸色谱法 教学难点：分离机理 2
前处理 ■ ■ 取样f溶样f消除干扰 掩蔽 分离测定 原理 方法 亠计算 数据处理 结果 气液分离: 液液分离方法论文撰写「氢氧化物I NaOH、NH3 -沉淀分离I硫化物：H Q S 固相萃取I有机沉淀剂：H2C2O4，丁二酮肪 I离子交换分离/阳离子交换树脂 禺于交映分禺伽离子交换树脂 挥发和蒸憎克氏定氮法，CX预氧化T法螯 合物萃取 r萃取分离V离子缔合物萃取 I I三元络合物萃取 r支撑型液 J液膜分离-乳状液型液膜 生物膜 气固分离?超临界流体萃取 V其他分离方法：萃淋树脂、螯合树脂、浮选、色谱分离法分离分析法：气相色谱法，液相色谱法、电泳分析法4
有机沉淀剂: 种类多?选择性好?晶形好?可灼烧除去? 6 § 11-1概述 液相色?分离法 评价分离效果的指标: 1、回收率（RQ R A ?；；"X100% R A 臺99.9% R^^95% A 分离前w 的质量 R 2. S R /A （分离因索）：S R /A = 0X100% S B /A<0,1% S R /A V W-」％ R A ' ------ AN+B （共沉淀分离与富集待测组分） 容易共沉淀?选择性不离：应?先沉淀微■组分. 设A ——待测组分。B 一共存组分 （直接测定A ） A: A-选择方法测定 分离 溶剂萃取分离法 离子交换分离法 分离后A 的质* 常*分析痕S 分析 § 11?2沉淀分离法 「无机沉淀剂 沉淀剂- 一、方法例: 有机沉淀剂 —BN+A （分离干扰组分〉 无机沉淀剂: B 沉淀分离方法
实验观察洋葱表皮质壁分离及复原精修订
实验观察洋葱表皮质壁 分离及复原 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
《实验:观察洋葱外表皮的质壁分离与复原》教案一、教材分析 本实验为人教版高中生物必修1第四章《细胞的物质输入和输出》第1节《物质跨膜运输的实例》的内容。本实验是在学习了细胞膜的结构和功能的基础上，利用植物细胞质壁分离及质壁分离复原实验强化渗透作用原理，同时也是对物质出入细胞方式这一部分内容的铺垫。目的在于帮助学生理解生物膜选择透过性这一重要的特点。学生通过本实验了解水分子透过细胞膜的渗透原理，并通过显微镜观察蔗糖溶液造成植物细胞质壁分离以及清水复原现象，在实践中发现和总结细胞失水和吸水的原因，尝试解释生活与生产中的有关现象；掌握实验的一般方法与步骤，体会合作学习的乐趣。 结合《学科教学指导意见》：在进行“活动：观察洋葱表皮细胞质壁分离及质壁分离复原”时，尝试排除观察中各种无关因素的干扰，善于发现问题并积极参与讨论，探求新知。尝试从不同角度思考、分析和解释观察的现象，树立实事求是的科学态度；解释植物细胞质壁分离及质壁分离复原的现象。二、学情分析 学生除拥有初中自然科学相关水分吸收内容基础知识外，在学习了细胞膜功能和渗透原理后，对植物细胞在什么情况下吸水和失水等内容已经有所了解，并在日常生活经验中也有类似植物细胞吸水失水的实例，例如萝卜咸菜腌制等。但并没有系统学习植物细胞吸水和失水的基本原理及条件，缺乏感性认识。 与平时理论课相比，对于首次接触微观世界的学生，实验课有更高的吸引力，学习的积极性也更高。在实验设计及方法上，需要教师对实验的思路给予清晰地讲解，并引导学生对实验数据进行合理的处理和分析，得出正确的实验结论。 三、教学目标 1、知识目标： （1）阐明植物细胞渗透吸水和失水的原理； （2）解释质壁分离与复原的实质； （3）说明质壁分离复原的条件。 2、能力目标： （1）完成植物细胞质壁分离和复原的观察；
南大化工膜分离实验报告
膜分离实验报告 一、实验目的 1.了解不同膜分离工艺的原理、设备及流程。 2.掌握RO、NF的适用范围和对象。 二、实验原理 1.反渗透（RO） 反渗透膜的孔径在0.1-1nm之间。反渗透技术是利用高压液体的高压作用，克服渗透膜的渗透压，使溶液中水分子逆方向渗透过渗透膜到达离子浓度较低的一端，从而达到去除溶液中大部分离子的目的。 为了防止被截留下来的其他离子越积越多而堵塞RO膜，往往采用动态的方法来进行反渗透，即在进行反渗透的同时，利用一股液体流连续冲刷膜表面的截留物，以保持反渗透膜表面始终具有良好的通透性。因此，反渗透设备的出水有两股，一股为透过液（淡水），一股为截留液（浓水）。 实验采用NaCl、MgSO4溶液进行实验，用在线电导仪测定进水、“淡水”和“浓水”的电导率变化，表示反渗透膜的处理效果。 图1 反渗透（RO）示意图
2.纳滤（NF） 纳滤膜的孔径范围介于反渗透膜和超滤膜之间。纳滤技术是从反渗透中派生出来的一种膜分离技术，是超低压反渗透技术的延续和发展分支。一般认为，纳滤膜存在纳米级的细孔，可以截留95%的最小分子约为1nm的物质。 纳滤膜的特点在于：较低的渗透压和较高的膜通透性，因此，可以节能；通过纳滤膜的渗透作用，可以去除多价的离子，保留部分低价的对人体有益的矿物离子。 为了防止被截留下来的其他离子越积越多而堵塞NF膜，同样采用动态的方法来进行纳滤，即在进行纳滤的同时，利用一股液体流连续冲刷膜表面的截留物，以保持纳滤膜表面始终具有良好的通透性。因此，纳滤设备的出水也有两股，一股为透过液（淡水），一股为截留液（浓水）。 实验采用NaCl、MgSO4溶液进行实验，用在线电导仪测定进水、“淡水”和“浓水”的电导率变化，表示纳滤膜的处理效果。同时将纳滤和反渗透对一价和二价离子的截留效果进行比较，可以知道纳滤膜出水中保留了比反渗透出水中更多的有益矿物离子。 三、实验流程与设备 整套膜分离装置的四个单元共同安装在一个支架上，由微滤单元和反渗透单元组成设备的1/2，超滤单元和纳滤单元组成设备另外的1/2。
