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中空纤维膜简介
苏净研究院中空纤维膜项目组
目录
一、膜分离技术概述
二、中空纤维膜纺丝工艺
三、超滤膜组件
四、MBR膜组件
五、发展前景及展望
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一、膜分离技术概述
膜(Membrane)是什么?
所谓的膜,是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相,它把流体相分隔为互不相通的两部分,并能使这两部分之间产生传质作用。
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膜分离技术发展简史
1748年,耐克特(A. Nelkt)发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内,开创了膜渗透的研究。
1861年,施密特(A. Schmidt)首先提出了超过滤的概念。按现代观点看,这种过滤应称为微孔过滤。
1961年,米切利斯(A. S. Michealis)等人制成了可截留不同分子量的膜,这种膜是真正的超过滤膜。
50年代初,为从海水或苦咸水中获取淡水,开始了反渗透膜的研究。
自上世纪60年代中期以来,膜分离技术真正实现了工业化。首先出现的分离膜是超过滤膜(简称UF膜)、微孔过滤膜(简称MF膜)和反渗透膜(简称RO膜)。以后又开发了许多其它类型的分离膜。
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膜的分类
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1. 按膜的材料分类
类别
膜材料
举例
纤维素酯类
纤维素衍生物类
醋酸纤维素,硝酸纤维素,乙基纤维素等
非纤维素酯类
聚砜类
聚砜,聚醚砜,聚芳醚砜,磺化聚砜等
聚酰(亚)胺类
聚砜酰胺,芳香族聚酰胺,含氟聚酰亚胺等
聚酯、烯烃类
涤纶,聚碳酸酯,聚乙烯,聚丙烯腈等
含氟(硅)类
聚四氟乙烯,聚偏氟乙烯,聚二甲基硅氧烷等
其他
壳聚糖,聚电解质等
2. 按膜的分离原理及适用范围分类
根据分离膜的分离原理和推动力的不同,可将其分为微虑膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
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膜过程
推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
微滤
压力差
颗粒大小形状
水、溶剂溶解物
悬浮物颗粒
纤维多孔膜
超滤
压力差
分子特性大小形状
水、溶剂小分子
胶体和超过截留分子量的分子
非对称性膜
纳滤
压力差
离子大小及电荷
水、一价离子、多价离子
有机物
复合膜
反渗透
压力差
溶剂的扩散传递
水、溶剂
溶质、盐
非对称性膜复合膜
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um
A
RELATIVE
SIZE OF
COMMON
MATERIAL
过滤对象
MOLECULAR
WEIGHT
分子量

10

100

1000

10
4
10
10
5
100
1000
10
6
10
7
100
200
5,000
20,000
150,000
500,000
Aqueous salts
中水盐份
Metal ions
金属离子
Sugars
蔗糖
FILTRATION
TECHNO-
LOGY
过滤方法
Pyrogens
热源
Virus
病毒
Colloidal silica
胶体硅
Albumin protein
白蛋白
Bacteria
细菌
Carbon black
碳黑
Paint pigment
颜料色素
Yeast cells
酵母
Milled flour
面粉
Beach sand
海滩沙砾
Pollens
花粉
RO
反渗透
Ultrafiltration 超滤
Microfiltration
微滤
Particle filtration
一般过滤
THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图
NF 纳滤
3. 按膜的形态分类
膜组件的结构及型式取决于膜的形状,工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。
四种膜组件的综合性比较
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二、中空纤维膜纺丝工艺
相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶液加入非溶剂或加热制膜液,使液相转变为固相的过程。相转化制膜工艺中最重要的方法是L—S型制膜法。
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聚合物
溶剂
添加剂
均质制膜液
流涎法制成平板型、圆管型;纺丝法制成中空纤维
蒸出部分溶剂
凝固液浸渍
水洗
后处理
非对称膜
L—S法制备
工艺流程框图