膜的特性及傳遞模型

1、會計學(xué)1膜的特性及傳遞模型膜的特性及傳遞模型 所謂的膜，是指在一種流體相內(nèi)或是在兩種流體相之間有一層薄的凝所謂的膜，是指在一種流體相內(nèi)或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產(chǎn)生聚相，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產(chǎn)生傳質(zhì)作用。傳質(zhì)作用。 膜的特性膜的特性： 不管膜多薄不管膜多薄, , 它必須有兩個界面。這兩個它必須有兩個界面。這兩個界面分別與兩側(cè)的流體相接觸界面分別與兩側(cè)的流體相接觸 膜傳質(zhì)有選擇性，它可以使流體相中的一膜傳質(zhì)有選擇性，它可以使流體相中的一種或幾種物質(zhì)透過，而不允許其它物質(zhì)透過。種或幾種物質(zhì)透過，而不允許

2、其它物質(zhì)透過。膜是什么？有何特性？膜分離過程原理膜分離過程原理：以選擇性透膜為分離介質(zhì)，通過在膜兩邊施加一個推動力（如濃度差、壓推動力（如濃度差、壓力差或電壓差等）力差或電壓差等）時，使原料側(cè)組分選擇性地透過膜，以達到分離提純的目的。通常膜原料側(cè)稱為膜上游膜上游，透過側(cè)稱為膜下游膜下游。膜上游 透膜 膜下游選擇性透膜選擇性透膜截流機理和篩孔效應(yīng)截流機理和篩孔效應(yīng)滲透和滲透壓滲透和滲透壓 DonnanDonnan效應(yīng)效應(yīng)機械截留（篩孔效應(yīng)機械截留（篩孔效應(yīng)） 物理作用或吸附截留物理作用或吸附截留架橋作用架橋作用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截流網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部截流按材料的來源可分為天然生物膜與人工合成膜；按膜分離過程的推動力

3、可分為壓力差、電位差、濃度差、溫度差等膜；按膜的結(jié)構(gòu)可分為對稱和非對稱膜兩大類，其中非對稱 膜還可細分為多孔膜、疊合膜以及復(fù)合膜等。分離膜分離膜高分子膜高分子膜液體膜液體膜生物膜生物膜帶電膜帶電膜非帶電膜非帶電膜陽離子膜陽離子膜陰離子膜陰離子膜過濾膜過濾膜精密過濾膜精密過濾膜超濾膜超濾膜反滲透膜反滲透膜納米濾膜納米濾膜膜過程 膜材料 微濾 聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙稀、聚乙烯聚碳酸酯、聚（醚）砜、聚（醚）酰亞胺、聚醚醚酮等氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、碳化硅 超濾聚（醚）砜、磺化聚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙稀腈 、聚（醚）酰亞胺、聚脂肪酰胺、醚酮、纖維素類等氧化鋁、氧化鋯納濾聚酰（亞）胺 反滲透二醋酸

4、纖維素、三醋酸纖維素、聚芬香酰胺類、聚合苯并咪唑（酮） 聚酰（亞）胺、聚酰胺酰阱、聚醚脲等電滲析膜電解含有離子基團的聚電解質(zhì)：磺酸型、季胺型等四氟乙烯和含磺酸或羧酸的全氟單體共聚物滲透氣化彈性態(tài)或玻璃態(tài)聚合物;聚丙稀腈、聚乙烯醇、聚丙稀酰胺 氣體分離彈性態(tài)聚合物：聚二甲硅氧烷、聚甲基戊烯玻璃態(tài)聚合物：聚酰亞胺、聚砜膜接觸器疏水聚合物：聚四氟乙烯、聚丙稀、聚乙烯、聚偏氟乙烯滲析親水聚合物：再生纖維素、醋酸纖維素、乙烯乙烯醇共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物 在直流電場的作用下在直流電場的作用下, , 溶液中的離子透過膜溶液中的離子透過膜的遷移稱為電滲析。電滲析使用的膜通常是具的遷移稱為電滲析。電滲析使

5、用的膜通常是具有 選 擇 透 過 性 能 的 離 子 交 換 膜有 選 擇 透 過 性 能 的 離 子 交 換 膜 ( C h a r g e d ( C h a r g e d Membranes)Membranes)。用電滲析可使溶液中的離子有選。用電滲析可使溶液中的離子有選擇地分離或富集擇地分離或富集。 為什么離子交換膜具有選擇性呢？離子交為什么離子交換膜具有選擇性呢？離子交換膜是一種由功能高分子物質(zhì)構(gòu)成的薄膜狀換膜是一種由功能高分子物質(zhì)構(gòu)成的薄膜狀的離子交換樹脂。它分為陽離子交換膜和陰的離子交換樹脂。它分為陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種。離子交換膜之所以具有選離子交換膜兩種。離子交換膜

6、之所以具有選擇透過性，主要是由于膜上孔隙和離子基團擇透過性，主要是由于膜上孔隙和離子基團的作用。的作用。正極正極 陰離子交換膜陰離子交換膜 負極負極+固定離子固定離子Cl-Na+- 高分子膜中間有足夠大的孔隙，水中的高分子膜中間有足夠大的孔隙，水中的離子在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中電離子在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中電遷移運動。例如，在水溶液中遷移運動。例如，在水溶液中, , 陰離子交換陰離子交換膜的活性基團會發(fā)生離解，留下的是帶正電膜的活性基團會發(fā)生離解，留下的是帶正電荷的固定基團，構(gòu)成了強烈的正電場。在外荷的固定基團，構(gòu)成了強烈的正電場。在外加直流電場作用下，根據(jù)異電相吸原理，溶加直

7、流電場作用下，根據(jù)異電相吸原理，溶液中帶負電的陰離子就可被它吸引、傳遞而液中帶負電的陰離子就可被它吸引、傳遞而通過離子交換膜到另一側(cè)，而帶正電荷的陽通過離子交換膜到另一側(cè)，而帶正電荷的陽離子則離子膜上固定負電荷基團的排斥不能離子則離子膜上固定負電荷基團的排斥不能通過交換膜。通過交換膜。 在電滲析過程中在電滲析過程中, , 膜的作用并不象離子交換膜的作用并不象離子交換樹脂那樣對溶液中的某種離子起交換作用樹脂那樣對溶液中的某種離子起交換作用, , 而而是對不同電性的離子起選擇透過作用是對不同電性的離子起選擇透過作用, , 因而離因而離子交換膜實際上應(yīng)稱為離子選擇性透過膜。子交換膜實際上應(yīng)稱為離子選擇性透過膜。 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例中草藥有效成分的分離和精制：通過電滲析一般可以把中草藥提取液分中草藥有效成分的分離和精制：通過電滲析一般可以把中草藥提取液分離分成無機陽離子和生物堿、無機陰離子和有機酸、中性化合物和高分離分成無機陽離子和生物堿、無機陰離子和有機酸、中性化合物和高分子化合物三部分。子化合物三部分。純水制備：電滲析制備初級水純水制備：電滲析制備初級水, , 可去鹽可去鹽80-90%80-90%；再用離子交換除鹽；再用離子交換除鹽10-10-20%20%制備高級水。這樣既降低成本制備高級水。這樣既降低成本, , 又減少污染。又減少污染。水污染處