膜科学与技术1课件.ppt
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1、1膜科学与技术膜科学与技术Membrane Science and TechnologyMembrane Science and Technology授课教师:王授课教师:王 志志工作单位:天津大学化工学院化学工程研究所工作单位:天津大学化工学院化学工程研究所研究生强化课程研究生强化课程仅供学习参考,请勿侵权2第一章第一章 膜科学与技术的概念和特征膜科学与技术的概念和特征回答三个问题回答三个问题 膜是什么?膜是什么? 膜的功用是什么?如何实现膜的功用?膜的功用是什么?如何实现膜的功用? 膜科学与技术的概念和特征是什么?膜科学与技术的概念和特征是什么?仅供学习参考,请勿侵权31.1 膜的定义膜的
2、定义膜膜film, membranefilm: thin coating or covering (一薄层覆(一薄层覆盖物)盖物)实例:镀膜、氧化膜、液膜实例:镀膜、氧化膜、液膜Membrane(本课程的(本课程的“膜膜” ): 膜是两相之间一个膜是两相之间一个具有具有( (选择选择) )透过性透过性的屏障。的屏障。A selective barrier between two phases, the term selective being inherent to a membrane or membrane process.仅供学习参考,请勿侵权4仅供学习参考,请勿侵权51.2 膜的功用膜
3、的功用膜的应用十分广泛,可概括为四个主要方面:膜的应用十分广泛,可概括为四个主要方面: 物质的分离与纯化;物质的分离与纯化; 物质的检测;物质的检测; 物质的控制释放;物质的控制释放; 反应的控制与强化。反应的控制与强化。仅供学习参考,请勿侵权61. 按膜材料按膜材料: 高分子膜高分子膜 无机膜无机膜 2. 按制膜工艺按制膜工艺: 核孔膜核孔膜 相转化膜相转化膜动力形成膜动力形成膜1.3 膜的分类膜的分类仅供学习参考,请勿侵权73. 按膜的截面形式按膜的截面形式:非对称膜非对称膜 对称膜对称膜 致密膜致密膜多孔膜多孔膜复合膜复合膜仅供学习参考,请勿侵权8不同类型膜横断面示意图不同类型膜横断面示
4、意图仅供学习参考,请勿侵权94. 按膜的形状按膜的形状:平板膜平板膜管式膜管式膜中空纤维中空纤维(5mm)仅供学习参考,请勿侵权105. 按膜的状态按膜的状态: 固膜固膜 液膜液膜 (liquid membrane)气膜气膜 6. 按处理的物质按处理的物质: 液体分离膜液体分离膜 , 气体分离膜气体分离膜7. 按是否带电按是否带电: 荷电膜荷电膜, 中性膜中性膜仅供学习参考,请勿侵权111.41.4 膜过程定义与一般特征膜过程定义与一般特征 膜过程是组分在某种推动膜过程是组分在某种推动力的作用下,在由膜隔开力的作用下,在由膜隔开的两相之间的传递。的两相之间的传递。流体流体1流体流体2膜膜推动力
5、推动力 通过膜过程,膜的功能得以通过膜过程,膜的功能得以实现。实现。仅供学习参考,请勿侵权121.51.5 膜过程分类膜过程分类1. 压力驱动膜过程:压力驱动膜过程:微滤微滤, 超滤超滤, 纳滤纳滤, 反渗透反渗透2. 浓度驱动膜过程:浓度驱动膜过程:渗透汽化渗透汽化, 液膜过程液膜过程, 渗析渗析 , 气体分离气体分离3. 热驱动膜过程:热驱动膜过程:膜蒸馏膜蒸馏仅供学习参考,请勿侵权134. 膜接触膜接触 器:器:气气-液液, 液液-液液特点:(特点:(1)使用微孔或大孔膜。()使用微孔或大孔膜。(2)膜主要起着固定)膜主要起着固定两种互不相溶流体相界面的作用。(两种互不相溶流体相界面的作
6、用。(3)这两种流体在膜)这两种流体在膜孔内或在膜孔内或在膜/流体相边界处相互直接接触。流体相边界处相互直接接触。5. 电驱动膜过程:电驱动膜过程:电渗析电渗析, 膜电解膜电解, 电去离子电去离子, 双极膜双极膜, 膜燃料电池膜燃料电池仅供学习参考,请勿侵权146. 膜反应器:膜反应器:膜反应器,膜生物反应器膜反应器,膜生物反应器7. 控制释放控制释放8. 膜电极膜电极仅供学习参考,请勿侵权151.6 1.6 膜科学与技术的概念和特征膜科学与技术的概念和特征膜科学与技术是关于膜的膜科学与技术是关于膜的合成、功合成、功能和应用能和应用的科学与技术。的科学与技术。仅供学习参考,请勿侵权16膜科学是
7、多学科交叉的科学膜科学是多学科交叉的科学 有机化学,无机化学,高分子物理,高分子化有机化学,无机化学,高分子物理,高分子化学学 物理化学物理化学 流体力学,热力学,三传一反流体力学,热力学,三传一反 生物,医药,食品,环境(水,气),石化,生物,医药,食品,环境(水,气),石化,能源,电子能源,电子仅供学习参考,请勿侵权17膜分离过程所依据的物性差别有多种膜分离过程所依据的物性差别有多种其它分离过程所依据的物性差别其它分离过程所依据的物性差别 精馏精馏,蒸发,干燥,蒸发,干燥挥发性(或蒸气压)不同挥发性(或蒸气压)不同 吸附吸附,吸收,吸收亲和性不同亲和性不同 萃取萃取,结晶,吸收,结晶,吸收
