膜蒸馏-膜萃取-控制释放-膜乳化讲课稿.ppt

膜蒸馏-膜萃取-控制释放-膜乳化第七章 新膜过程3、膜蒸馏的优缺点n优点：过程在常压 和较低温度（40度左右）下进行；设备简单、操作方便；有可能利用太阳能、地热、温泉、工厂的余热和温热的工业废水等廉价能源；只有水蒸气能透过膜孔，蒸馏液十分纯净，有可能成为大规模、低成本制备超纯水的有效手段；是目前唯一能从溶液中直接分离出结晶产物的膜过程；膜蒸馏组件很容易设计成潜热回收形式，并具有以高效的小型组件构成大规模生产体系的灵活性n缺点： 过程中有相变，热能的利用率低，与制备纯水的其他膜过程相比通量较小，目前未能实现工业生产中应用4、膜蒸馏的传质传热理论 n膜蒸馏的组件形式：平板、卷式、中空纤维三种；n膜蒸馏传质传热的研究，主要集中于直接接触式膜蒸馏和间接式膜蒸馏第七章 新膜过程1）直接接触式膜蒸馏传质传热理论n传质是通过水蒸气穿过微孔膜的对流传递和扩散传递而实现，其推动力是膜两侧的水蒸气压差，阻力来自膜结构和残留于膜孔中的空气其通量可表示为： N=K0(P1-P0)n膜蒸馏的传质过程和传热过程相互依赖，传热过程要同时考虑伴随水蒸气质量传递的潜热传递和热量穿过膜的热导传递，总的热量传递可表示为： QH=H(T1-T0)n膜的传质系数K0和有效传热系数H计算较难，目前已建立了较完善的数学模型，考虑了暖侧水溶液的浓差极化问题，可以得到较好的结果。

2）间接式膜蒸馏传质传热理论nA.S.Jonsson等人进行了间接式膜蒸馏传质传热的理论研究，得出以下结论：a、热溶液的温度和冷凝介质的温度对膜蒸馏的传质速度有显著影响；b、在膜两侧温差不变得情况下，提高体系的温度将有利于提高传质速度；n直接接触式 气隙式第七章 新膜过程c、在间接式膜蒸馏中，蒸汽扩散途经由膜厚和空气间隙组成，增加蒸汽的扩散途径将导致传质速度的下降，蒸汽传质途径的距离对膜蒸馏传质速度的影响比热溶液温度对传质速度的影响更为显著d、在空气间隙很大的情况下，膜厚的变化对膜蒸馏传质速度没有很大的影响5、膜蒸馏的应用n海水和苦咸水淡化：1985年Andersson等人在瑞典西海岸Hono岛进行了膜蒸馏的现场试验1991年澳大利亚的Hogan等人研究了太阳能膜蒸馏系统，表明在可利用廉价能源的边远地区，膜蒸馏脱盐装置是有意义的n超纯水的制备：膜蒸馏可望成为制备电子工业和半导体工业用超纯水的有效手段n化学物质的浓缩和回收：由于膜蒸馏可以处理高浓度的水溶液，在化学物质水溶液的浓缩方面具有很大潜力n挥发性溶质水溶液膜蒸馏的应用：利用水和溶质挥发性的差别，经膜蒸馏方法处理后可以改变原料液的组成。

n膜蒸馏的一般工艺流程图n 用膜蒸馏可从海水制得总固含量低于5 μg/g的高纯水使用孔径为0.45μ m，孔隙率为75%的PVDF膜，在热侧温度为60 ºC，冷侧温度为20 ºC ，气隙间距为0.35cm.时水通量为3kg/m2.h 利用太阳能或废热、余热进行海水淡化，膜蒸馏具有很大的竞争能力第七章 新膜过程二、膜萃取1、概述n膜萃取是膜过程和液－液萃取过程两者相结合产生的一种新的膜过程它可发挥液膜促进传递的优点，同时又弥补了液膜萃取得不足之处n特点：a、由于没有相的分散核聚结过程，可以减少萃取剂在料液相中的夹带损失；b、料液相和溶剂相各自在膜两侧流动，并不形成直接接触的液－液两相流动，因此在选择萃取剂时对其物性的要求可以大大放宽，使一些高浓度的高效萃取剂可以使用；C、在膜萃取过程中，很少受“返混”的影响及“液泛”条件的限制；d、膜萃取过程可以较好地发挥化工单元操作中的某些优势，提高过程的传质效率2、膜萃取过程的传质机理和数学模型n在膜萃取过程中，可根据溶质在传递过程中有无流动载体参与输送把膜萃取过程中的传递机理分为无流动载体膜萃取及含流动载体的膜萃取n以双膜理论为基本出发点，可以建立包括膜阻在内的膜萃取传质模型。

