膜复习题解

一、什么是膜分离，简述膜材料能够选择渗透的原因。

借助膜的选择渗透作用，对混合物中的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。 原因

1. 膜中分布有微细孔穴，不同孔穴有选择渗透性；

2. 膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附、排斥产生选择渗透性； 3. 被分离物在膜中的溶解、扩散作用产生选择渗透性。 二、 简述膜分离过程的特点。

（1）能耗少。在浓缩、分离过程中不发生相变 （2）利于热敏物质分离。

（3）节省原材料。膜分离过程中不需要从外界加入其它物质。 （4）便于回收。膜分离过程中，分离和浓缩同时进行。 （5）无二次污染。膜分离过程中不会产生新的污染。

（6）工艺适用性强。分离装置简单，占地面积小，处理规模可大可小，操作维护方便，

易于自控。

(7) 分离范围广。 从有机物到无机物，从病毒、细菌到微粒分离范围广，还适用许多特

殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的分离，共沸点物或近沸点物系等。 三、膜分离组件有哪几种主要类型，简述其主要结构和优缺点。 1.板框式

膜器使用的是平板膜，其结构与板框式压滤机类似，由导流板、膜和多孔支撑板交替重叠组成。

优点：膜的组装方便、清洗更换容易，不易堵塞。 缺点：对密封要求高、结构不紧凑。 2.卷式

由平板膜制成，在两片膜中夹入一层多孔支撑材料，将两片膜的三边密封，再在膜上铺上一层隔网，将该多层材料卷绕在多孔管上，整个组件装入圆筒形压力容器中，使用时料液沿隔网流动，与膜接触，透过膜的透过液沿膜袋内的多孔支撑材料流向中心管，然后导出。

优点：结构紧凑、单位体积膜面积很大、透水量大、设备费用低； 缺点：浓差极化不易控制，易堵塞，不易清洗，换膜困难。

3.管式

由管式膜组装而成

膜器与列管式换热器结构类似。根据膜的位置分为内压式和外压式， 外压式需耐高压的外壳，应用较少。 4.中空纤维式

由中空纤维膜浇铸后，组装而成。

优点：设备紧凑、单位体积的膜表面积大、不需要支撑材料 缺点：中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，对料液的预处理要求高。 四、简述反渗透过程的优先吸附-毛细孔流理论和溶解扩散模型

（1） 当水溶液与亲水膜接触时，膜表面的水被吸附、溶质被排斥，因而在膜表面形成一层纯水层，这层水在外加压力作用下进入膜表面的毛细孔，并通过毛细孔而流出。

（2） 膜是非多孔性的（无孔膜），溶剂与溶质透过膜的过程分为以下三步 ① 渗透物在膜的料液侧表面处吸附和溶解； ② 渗透物在化学位差的推动下，以分子扩散通过； ③ 渗透物在膜的透过侧表面解析。

五、什么是浓差极化，分析减小浓差极化的主要途径。

在反渗透等过程中，大部分溶质被截流，溶质将在膜表面附近积累，在膜表面形成一层有浓度梯度的浓度边界层，这种溶质在膜表面的浓度高于溶液主体的浓度的现象称为浓差极化。

浓差极化对反渗透过程是不利的，但他又是不可避免的，减小浓差极化的主要途径有：

① 提高料液流速。 流速增加，浓度边界层减薄，传质系数增大，可使浓差极化减小。但是流速大能耗大。

② 在料液流道内设置湍流促进器。在同样流速下提高传质系数。 ③ 提高温度。可使溶质的扩散系数增大。

六、分析超滤膜组件污染后的主要清洗再生技术 1. 物理清洗法

(1) 手工擦洗法：仅适用于可拆式板框超滤组件 (2) 海绵球擦洗法：专用于内压管式超滤清洗

(3) 等压水力冲洗法：各种超滤组件 (4) 热水冲洗法：各种超滤组件 (5) 水-气混合清洗法：各种超滤组件 2. 化学清洗法

(1) 酸溶液清洗法：盐酸、柠檬酸、草酸 (2) 碱溶液清洗法：氢氧化钠、氢氧化钾

(3) 氧化性清洗剂：1 ％~3％ H2O2、500~1000 mg / L NaCIO (4) 加酶洗涤剂：胃蛋白酶、胰蛋白酶 七、简述膜的渗透性能与截留效应的测定

渗透通量：在一定流速、温度、压力下，单位时间内通过单位膜面积的溶液体积流量

J?V At2

2

J-纯水通量，L/m·h；V-透过液的体积，L；A-膜的有效面积，m；t-测试时间，h。 膜的截留率是指溶液经超滤处理后，被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。

R?C1?C2?100% C1R-截留率，%；C1-原液中的溶质浓度，mg/L；C2-透过液中的溶质浓度，mg/L

膜元件 原液贮槽 渗透液 压力泵

八、简述纳滤膜的制备方法 1．转化法

（1）超滤膜转化法：纳滤膜的表层较超滤膜致密，调节制膜工艺，先制得较小孔径的超

滤膜，然后进行热处理、荷电化后处理使膜表面致密化，而得到具有纳米级表层孔的纳滤膜。

（2）反渗透膜转化法：纳滤膜的表层较反渗透膜疏松，在反渗透膜制膜工艺基础上，调

整有利于膜表面疏松化的工艺条件，如铸膜液中添加剂的选择，各成分的比例及浓度等，使表层疏松化制得纳滤膜。 2．共混法

将两种或两种以上的高聚物进行液相共混，在相转化成膜时，由于它们之间以及铸膜 液中溶剂与添加剂的相容性差异，影响膜表面孔径大小及分布。通过合理调节铸膜液中 各组分的相容性差异及工艺条件对相容性的影响，制备具有纳米级表层孔径的合金纳滤 膜。 3．复合法

在微孔基膜上复合上一层具有纳米级孔径的超薄表层，超薄表层的制备及复合 （1）涂敷法：将铸膜液直接刮到基膜上，或借助外力将铸膜液轻轻压入基膜的大孔中，

再利用相转化法成膜

（2）界面聚合法：用微孔基膜吸收溶有单体或预聚体的水溶液，沥干多余铸膜液后，再

与溶有另一单体或预聚体的油相（如环己烷）接触一定时间，反应物就在两相界面处反应成膜。

（3）化学蒸气沉淀法：先将一化合物（如硅烷）在高温下变成能与基膜（如微孔Al2O3

基膜）反应的化学蒸气，再与基膜反应使孔径缩小成纳米级而形成纳滤膜。 九、简述拉伸法制聚烯烃微滤膜的方法。

a. 低温度高应力成型 （低熔融温度喷丝头拉伸） b. 退火（略低于熔点温度下热处理）

c. 拉伸（ 使层状结构变形，形成相互交织的缝状空隙 ） 十、简述核孔滤膜的制备方法。

带电粒子射向薄膜，使所经路径周围的分子电离、激发，大分子断裂生成自由基， 形成一个狭窄的辐射损伤区，有较高的化学反应能力，能够优先被化学蚀刻剂所溶解，形成圆锥形孔洞。

十一、简述泡点法测定微孔滤膜孔径的原理及方法。