8、溶解性不同溶解性不同 电泳电泳电荷不同电荷不同 过滤过滤颗粒大小不同颗粒大小不同 沉降沉降重力不同重力不同 离心分离离心分离密度不同密度不同仅供学习参考,请勿侵权18膜分离过程依据的物性差别膜分离过程依据的物性差别1. 依分子大小的差别。依分子大小的差别。可认为是过滤的延续,如可认为是过滤的延续,如MF,UF,及部分,及部分RO,NF,GS等。等。 膜分离与一般过滤的数量级比较:膜分离与一般过滤的数量级比较: 一般过滤:一般过滤: 1 m mm;膜分离:;膜分离: 1 m mm2. 依电荷的差别依电荷的差别(所用膜为荷电膜)。如(所用膜为荷电膜)。如ED,膜,膜燃料电池,膜电解,双极膜过程,燃
9、料电池,膜电解,双极膜过程,NF等。等。仅供学习参考,请勿侵权193. 依与膜的亲和性或溶解性等的差别。依与膜的亲和性或溶解性等的差别。如液如液膜过程,膜过程,GS,PV等。等。4. 蒸气压不同。蒸气压不同。如如MD。5. 依与膜的化学反应能力不同依与膜的化学反应能力不同。如载体介质。如载体介质传递。传递。仅供学习参考,请勿侵权20膜技术的优点膜技术的优点 能耗通常较低能耗通常较低 易与其它易与其它(分离分离) 过程结合(集成过程)过程结合(集成过程) 可在温和条件下实现分离可在温和条件下实现分离 易于放大易于放大 膜的性能可以调节膜的性能可以调节仅供学习参考,请勿侵权21膜技术的缺点膜技术的
10、缺点 浓差极化和膜污染浓差极化和膜污染 膜寿命有限膜寿命有限 不少情况下选择性较低不少情况下选择性较低 放大因子基本是线性的放大因子基本是线性的仅供学习参考,请勿侵权22膜技术是膜技术是2121世纪最有发展前途的高技术世纪最有发展前途的高技术之一之一仅供学习参考,请勿侵权231.7 膜技术应用简介膜技术应用简介 水处理(工业和生活用水)水处理(工业和生活用水) Water treatment 食品与饮料食品与饮料 Food and drink 石化石化 Petroleum and chemical 环保环保 Environmental protection仅供学习参考,请勿侵权24 制药制药
11、Pharmaceutical industry 生物技术生物技术 Biotechnology 能源能源 Energy sources 电子工业(超纯水)电子工业(超纯水) Ultrapure water仅供学习参考,请勿侵权251.8 1.8 膜技术的自然基础膜技术的自然基础 膜在大自然中,特别是在生物体内是广泛存在的。膜在大自然中,特别是在生物体内是广泛存在的。 非生物界:多孔介质非生物界:多孔介质 生物界生物界 动物:细胞,脏器,身体动物:细胞,脏器,身体 植物植物 膜科学技术的发展史就是人类对自然界中膜的认膜科学技术的发展史就是人类对自然界中膜的认识、利用、自至人工合成的历史。识、利用、
12、自至人工合成的历史。仅供学习参考,请勿侵权26教科书或专著教科书或专著2004 2004 膜科学技术膜科学技术 朱长乐主编朱长乐主编2005 2005 膜科学技术实用教程膜科学技术实用教程 安树林主编安树林主编 2005 2005 现代膜技术及其应用指南现代膜技术及其应用指南 王学松编著王学松编著 1999 1999 膜技术基本原理膜技术基本原理 ( (荷兰荷兰) Marcel Mulder ) Marcel Mulder 著著 李琳译李琳译 2001 2001 膜技术手册膜技术手册 时钧,袁权,高从皆时钧,袁权,高从皆 主编主编 1998 1998 膜分离技术膜分离技术 刘茉娥等编著刘茉娥等
13、编著 1989 1989 膜分离技术基础膜分离技术基础 高以烜高以烜, , 叶凌碧编著叶凌碧编著2003 2003 膜分离技术及其应用膜分离技术及其应用 任建新主编任建新主编 2001 2001 膜分离技术应用手册膜分离技术应用手册 刘茉娥等编刘茉娥等编 1995 Marcel Mulder. Basic Principles of Membrane Technology, second edition. 。 198? R. Rautenbach. Membrane Processes课程参考资料课程参考资料仅供学习参考,请勿侵权27课程参考资料课程参考资料期刊期刊z 膜科学与技术膜科学与技术
14、z 水处理技术水处理技术z Journal of Membrane Sciencez Desalinationz Separation and Purification Technologyz Journal of Applied Polymer Science仅供学习参考,请勿侵权28本课程重要问题本课程重要问题 1.1. 什么是膜?什么是膜?2.2. 膜的功用有什么?膜的功用有什么?3.3. 什么是膜过程?什么是膜过程?4.4. 膜科学与技术的研究内容是什么膜科学与技术的研究内容是什么? ?5.5. 膜技术的优缺点是什么?膜技术的优缺点是什么?6. 有哪些重要的膜过程,其原理和特征是什么?
15、有哪些重要的膜过程,其原理和特征是什么?仅供学习参考,请勿侵权297. 描述膜内传递的数学模型有哪些?描述膜内传递的数学模型有哪些?8. 有哪些制膜工艺?简述相转化制膜工艺的主要有哪些制膜工艺?简述相转化制膜工艺的主要步骤。步骤。9. 一般认为膜孔是如何形成的?一般认为膜孔是如何形成的?10.膜组件的基本联结方式有哪些?膜组件的基本联结方式有哪些?11.一个简单的膜过程工艺流程包括哪些内容(图一个简单的膜过程工艺流程包括哪些内容(图示)。示)。仅供学习参考,请勿侵权11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文,培养文言语感。2结合注释疏通文义,了解文本内容,掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色,理解虚
16、词在文中的作用。4体会作者的思想感情,理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬,于庆历六年写下岳阳楼记,寄托自己“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”的政治理想。实际上,这次改革,受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外,还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州,也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间,欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧!【教学提示】结合前文教学,有利于学生把握本文写作背景,进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一:认识作者,了解作品背景作者简介:欧阳修(10071072),
17、字永叔,自号醉翁,晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人,因吉州原属庐陵郡,因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠,世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家,与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”:初谪滁山,自号醉翁。既老而衰且病,将退休于颍水之上,则又更号六一居士。客有问曰:“六一何谓也?”居士曰:“吾家藏书一万卷,集录三代以来金石遗文一千卷,有琴一张,有棋一局,而常置酒一壶。”客曰:“是为五一尔,奈何?”居士曰:“以吾一翁,老于此五物之间,岂不为六一乎?”写作背景:宋仁宗庆历
18、五年(1045年),参知政事范仲淹等人遭谗离职,欧阳修上书替他们分辩,被贬到滁州做了两年知州。到任以后,他内心抑郁,但还能发挥“宽简而不扰”的作风,取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二:朗读文章,通文顺字1初读文章,结合工具书梳理文章字词。2朗读文章,划分文章节奏,标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰,林壑/尤美,望之/蔚然而深秀者,琅琊也。山行/六七里,渐闻/水声潺潺,而泻出于/两峰之间者,酿泉也。峰回/路转,有亭/翼然临于泉上者,醉翁亭也。作亭者/谁?山之僧/曰/智仙也。名之者/谁?太守/自谓也。太守与客来饮/于此,饮少/辄醉,而/年又最高,
19、故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒,在乎/山水之间也。山水之乐,得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”?明确:“山行”意指“沿着山路走”,“山行”是个状中短语,不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”?明确:“蔚然而深秀”是两个并列的词,不宜割裂,“望之”是总起词语,故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏,在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子,教师可做适当的讲解引导。目标导学三:结合注释,翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义,并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明
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