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膜分离应用
膜分离应用

膜的种类有哪些?

2017-11-29|发布者:久吾高科

在生活中膜的应用越来越常见,膜浓缩过滤的牛奶、果汁、饮料、酱油、食醋、面膜在各大超市都能买到,膜分离已经成为了食品加工、环保水处理、化学工业、医学医药等领域重要的分离过程。


膜的种类有很多种,功能也有所不同,分类如下图:

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按材料分类:无机膜、有机膜

无机膜:由无机材料比如金属、氧化物、无机高分子材料、陶瓷等烧制而成的半透明分离材料。无机膜可分为致密膜和多孔膜两类。

有机膜:有机膜有由高分子材料制成的,如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。通过膜对油滴及悬浮粒子的有效截留,而达到油水分离的目的。

 

按结构分类:对称膜、非对称膜、复合膜

对称膜:化学结构、物理结构在各个方向上是一致的,在所有方向上的孔隙率都相似,亦称各向同性膜。对称膜虽是各向同性的,但由于膜结构中对称元素的存在,也可以是各向异性的,如中空纤维的径向各向异性膜,其他构型的横向各向异性膜和双皮层中空纤维膜都是对称膜。

非对称膜:具有传质速率和良好的机械强度,有着很薄的表层和多孔支撑层,这种非常薄的表层为活性膜,其孔径和表皮的性质决定了分离特性,而厚度主要决定传递速度。多孔的支撑层只起支撑作用,对分离特性和传递速度影响很小,非对称膜除了高透过速度外,还有另一优点,即被脱除的物质大都在其表面,易于清除

复合膜:最早应用于反渗透过程,现在用于气体分离、渗透汽化等膜分离过程,这种膜的选择性膜层(或称活性膜层)沉积于具有微孔的底膜(支撑层)表面上,就像非对称性膜的连续性表皮,只是表层与底层是不同的材料,而非对称膜是同一种材料。

 

按形状分类:平板膜、管式膜、中控纤维膜

平板膜:作为浸没式膜生物反应器的核心部件,其可靠的稳定性直接决定膜生物反应器的应用好坏。双叠式平板膜作为一种创新型平板膜产品,极大的提高了系统的节能性,最大化降低运行能耗。

管式膜:主要应用于管式膜组件,有结构简单、适用性强、压力损失小、透过量大、清洗安装方便、可耐高压、适宜高粘度液体。但表面积小,有微滤、超滤、纳滤。

中空纤维膜:外形像纤维状,具有自主支撑作用的膜。它是非对称膜的一种,其致密层可位于纤维的外表面,如反渗透膜,也可位于纤维的内表面(如微滤膜和超滤膜)。对气体分离膜来说,致密层位于内表面或外表面均可。


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按孔径大小分类:微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜

微滤膜:指一种孔径为0.1-10μm,高度均匀,具有筛分过滤作用的特征的多孔固体连续介质。依据微孔形态不同,微滤膜可分为两类:弯曲孔膜和柱状孔膜。弯曲孔膜的孔膜结构为交错连接的曲折孔道的网络,而柱状孔膜的微孔结构为几乎平行的贯穿膜壁的圆柱状毛细孔结构。


超滤膜:膜孔径在0.05um至1000um分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术,超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力,当水流过膜表面时,只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过,达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。


纳滤:介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术, 孔径为几纳米,因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性,其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。 纳滤技术最早也是应用于海水及苦咸水的淡化方面。在食品行业中,纳滤膜可用于果汁生产,大大节省能源;在医药行业可用于氨基酸生产、抗生素回收等方面。


反渗透:按驱动力可分为高压、低压和超低压膜;按膜的形状分为平板膜、中空纤维膜和管式膜;根据制膜方式可分为相转化膜和复合膜。另外,还可根据制膜材料及应用对象等进行分类。

 

近年来,无机陶瓷膜材料发展迅猛并进入工业应用,久吾高科无机陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料,多孔支撑层、过渡层及微孔膜层呈非对称分布,过滤精度涵盖微滤、超滤、纳滤。陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程:原料液在膜管内高速流动,在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜,含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留,从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。


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