膜分離實(shí)驗(yàn)小試系統(tǒng) 中大型膜分離過(guò)濾生產(chǎn)設(shè)備
超濾、納濾、反滲透、微濾膜是一層薄的阻擋層,在外界能量作用下,憑借各組分在膜中傳質(zhì)的選擇性差異,對(duì)多組分的流體物質(zhì)進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法。 膜是一種起分子級(jí)分離過(guò)濾作用的介質(zhì),當(dāng)溶液或混和氣體與膜接觸時(shí),在壓力下,或電場(chǎng)作用下,或溫差作用下,某些物質(zhì)可以透過(guò)膜,而另些物質(zhì)則被選擇性的攔截,從而使溶液中不同組分,或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級(jí)的分離。
一種通用的廣義定義是“膜”為兩相之間的一個(gè)不連續(xù)區(qū)間。因而膜可為氣相、液相和固相,或是他們的組合。簡(jiǎn)單的說(shuō),膜是分隔開(kāi)兩種流體的一個(gè)薄的阻擋層。描述膜傳遞速率的膜性能是膜的滲透性。
以常見(jiàn)的超濾過(guò)程為例,分離機(jī)理主要為篩分:膜表面有微孔,流體流經(jīng)膜一側(cè)的表面時(shí),部分較小的分子隨部分溶劑穿過(guò)膜到達(dá)另一側(cè),形成透析液,而大分子則被截留在原來(lái)的一側(cè),形成截留液,從而達(dá)到了將大分子溶質(zhì)與小分子溶質(zhì)及溶劑分離開(kāi)的目的。
形象地說(shuō),膜就像一張篩網(wǎng),可以攔下大的、透過(guò)小的。但這張篩網(wǎng)與眾不同的是它的孔徑很小,進(jìn)行的是大小分子的分離。我們只要選擇合適孔徑的膜,就可以進(jìn)行所需的分子級(jí)分離。
把上述的膜制成適合工業(yè)使用的構(gòu)型,與驅(qū)動(dòng)設(shè)備(壓力泵、或電場(chǎng)、或加熱器、或真空泵) 、閥門、儀表和管道聯(lián)成設(shè)備。在一定的工藝條件下操作,就可以來(lái)分離水溶液或混和氣體。透過(guò)膜的組分被稱為透過(guò)流分。這種分離技術(shù)被稱為膜分離技術(shù)。
分離膜包括:反滲透膜(0. 0001~0. 001μm) ,納濾膜(0. 001 ~ 0. 01μm)超濾膜(0. 01 ~ 0. 1μm) 微濾膜(0. 1~10μm)、電滲析膜、滲透氣化膜、液體膜、氣體分離膜、電極膜等。他們對(duì)應(yīng)不同的分離機(jī)理,不同的設(shè)備,有不同的應(yīng)用對(duì)象。膜本身可以由聚合物,或無(wú)機(jī)材料,或液體制成,其結(jié)構(gòu)可以是均質(zhì)或非均質(zhì)的,多孔或無(wú)孔的,固體的或液體的,荷電的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ,厚至幾毫米。不同的膜具有不同的微觀結(jié)構(gòu)和功能,需要用不同的方法制備。制膜方法一直是膜領(lǐng)域的核心研究課題,也是各公司嚴(yán)格保密的核心技術(shù)。
平板膜、卷式膜、管式膜、毛細(xì)管膜、中空纖維等。
無(wú)論在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)中,膜都被制成一定形式的組件作為膜分離裝置的分離單元。在工業(yè)上應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)商品化的膜組件主要有平板型、圓管型、螺旋卷型和中空纖維型,相應(yīng)的膜的幾何形狀分為平板式、管式、毛細(xì)管式和中空纖維式。后三種皆為管狀膜,它們的差別主要是直徑不同:直徑>10mm的為管式膜;直徑在0.5~10mm之間的是毛細(xì)管式膜;直徑<0.5mm的為中空纖維膜。管狀膜直徑越小則單位體積里的膜面積越大。