第九章 亲与纯化技术
第九章亲和纯化技术 一、填空题 1、亲和层析洗脱方法有，，。 2、亲和力大小除由亲和对本身的决定外，还受许多因素的影响，其中包括亲和吸附剂、、、、等。 3、亲和层析中常用作分离酶的配基有，，和。 4、亲和层析中非专一性吸附有、、。 5、亲和过滤指的是将和结合运用，它包括和 两大方法。 二、选择题 1、下面关于亲和层析载体的说法错误的是（） A.载体必须能充分功能化。 B.载体必须有较好的理化稳定性和生物亲和性，尽量减少非专一性吸附。 C.载体必须具有高度的水不溶性和亲水性。 D.理想的亲和层析载体外观上应为大小均匀的刚性小球。 2、制备亲和柱时，应首先选用的配基是（） A.大分子的 B.小分子的 C.中等大小的 D.不确定 3、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中加入配基的洗脱方法称作（） A. 阴性洗脱 B. 剧烈洗脱 C. 竞争洗脱 D. 非竞争洗脱 4、亲和层析的洗脱过程中，在流动相中减去配基的洗脱方法称作（） A. 阴性洗脱 B. 剧烈洗脱 C. 正洗脱 D. 负洗脱 三、名词解释 1、亲和反胶团萃取（Affinity-based resersed micellar extraction）： 2、亲和膜： 3、二次作用亲和沉淀（secondary-effect affinity precipitation）： 4、亲和萃取： 5、亲和吸附剂： 6、负洗脱： 四、问答题
1、亲和层析的原理是什么？主要特点是什么？ 2、对亲和层析的公式 L K L V Ve ][100+= 进行说明。设 K L =10-7，求[L 0] （6分） 3、何谓“手臂”？其长短与亲和层析效果有何联系？为什么？ 4、从亲和沉淀的机理和分离操作的角度出发，简述亲和沉淀纯化技术的优点。 第九章 亲和纯化技术（答案） 一、填空题 1、亲和层析洗脱方法有非专一性洗脱 ， 特殊洗脱， 专一性洗脱。 2、亲和力大小除由亲和对本身的 解离常数 决定外，还受许多因素的影响，其中包括亲和 吸附剂 微环境 、 载体空间位阻 、 载体孔径 、 配基和配体的浓度 、 配基结构 等。 3、亲和层析中常用作分离酶的配基有 酶抑制剂 ， 辅酶 ， 底物 和 底物结构类似物 。 4、亲和层析中非专一性吸附有离子效应、疏水基团、复合亲和力。 5、亲和过滤指的是将 亲和层析 和 膜过滤技术 结合运用，它包括 亲和错流过滤 和 亲和膜分离 两大方法。 二、选择题 1、下面关于亲和层析载体的说法错误的是 （ B ） A.载体必须能充分功能化。 B.载体必须有较好的理化稳定性和生物亲和性，尽量减少非专一性吸附。 C.载体必须具有高度的水不溶性和亲水性。 D.理想的亲和层析载体外观上应为大小均匀的刚性小球。 2、制备亲和柱时，应首先选用的配基是 （ A ） A.大分子的 B.小分子的 C.中等大小的 D.不确定
纳滤反渗透膜分离实验上课讲义
纳滤反渗透膜分离实 验
化工原理实验报告学院：专业：班级：
三、实验装置 本实验装置均为科研用膜，透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1-1 膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤（NF）芳香聚纤胺0.4 0.7 反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7 表1-1膜分离装置主要工艺参数 反渗透可分离分子量为100级别的离子，学生实验常取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标准曲线获取浓度值）。 图1-1膜分离流程示意图 1－料液灌；2－低压泵；3－高压泵；4－预过滤器；5－预过滤液灌；6－配液灌；7－清液灌； 8－浓液灌；9－清液流量计；10－浓液流量计；11－膜组件；12－压力表；13－排水阀
