反滲透的傳質機理是什麼

① 膜分離的介紹

膜分離是在20世紀初出現，20世紀60年代後迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由於兼有分離、濃縮、純化和精製的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易於控制等特徵，因此，目前已廣泛應用於食品、醫葯、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。

② 化學：在硝化反應過程中，有一個詞叫「傳質」

傳質是以質量傳遞為主要理論基礎、用於各種均相混合物分離的單元操作。氣液兩相間的傳質強度取決於分子與湍流的擴散速度，可以用一般傳質公式表示： u=dG／dt=KF·△C
其中： u：傳質速度，可用在t時間內從氣相傳入液相的臭氧量G確定，即dG／dt。
K：傳質系數，
F：氣相與液相的接觸表面積，
△C傳質過程中的動力，
可用臭氧在實際情況下與平衡時的濃度差決定(即水中臭氧濃度與臭氧源中臭氧濃度差別越大，傳質速度越大)。早在公元前，人們就知道從礦石中提取金屬和從植物中提取葯物的方法，這些是傳質分離過程最早的應用。在近代化學工業的發展過程中，傳質分離過程起了特別重要的作用。例如：經傳質分離製得純凈的氮氫混合氣,使合成氨的工業生產成為可能;將原油分離製得各種燃料油、潤滑油和石油化工原料，後者是石油化工的基礎；同樣，沒有分離提純製得高純度的乙烯、丙烯、丁二烯、氯乙烯等單體，就不可能生產出各種合成樹脂、合成橡膠和合成纖維。幾乎沒有一個化工生產過程是不需要對原料或反應產物進行分離和提純的。用來作為傳質分離裝置的高聳塔群是化工廠最醒目的標志，而且傳質分離過程的應用不限於化學工業的范圍，例如核工業用各種分離方法提取核燃料，並對其廢棄物進行後處理。可以說在現代生活中，從太空梭到核潛艇、從生物化工到環境保護，都離不開對混合物的分離。
按物理化學原理，工業常用的傳質分離操作可分為平衡分離過程和速率分離過程兩大類：
平衡分離過程 藉助分離媒介（如熱能、溶劑和吸附劑），使均相混合物系統變成兩相系統，再以混合物中各組分在處於相平衡的兩相中不等同的分配為依據而實現分離。根據兩相的狀態可分為：①氣（汽）液傳質過程，如蒸餾、吸收等；②液液傳質過程，如萃取；③氣（汽）固傳質過程，如吸附、色層分離、參數泵分離等；④液固傳質過程，如浸取、吸附、離子交換、色層分離、參數泵分離等。
平衡時組分在兩相中的濃度關系，可以用相平衡比（或分配系數）Ki表示：
式中yi和xi分別表示組分i在兩相中的濃度。對於x和y相的命名，按習慣把吸收、蒸餾中的氣相或汽相稱為y相，把萃取中的萃取液作為y相。一般說,相平衡比取決於兩相的特性以及物系的溫度和壓力。i和j兩個組分的相平衡比Ki和Kj之比值稱為分離因子αij：
在某些傳質分離過程中，分離因子往往又有專門名稱。例如：在蒸餾中稱為相對揮發度；在萃取中稱為選擇性系數。一般將數值大的相平衡比Ki作分子,故αij大於1。只要兩組分的相平衡比不相等（即αij≠1），便可採用平衡分離過程加以分離，αij越大就越容易分離。大多數系統的相平衡比和分離因子都不大，一次接觸平衡所能達到的分離效果很有限，需要採取多級逆流操作來提高分離效果。為適應各種不同的系統以及操作條件和分離要求，要相應地使用多種不同類型的傳質設備。
速率分離過程 在某種推動力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，有時在選擇性透過膜的配合下，利用各組分擴散速度的差異實現組分的分離。這類過程所處理的原料和產品通常屬於同一相態，僅有組成上的差別。速率分離方法可分為：①膜分離，如超過濾、反滲透、滲析和電滲析等。②場分離，如電泳、熱擴散、超速離心分離等。
膜分離與場分離的區別是：前者用膜分隔兩股流體，後者則是不分流的。不同類型的速率分離過程，分別應用不同的設備，並採用不同的方法進行設計計算和操作控制。
展望 傳質分離過程中的蒸餾、吸收、萃取等一些具有較長歷史的單元操作已經應用很廣，並進行過大量的研究，積累了豐富的操作經驗和資料。但在進一步深入研究這些過程的機理和傳質規律，開發高效的傳質設備,研究和掌握它們的放大規律,改進設備的設計計算方法等方面，仍有許多工作要做。傳質分離過程的能量消耗,常構成單位產品能耗的主要部分,因此降低傳質分離過程的能耗，受到普遍重視。膜分離和場分離是一類新型的分離操作，在處理稀溶液和生化產品的分離、節約能耗、不污染產品等方面，已顯示出它們的優越性。研究和開發新的分離方法，各種分離方法聯合使用以提高效益，以及利用化學反應來進行分離等都是很值得重視的發展方向。

