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膜分离的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差

时间:2019-10-23 查看:122
内容摘要:溶解扩散理论 溶解扩散理论由1onsda1e等人提出,该理论认为溶质和溶剂都能溶解于均质的理想膜内,在化学势推动下扩散通过膜,依靠膜的选择性,使溶质和溶剂得以分离,同时认为物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,还取决于在膜中的溶解度。以盐分的水溶液为...
溶解扩散理论
溶解扩散理论由1onsda1e等人提出,该理论认为溶质和溶剂都能溶解于均质的理想膜内,在化学势推动下扩散通过膜,依靠膜的选择性,使溶质和溶剂得以分离,同时认为物质的渗透能力,不仅取决于扩散系数,还取决于在膜中的溶解度。以盐分的水溶液为例,如图823所示,说明该理论内容。
在高压侧溶液膜界面的溶液相及膜相的水和盐分浓度分别为夂、夂和c、,在低压侧溶液膜界面的溶液相及膜相的水和盐分浓度分别为。、cc1,同时设溶液和膜面之间的水和盐存在平衡关系并遵Csm——盐在膜内的浓度(mo1/cm3);
B—膜对盐的透过性常数(cm/s);
As—膜两侧溶液中盐浓度之差(11101/0;013)。
该模型基本上定量描述了水和盐份透过膜的传递内容,但推导中一些假设并不符合真实情况,另外传递过程中水、盐份和膜之间相互作用也没考虑。
8.2.3反渗透膜
膜分类及构形
按驱动力分类
膜分离的推动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。各种膜分离法的推动力与分离物质对象见表812。
按驱动力对膜的分类 表812
方法 推动力 分离对象
渗析 浓度差 离子、小分子
电渗析 电位差 离子
反渗透 压力差 离子、小分子
纳滤 压力差 适用于分子尺寸2nm左右物质
超滤 压力差 大分子、粒径几十到几百埃的微粒
微滤 压力差 截留悬浮物、微粒、胶体、大分子有机物及细菌
不同类型膜的工业应用不断受到关注,但是迄今为止,水处理工业级膜应用仍是以压力差作为驱动力的膜(如膜)为主。
按材料分类
 
任何膜工艺都必须考虑膜的这些重要特性,即膜的选择性、渗透性、机械稳定性、化学稳定性和热稳定性,该特性在很大程度上受材料的种类和制造工艺中控制变量的影响。
最基本的膜材料包括几种改性天然醋酸纤维素和一些合成材料。这些合成材料主要由聚酰胺、聚砜、乙烯基聚合物、聚呋喃、聚苯并咪唑、聚碳酸酯、聚烯烃和聚乙内酰脲组成。
通过均相聚合物溶液沉淀作用而制造的有孔合成材料的膜,称为转相膜。基本制造过程包括:(1)制备均相聚合物溶液;(2)浇铸成聚合物薄膜;(3)蒸发聚合物薄膜内的部分溶剂;(4)置换薄膜内析出物;(5)置于加热的槽液中处理并重新构形。任何制造条件的改变都会导致膜结构的混乱,影响膜性能。由转相法制成的膜,按材料结构分为对称与不对称膜。
对称膜,是指其聚合物的整体结构均一;不对称膜,则是整体结构特性不均一。在不对称膜的生产过程中,膜表面会形成一亚微米厚度的起选择分离作用的致密活性层。该致密活性层由多孔的支撑层支持。活性层厚度的减小,保证了通过不对称膜的水力损失将比同类厚度的对称膜大大减少。因此,这种结构使膜具有较严格的选择性和良好的机械稳定性以及较高的透水效率。O膜的成功应用来自于不对称结构膜的发展。