图1 电导率与溶液浓度关系曲线 电导率与溶液浓度模型：C= 0.6253k - 0.0195 式中k为电导率，单位ms/cm；C为溶液浓度，单位×10-3g/cm3。 ① 原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3（g/cm3）=0.026584561 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3（g/cm3）=0.000435011 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3（g/cm3）= 0.030634659 kmol/m3 ② 原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3（g/cm3） =0.026056287 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3（g/cm3） =0.000170874 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3（g/cm3） =0.031823275 kmol/m3 (2)膜组件性能表征： 利用公式：
1-费维扬-化工分离过程强化的若干新进展
化工分离过程强化的若干新进展 费维扬，罗淑娟，赵兴雷 （化学工程联合国家重点实验室（清华大学），北京100084）摘要: 介绍了化工分离过程的重要性、复杂性、多样性及面临的机遇和挑战。分析分离过程强化的新特点，并对它在过程工业可持续发展中的意义和作用进行讨论。 关键词：分离过程；过程强化；新分离技术；新特点 Recent advances on separation process intensification FEI Wei-yang, LUO Shu-juan, ZHAO Xing-lei （State Key Laboratory of Chemical Engineering(Tsinghua University), Beijing 100084, China） Abstract: The importance, diversity, complexity of chemical separation process and the challenge it faced are introduced in this paper. The new characteristics of separation process intensification are analyzed. Its significance and impact on sustainable development of process industry are also discussed Key words: separation process; process intensification; new separation technology; new characteristic 1概述 1.1 化工分离过程的重要性 化工分离过程是化学工程的1个重要分支，从原料的精制，中间产物的分离，产品的提纯和废水、废气的处理都有赖于化工分离技术[1-2]。绝大多数反应过程的原料和反应所得到的产物都是混合物，需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离剂使混合物得到分离提纯（见图1）。化工分离过程的应用遍及能源、资源、环保、生物、新材料等领域，无论是石油炼制、塑料化纤、湿法冶金、同位素分离，还是生物制品精制、纳米材料制备、烟道气脱硫和化肥生产等等都离不开化工分离过程。它往往是获得合格产品、充分利用资源和控制环境污染的关键步骤。 图1 化工分离过程的重要性 分离过程是耗能过程，设备数量众多，规模巨大。在1 000万t常、减压和100万t乙烯等特大型石化装置中，塔径10m以上的分离塔比比皆是。随着新产品的不断出现，对分离过程提出了越来越高的要求。例如医用的O18稳定同位素分离需要约2 000个理论级。化工分离过程通常占过程工业设备费和操作费的40%～70％[3]，对过程的技术经济指标和产品的成本具有重要的影响。随着节能减排要求的提高
膜分离的发展及其工业应用
膜分离技术的发展及其工业应用 摘要:膜分离技术作为新型高科技分离技术之一,倍受众多工业的关注。综述了膜分离技术的发展,及今后的发展趋势,对其在石化行业、水处理、食品行业主要工业应用进行较为详细的阐述。 关键词:膜分离技术;膜发展;膜应用 分离技术的发展与人类的生产实践密切相关,伴随着生产力的发展,科学技术的进步,分离的方法也从简到繁,从低级到高级,工艺从一种方法到多种联用。已由过去简单的蒸馏分离技术发展到现在复杂的超临界萃取技术,膜分离技术等。 膜分离技术[1],顾名思义,是利用一张特殊制造的,有选择透过性能的薄膜,在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。实践证明,当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时,膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的,并且膜分离技术还可以和常规的分离方法结合起来使用,使分离技术投资更为经济。表1是几种主要的膜分离过程及其传递机理,推动力,透过物,膜类型的比较。 表1几种主要的膜分离过程 1发展史 膜分离在生物体内广泛存在,而人们对其的认识、利用、模拟,及至目前的人工合成的过程却是极其漫长而曲折的。膜分离技术发展大致可分为3个阶段: ——50年代,奠定基础的阶段,主要是对膜分离科学的基础理论研究和膜分离技术的初期工业开发; ——60年代～80年代,发展阶段,主要是使一些膜分离技术实现工业化生产,同时又开发研制了几种重要膜分离过程; ——90年代～至今,发展深化阶段,主要是不断提高已实现工业化的膜分离水平,扩大使用范一些难度较大的膜分离技术的开发得到突飞猛进的发展,并开拓了新的膜分离技术。
