膜分离工程第五章超滤(uf).ppt

超滤(UF)
1、超滤膜发展史
2、表征膜性能的参数
3、超滤基本传质理论
4、超滤膜材料
5、超滤的应用
超滤膜发展史
最早使用的超滤膜是动物的脏器薄膜
1861年,Schmidt首次公开了用牛心胞膜截留可溶性阿拉伯胶的实验结果;
1896年,马丁制备了第一张人工超滤膜,可以部分截留蛋白质;
1907年,Bechhold较为系统的研究了超滤膜,并首次采取了“超滤”这一科技术语。
1963年,美国马萨诸塞大学的Michaels利用不同比例的酸性和碱性高分子电解质混合物,以水—***—溴化钠为溶剂首先制成各种不同孔径的不同醋酸纤维素(CA)超滤膜,并主持开办了亚米康公司,开始了超滤膜的商品化生产;
超滤膜发展史
20世纪70年代,超滤从实验室规模的分离手段发展成重要的工业分离单元操作技术,工业应用发展十分迅速。
我国对超滤技术70年代起步,首先研制了管式超滤膜及组器;80年代是快速发展的阶段,先后研制成功了中空纤维,卷式和板式超滤装置。目前,超滤膜已有:PS、PAN、PES、PSA、PP、PE、PVDF 等十余个品种。
微滤 ~10m:
细菌、煤灰、发酵细胞、颜料、
蛋白等
超滤 ~ m:
蛋白、颜料、多糖、大分子
纳滤 ~m:
低聚糖、染料、多价离子
~m:
电解质、大于100Da的有机溶质
水、小于100Da的有机溶质
表征膜性能的参数
通量
截留分子量
孔的特征、
pH适用范围、
抗压能力、
对热和溶剂的稳定性等。
纯水通量:纯水在一定压力,温度(,25℃)下试验,透过水的速度
JW = W / A t
同类膜,孔径,纯水通量Jw。
纯水通量Jw不能代表处理大分子料液的透过速度,因为大分子溶质会沉积在膜表面,使滤速下降(约为纯水通量的10%)
由Jw的数值可了解膜是否污染和清洗是否彻底。
1 通量
2 截留分子量( MWCO)截留率R
膜对溶质的截留能力以截留率R(rejection)来表示,其定义为
R=1- Cp/Cb
式中Cp和Cb分别表示在某一瞬间,透过液和截留液的浓度。
如R=1,则Cp=0,表示溶质全部被截留;
如R=0,则Cp= Cb,表示溶质能自由透过膜。
2 截留分子量
截留分子量:(molecular weight cut-off,MWCO)膜对某标准物截留率为90%时所对应的相对分子质量为该膜的截留相对分子质量。
相对分子质量(MWCO)不仅表示超滤膜孔径的大小,而且可表征膜的分离特性.
通常定义此法为大多数膜生产厂家采用。尚无统一的测试方法和标准物。常用标准物一般分为三类:球状蛋白质、带支链的多糖(如葡萄糖)、线性分子(如聚乙二醇等)。
截断曲线
截留率与分子量之间的关系称为截断曲线。
质量好的膜应有陡直的截断曲线,可使不同分子量的溶质分离完全;
反之,斜坦的截断曲线会导致分离不完全。
MWCO与孔径
切割分子量与膜平均孔径的关系