結構分類(lèi)
膜分離的效能,取決于膜本身的屬性。膜可分液膜和固體膜。固體膜又可分:①無(wú)機多孔膜,由無(wú)機質(zhì)的多孔材料構成。將膠體和不溶性微粒強制沉積于無(wú)機多孔膜上便制成動(dòng)力形成膜;②合成膜,通常采用醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚砜、聚乙烯等高分子材料制成。合成膜又分為離子交換膜、均質(zhì)膜和多孔膜:①離子交換膜由帶有可電離的陽(yáng)離子或陰離子的高分子材料所構成;②均質(zhì)膜是均勻的高分子薄膜;③多孔膜是在鑄膜液中加發(fā)孔劑,經(jīng)過(guò)蒸發(fā)和凝膠分離而成的。
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膜滲透機理
溶解-擴散模型:適用于液體膜、均質(zhì)膜或非對稱(chēng)膜表皮層內的物質(zhì)傳遞。在推動(dòng)力作用下,滲透物質(zhì)先溶解進(jìn)入膜的上游側,然后擴散至膜的下游側,擴散是控制步驟。例如氣體的滲透分離過(guò)程中,推動(dòng)力是膜兩側滲透物質(zhì)的分壓差。當溶解服從亨利定律(見(jiàn)相平衡關(guān)聯(lián))時(shí),組分的滲透率是組分在膜中的擴散系數和溶解度系數的乘積?;旌蠚怏w的分離依賴(lài)于各組分在膜中滲透率的差異。溶解-擴散模型用于滲透蒸發(fā)(又稱(chēng)汽滲,上游側為溶液,下游側抽真空或用惰性氣體攜帶,使透過(guò)物質(zhì)汽化而分離)時(shí),還須包括膜的汽液界面上各組分的熱力學(xué)平衡關(guān)系。
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膜的定義
以常見(jiàn)的超濾過(guò)程為例,分離機理主要為篩分:膜表面有微孔,流體流經(jīng)膜一側的表面時(shí),部分較小的分子隨部分溶劑穿過(guò)膜到達另一側,形成透析液,而大分子則被截留在原來(lái)的一側,形成截留液,從而達到了將大分子溶質(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)行所需的分子級分離。
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