1.1膜分离技术的起源 200多年前,Abbe Nollet在1748年观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中,发现了渗透现象。但是,直到19世纪中叶Gra-ham发现了透析(Dialysis)现象,人们才开始对膜分离现象重视起来,并开始研究。最初,许多生理学家使用的膜主要是动物膜。1867年Moritz Taube制成了人类历史上第一张合成膜——亚铁氰化钠膜,并以近代的观点予以论述。随后,Preffer用这种膜在蔗糖和其他溶液进行试验,把渗透压和温度及溶液浓度联系起来。接下来Van′t Hoff以Preffer的结论为出发点,建立了完整的稀溶液理论。1911年Donnan研究了荷电体传递中的平衡现象。1920年,Gibbs从热力学角度提供了认识渗透压现象和它与其他热力学性能关系的理论。1925年世界上第一个滤膜公司(Sartorius)在德国Gottingen公司成立。1930年Treorell Meyer,Sievers等对膜电动势的研究,为电渗析和膜电极的发明打下了基础。1950年W.Juda等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜,电渗析过程得到迅速发展。 1.2膜分离技术的发展 60年代末期,加利福尼亚大学的Yuster、Loeb、Sourirajan等对膜材料进行了广泛的筛选工作,结果发现乙酸纤维素也具有特殊的半透性质。为了改进乙酸纤维素的透水性能,他们采用过氯酸镁水溶液为添加剂,经过反复试验,终于在1960年首次制成世界上具有历史意义的高性能非对称的乙酸纤维素反渗透膜,这使得Allied-Singned公司开创了RO工业应用的时代。随后,制膜技术不断机械化、自动化,膜的形式也从平板膜发展到管式膜及中空膜等。1971年Du Pont化学公司也推出三醋酸纤维素中空纤维透过器。微滤、反渗透、超滤、透析及气体分离等膜分离技术都在60～80年代相继得到迅速发展。 1.3发展趋势 近10多年来世界各国对膜分离技术的重视,极大地促进膜技术的发展,90年代Get Gmb H公司推出了渗透蒸发。中科院近来开发的某种新型渗透汽化膜及其工艺过程,将变革MTBE 的生产工艺,产生可观的经济效益。近几年开发的纳滤膜分离技术,其膜的孔径比反渗透膜稍大,截留粒子的直径为几个nm,分子量为200～500,允许通过单价离子,低分子量有机溶剂。我国对纳滤技术的开发和应用也相当广泛。 随着新型膜材料的开发和膜过程的改进,膜分离技术将不仅可以替代某些单元操作,而且可以与许多单元操作相结合,以取得更好的分离效果。例如将膜分离技术与催化反应结合起来形成膜反应器 1 膜分离技术概述 随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程,纳滤膜分离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。 1.1 微滤 微滤主要是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。在给定压力下[(50~100) kPa],溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为(0.1~20)Lm的对称微孔膜,只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留,从而使溶液或水得到净化。微滤技术是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术。主要用于悬浮物分离、制药行业的无菌过滤等。在微滤方面今后应着重研究开发廉价膜组件;耐高温抗溶剂的膜及组件;不污染,易清洗的长寿命膜。 1.2 超滤 超滤和微滤一样,也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程。同微滤过程相比超滤的分离技术,可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的分离,微量水的脱除及水中微量有机物的去除。渗透蒸发是利用溶液的吸附扩散原理,以膜两侧的蒸汽压差[(0~100)kPa])做为推动力,使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面,再扩散透过膜,最