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膜的概述(中)
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上一节为大家简单的介绍了膜,今天继续为大家介绍一部分膜的知识。
    作为系统的膜接触器(MC)是膜技术的一个发展方向。膜在其中的功能是促进两个接触相(液/液、液/气)之间的质量传递,其分离过程是基于相平衡原理。凡是传统的萃取、涤气、吸收、液/液提取、乳化、结晶、相转换催化,都可由MC来完成。
 
    与传统方法相比,MC有以下优点:在接触中相不散开;能独立改变流速而不受负荷限制;不受相密度差的限制;单位体积的表面积非常大;定型设计;容易比例放大。其缺点是存在额外的质量传递阻力等。现在,MC已成功地实现了商业化应用,例如其在果汁浓缩和水处理等领域中的应用。
 
    膜的浓差极化现象和污染,对压力驱动的膜分离中的液相性质有负面影响。浓差极化是指:被超滤膜截留的溶质在膜面上逐渐积聚,使那里的溶质浓度升高,在浓度梯度的作用下,膜面附近的溶质又反向扩散到溶液的主体中,当溶质的积聚和反向扩散达到平衡时,膜面上形成了有溶质浓度分布的边界层,该层对溶剂等小分子物质的运动起阻碍作用,通量减小,称为膜的浓差极化层。在此层中,溶质的浓度高于主体溶液的浓度。浓差极化过程是可逆的,几秒钟之内便会发生。如果溶液中含有大分子组成或悬浮颗粒,那么这些物质有可能沉淀在膜面上,导致了致密层(凝胶)的形成,该层进一步增大了膜分离的阻力。
 
    总之,浓差极化能产生两个结果:一是截留相对分子质量大的溶质的能力提高,而截留相对分子质量小的溶质的能力降低;二是膜通量变小。
 
    污染对膜分离过程有不利影响。污物在膜面上的积累会造成膜通量的降低。污染也可能是由极化现象所引起的。但是污染多数是因以下物质在膜面上或膜内部的不可逆沉淀引起的:颗粒、胶质、乳化液、悬浮液、大分子、盐等。污染可能在几分钟或几小时之内发生,并且污染过程是不可逆的。污染会引起分子吸附、孔隙堵塞、沉淀成饼。
 
    防止和控制膜污染的方法有:对给料进行预处理、改善膜表面、用化学药剂清洗等。例如在MF时加电场;对UF和MF进行抗污染改性;使膜具有静电吸引力;增加膜对细菌的亲和力;用高频脉冲反冲洗等。
 
    过去的几年,人们着力于研究压力驱动的膜组件的流体动力学和新技术。其中,有不少研究是关于浓差极化问题和污染的。控制浓差极化的方法有:利用带褶膜面处产生的湍流、脉动流及涡流;将气体喷射到给料流中,借以产生气液两相十字流来提高膜表面处的剪切力。

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