第七章 新膜过程n假设膜的微孔被有机相（或水相）完全浸满，并把微孔膜视为有一定弯曲度、等直径均匀孔道构成，并且忽略微孔端面液膜的曲率对于传质的影响，则膜萃取过程的传质阻力可视为由三部分组成，即水相边界层阻力、有机相边界层阻力和膜阻n如果溶质在两相间的分配平衡关系呈直线：y=mx+b，那么，依照传质过程阻力叠加原则，可以获得基于水相的总传质系数与各分传质系数的关系n对于疏水膜： 1/k=1/kw+1/(m.km)+1/(m.k0)n 对于亲水膜： 1/k=1/kw+1/km+1/(m.k0)3、膜萃取得应用和发展方向n水溶液中金属离子、蛋白质、酶、有机酸（酚、柠檬酸）等地分离和提取；n药物蛋白质提取青霉素；n在湿法冶金方面应用n主要研究方向：1）膜萃取过程的传质机理和数学模型，如何提高膜萃取过程的体积传质系数等；第七章 新膜过程2）膜材料的浸润性能及其传质的影响；3）耐溶剂的膜材料及膜的研制；4）膜萃取过程中膜孔溶胀问题及其传质速率的影响；5）膜萃取过程应用的可能性及膜器结构和操作条件优化等 三、控制释放1、概述n在医药高分子的研究中，药物的控制释放是最热门的领域之一。

n药物的控制释放是指药物从制剂中以受控形式，恒速地释放到作用器官，从而长效地发挥治疗作用n控制释放一般可分为四种不同释放机理体系，即扩散控制体系、化学控制体系、溶剂活化体系、磁控制体系扩散控制体系与溶剂活化体系与高分子膜密切相关第七章 新膜过程n近几十年来，控制释放逐渐被应用于临床，一般有片剂、胶囊剂、注射剂等；2、膜式控制剂的制法与评价1）口服微型胶囊n相分离法：在产生凝聚的体系中预先分散进药物的微粒，然后使之发生相分离，生成的凝聚层滴将聚集到药物微粒的周围，成为微囊的原型从体系内分离微囊的原型并蒸发掉溶剂，就形成微囊这种高分子制成的微囊，在药物释放后，将自行分解和消失n界面沉淀法：将高分子溶于良溶剂中，然后从该溶液中除去溶剂则析出高分子在高分子溶液中预先分散好药物微粒或药品水溶液，一旦除去溶剂，就可得到微囊2）控制释放膜的性能评价n对膜进行性能评价时，一般要求对药物的控制释放特性和生体适应性等；n控释体系的评价：通常须以将来实际采用的药物作成控释制剂，然后测定不同时间和释放量的关系最后根据所得释放曲线，探讨释放是药物对膜的溶解性或药物在膜中的扩散性起主导作用的结果n高分子膜生体适应性的评价：当生体与异物接触时，为了维护自身环境，往往会产生种种反应。

第七章 新膜过程四、 膜乳化过程n乳化液膜又称表面活性剂液膜或液体表面活性剂膜，实质上是一种双重乳化液，即水－油－水或油－水－油体系对于水－油－水体系，分隔两个水相的油相为液膜；对于油－水－油体系，介于两个油相之间的水相为液膜n60年代中期由黎念之发明的一项新型分离技术，在其后的20余年里，该技术作为许多分离过程的有效手段显示出巨大潜力n主要分离过程有：1）从胶粘纤维工业废水中去除锌，2）从电镀废水中回收镍，3）从湿法冶金工厂废水中去除如锌、鎘、铜和铅等金属离子，3）废水除酚，4）废水除氨，5）从废水中去除有机酸和无机酸，6）从废水中去除阴离子，7）生化过程即从发酵液中分离氨基酸、抗生素和磷脂以及从发酵液中回收有机酸，8）烃类分馏 第七章 新膜过程n商业应用：1986年奥地利实现废水除锌，广州南中塑料厂实现了废水除酚等 乳化液膜体系除酚示意图n含酚废水为连续外相，被包裹的内相微滴中含有NaOH水溶液，介于内相与外相之间的膜相含有一种作为溶剂的油，表面活性剂和添加剂均溶于其中内相试剂NaOH与酚反应生成酚钠，酚钠不溶于膜相而被捕集于内相 表面活性剂亲油尾亲水头H2O+NaOHH2O+NaOHH2O+NaOH水＋试剂＋NaOH含酚废水为连续外相n《膜科学技术》n《膜分离技术基础》n《无机膜技术及其应用》第七章 新膜过程此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢。