反渗透膜的分离机理是什么？

题目

反渗透膜的分离机理是什么？

参考答案和解析

正确答案: 反渗透膜是属于一种压力推动的膜滤方法，所用的膜不具离子交换性质，可以称为中性膜。反渗透用半透膜为滤膜，必须在克服膜两边的渗透压下操作，过去使用醋酸纤维素膜的操作压力为5～6MPa（50～60atm），现今所用聚酰胺复合膜的操作压力为1.5MPa（15atm）左右。
半透膜是指只能通过溶液中某种组分的膜。对水处理所用透膜要求只能通过水分子。当然，这种对水的透过选择性并不排斥少量的其他离子或小分子也能透过膜。
对膜的半透性机理有以下各种解释，但都不能解释全部渗透现象。
一种解释认为这是筛除作用。即膜孔介于水分子与溶质分子之间，因此水能透过，而溶质不能透过。但这不能解释和水分子的大小基本一样盐分离不能透过的原因。
第二种解释是认为反渗透是亲水性的高聚物，膜壁上吸附了水分子，堵塞了溶质分子的通道，水中的无机盐离子则较难通过。
最后，有一种机理认为是由于水能溶解于膜内，而溶质不能溶解于膜内。

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相似问题和答案

第1题：

反渗透除盐原理是什么？反渗透膜如何分类？

正确答案: 反渗透是20世纪60年代发展起来的一项新的薄膜分离技术，是依靠反渗透膜再压力下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。
要了解反渗透法除盐率高，先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象，当两种含有不同浓度盐类的水，如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现，含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，这样，逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止。然而，要完成这一过程需要很长时间，这一过程也称为自然渗透。但如果再含盐量高的水侧，试加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压力。如果压力再加大，可以使水向相反方向渗透，而盐分剩下。因此，反渗透除盐远离，就是在有盐分的水中（如原水），施以必自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的，这就是反渗透除盐原理。
目前，反渗透膜如以其膜材料化学组成来分，主要有纤维素膜和非纤维素膜两大类。如按膜材料的物理结构来分，大致可分为非对称膜和复合膜等。
在纤维素膜中最广泛使用的是醋酸纤维素膜。该膜总厚度约为100μm，其表皮层的厚度约为0.25μm，表皮层中布满微孔，孔径约0.5～1.0nm，故可以滤除极细的粒子，而多孔支撑层中的孔径很大，约有几百nm，故该种不对称结构的膜又称为非对称膜。在反渗透操作中，醋酸纤维膜只有表皮层与高压原水接触才能达到预期的脱盐效果，决不能倒置。

第2题：

P507-煤油-HCL体系进行轻稀土全萃取分离的机理是什么？

正确答案: 用P507分离轻稀土元素时，各元素与P507的萃取分配比按钕>铈>镧的顺序递减，在一定工艺条件下，用P507-煤油溶液分离轻稀土时，钕道首先被萃入有机相，镧铈镨则留在水相中，这样就达到了钕与镧铈镨分离的目的。同样，在一定工艺条件下又可以进行镨与镧铈的分离、铈与镧的分离，从而实现轻稀土的全萃取分离。

第3题：

反渗透膜污垢产生的因素是什么？

正确答案: 1）预处理方式不当。
2）预处理运行不正常。
3）给水系统（管道、泵、阀门等）材料选择不当。
4）加化学药品的系统（计量泵等）不正常。
5）停机冲洗不当。操作控制（如回收率、产品的水通量、给水流速等）不当。
6）长期运行中积累的钙、硅等沉淀物。
7）反渗透给水中的水源改变。
8）给水水源的生物污染。

第4题：

反渗透膜分离装置主要包括哪些部分？其膜组件的形式主要有哪些？

正确答案: 膜组件和泵。膜组件的形式主要有板框式、管式，螺旋式及中空纤维式

第5题：

反渗透膜受到污染的原因是什么？

正确答案:反渗透受到污染的主要原因是由金属氧化物沉积引起的，常见的金属氧化物有氢氧化铁、氢氧化铝和氧化锰等。
还有微生物黏泥，水中的悬浮物与胶体物质在膜表面的沉积，以及碳氢化合物和硅酮基的油及酯类覆盖膜面等。

第6题：

反渗透膜性能要求和指标是什么？

正确答案: （1）对水的渗透性要大，脱盐率要高；
（2）具有一定的强度和坚实程度，膜的产水量稳定；
（3）结构要均匀，能制成所需要的结构；
（4）能适应较大的压力，温度和水质变化；
（5）具有好的耐温、耐酸碱、耐氧化、耐水解和海生物污染侵蚀性能；
（6）使用寿命要长；
（7）成本要低。

第7题：

各种色谱分离（共价、聚焦色层分离、凝胶过滤、亲和）的机理是什么？

正确答案:（1）共价作用色层分离法：是利用溶质分子与层析剂凝胶之间的共价吸附作用将目的产物与其他溶质分子分离开来的一种层析方法。首先要制备层析剂，具有共价反应活性的二硫键层析剂可用葡聚糖凝胶或琼脂糖胶作材料制得，有谷胱甘型二硫键层析剂和巯基丙基型二硫键层析剂等。
（2）聚焦色层分离法：利用蛋白质分子或其他两性分子等电点的不同，在一个稳定的、连续的、线性的pH梯度中进行蛋白质的分离纯化。两性物质如蛋白质等混合物上好样后，用洗脱缓冲液淋洗，蛋白质随其下移至各自的等电点聚焦，移动速度明显减缓，最后按等电点顺序流出柱外。
（3）凝胶色谱：以凝胶为固定相，根据各物质分子大小不同而进行分离的色谱技术，因而又称为分子筛色谱、空间排阻色谱或尺寸排阻色谱。凝胶是一种不带电荷的具有三维空间的多孔网状结构的物质，凝胶每个颗粒的微细结构如一个筛子。
（4）亲和色谱作为色谱分离的一个分支，对生物大分子化合物的分离纯化具有特别重要的意义。众所周知，生物体中许多大分子化合物具有与其结构相对应的专一分子可逆结合的特性。把与目的产物有特异亲和力的生物分子固定化后作为固定相，当含有目的产物的混合物（流动相）流经此固定相时，即可把目的产物从混合物中分离出来。

第8题：

反渗透膜结垢的原因是什么？如何避免膜结垢？

正确答案: 膜结垢是由于浓水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺等微溶盐，逐渐被浓缩并超过了溶度积而沉淀析出的结果。
为避免上述情况的发生，一般采取：
1、降低系统回收率，避免超过溶度积；
2、加阻垢剂；
3、加盐酸或硫酸降低碱度等措施来避免膜结垢。

第9题：

简述反渗透膜和纳滤膜的分离原理、分离对象和分离范围。

正确答案: 反渗透膜
原理：反渗透过程主要是根据溶液的吸附扩散原理，以压力差为主要推动力的膜过程。在浓溶液一侧施加1000-10000kPa的外加压力，当此压力大于溶液的渗透压时，就会迫使浓溶液中的溶剂反向透过孔径为0.1-1nm的非对称膜流向稀溶液一侧，这一过程叫反渗透。反渗透过程主要用于低分子量组分的浓缩、水溶液中溶解的盐类的脱除等。
对象：反渗透膜式从水溶液中除去尺寸为3-12A的溶质的膜分离技术，即溶液中除H+ 、OH- 以外的其它无机离子及低分子有机物不可能通过膜，所以，反渗透用于水的脱盐。
应用：
1、水处理、化学工业、医药工业、食品加工工业、纤维加工工业、表面处理、钢铁、机械工业。
2、电子工业超纯水的制造
3、低分子有机物水溶液的浓缩。
纳滤膜
原理：纳滤膜是在渗透过程中能截留大于95%的最小分子约为1nm（不对称微孔膜平均孔径为2nm）的膜。原理与反渗透基本相同，但纳滤有其特殊的分离功能。对象：纳滤能部分脱盐而非全部，对相对分子质量为200-500的有机物及胶体可以完全脱除。
应用：纳滤可以将高价、低价盐有区别地截留并部分保留水中有益的离子，对有机物完全截留，如糖、氨基酸与盐的适当分离以及染料与盐的分离等。

第10题：

液相色谱法有几种类型？它们的保留机理是什么？在这些类型的应用中，最适宜分离的物质是什么？

正确答案: 液相色谱法的类型有：液—液分配色谱法、化学键合色谱法、液—固色谱法、离子交换色谱法、离子对色谱法、空间排阻色谱法等。
其中
（1）液—液分配色谱法保留机理是：试样组分在固定相和流动相之间的相对溶解度存在差异，因而溶质在两相间进行分配。分配系数越大，保留值越大；适用于分离相对分子质量为200到2000的试样，不同官能团的化合物及同系物等。
（2）化学键合色谱法保留机理和最适宜分离的物质与液—液分配色谱法相同。
（3）液—固色谱法保留机理是：根据物质吸附作用不同来进行分离，作用机制是溶质分子和溶剂分子对吸附剂活性表面的竞争吸附。如果溶剂分子吸附
性更强，则被吸附的溶质分子相应的减少；适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有不同官能团的化合物和异构体有较高的选择性。
（4）离子交换色谱法保留机理是：基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些离子对交换剂具有不同亲和力而将它们分离；适用于凡是在溶剂中能够电离的物质
（5）离子对色谱法保留机理是：将一种（或多种）与溶质分子电荷相反的离子加到流动相中，使其与溶质离子结合形成疏水型离子化合物，从而控制溶质离子的保留行为；适用于各种强极性的有机酸，有机碱的分离分析。
（6）空间排阻色谱法保留机理是：类似于分子筛作用，溶质在两相之间按分子大小进行分离，分子太大的不能今年、进入胶孔受排阻，保留值小；小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中，保留值大；适用于分子量大的化合物（如高分子聚合物）和溶于水或非水溶剂，分子大小有差别的试样。

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