③ 膜技術練習題（求高手解）

接上

單選填空
1透析膜是（ ）膜。
疏水膜 荷電膜 親水膜 離子交換膜
2 透析過程的推動力（ ）。
壓力差 濃度差 速率差 電位差
3. 人工腎是（ ）膜過程。
膜吸收 超濾 透析 膜萃取
4. 蛋白質脫鹽可以採用 （ ）。
超濾 微濾 透析 膜生物反應器
5.電滲析採用的膜是（ ）。
疏水膜 荷電膜 親水膜 離子交換膜
6. 電滲析過程的推動力是（ ）。
壓力 范德華力 濃度差 直流電場
7. 電滲析的主要應用領域（ ）。
苦鹹水淡化 血液透析 共沸精餾 氫氣回收
8. （ ）不能進行脫鹽。
反滲透 離子交換 電滲析 超濾
9. 滲透汽化是以（ ）推動力。
壓力差 組分的蒸汽壓差 濃度差 電位差
10. 滲透蒸發採用（ ）膜。
疏水膜 透析 親水膜 離子交換膜
11.（ ）不是提高滲透蒸發推動力的方法。
低壓側抽真空 低壓側冷凝 溶劑吸收 降低料液溫度
12. 共沸物分離可以採用（ ）過程。
超濾 透析 電滲析 滲透蒸發
13.膜分離過程是以（ ）性透過膜為分離介質，當膜兩側存在某種推動力時，把物質分開的過程。
溶解 選擇 滲透 擴散
14. 膜兩側的推動力不包括（ ）。
壓力差 濃度差 電位差 溫度差
15. 溶解-擴散模型解釋的氣體透過膜的控制步驟 是（ ） 。
氣體與膜的接觸 氣體在膜表便的解吸 氣體在膜表面的溶解 氣體在膜內的擴散
16 （ ）不是典型的氣體分離膜的材質。
聚碸 聚醯亞胺 聚丙烯 聚二甲基硅氧烷
17. 原料氣與透過氣的三種流型中，逆流可獲得最大的分離效果，因為其( ).
剪切力最小 濃差極化嚴重 平均推動力最大 流動阻力最小
18. 以一選擇透過溶劑的膜將溶劑與溶液分開，左側為溶劑，右側為溶液，（ ）是反滲透。
右側溶劑向左側傳遞 左側溶劑向右側傳遞 右側溶質向左側傳遞 左側溶質向右側傳遞
19. 反滲透傳質機理可以用「優先吸附-毛細孔流動」模型解釋，該模型認為反滲透膜材料為（ ）。
荷電膜 疏水膜 離子交換膜 親水摸膜
21. 超濾和微濾是利用膜的篩分性質以（ ）為傳質推動力。
滲透壓 壓力差 擴散 靜電作用
22. 超濾和微濾的通量（ ）。
與壓力成反比與料液粘度成正比 與壓力成正比與料液粘度成正比
與壓力成正比與料液粘度成反比 與壓力成反比與料液粘度成反比
23. 溶質的相對分子質量相同時，（ ）分子的截留率最大。
線狀 球形 帶有支鏈 網狀
24. 溶質的相對分子質量相同時，（ ）分子的截留率較低。
線狀 球形 帶有支鏈 網狀
25. 兩種以上溶質共存時與單一溶質存在的截留率相比要（ ）.
高 低 無變化 低很多
26. 當pH（ ）溶質在膜表面形成的凝膠極化層最大。
大於溶質等電點 小於溶質等電點 等於等電點 等電點附近
27. 真實截留率和表觀截留率在（ ）時相等。
出現濃差極化 不存在濃差極化 料液濃度很大 料液濃度很低
28. 菌體分離可以選擇____。
A 超濾 B 反滲透 C 微濾 D 電滲析
29. 孔徑越大的微濾膜，其通量____。
A 下降速度越快 B 下降速度越慢 C 上升速度越快 D 上升速度越慢
30膜表面的流速增大,則____。
A 濃度極化減弱，截留率增加 B 濃度極化減弱，截留率減小
C 濃度極化增強，截留率增加 D 濃度極化增強，截留率減小
孔徑越大的微濾膜，其通量____。
A 下降速度越快 B 下降速度越慢 C 上升速度越快 D 上升速度越慢
2.納濾膜截留的分子為納米級而得名，一般可截留______。
A. 單價離子 B. 二價離子 C. 三價離子 D. 分子
3．_____過程可以用「孔模型」解釋其傳質機理。
A．氣體分離 B．超濾 C．反滲透 D．納濾
4．從製作成本和裝填密度的角度考慮，選擇_______組件是適宜的。
A．卷式 B．中空纖維 C．毛細管式 D．平板式
5．反滲透的前處理通常需要加FeCl3 進行絮凝，目的是去除水中的______。
A．膠體 B．金屬氧化物 C．微生物 D．有機污染物
6．膜過程中動力消耗最大的是______過程。
A．納濾 B．氣體分離 C．微濾 D．反滲透
10．聚丙烯中空纖維膜採用_______制備。
A．相轉化法 B．溶液澆鑄法 C．熔融擠壓法 D．濕紡

反滲透的分離對象主要是（ ）親和結合作用消失。
A．離子 B．大分子
C．粒子 D．小分子
23．超濾膜主要用於（ ）的分離。
A．菌體 B．細胞
C．電解質溶液 D．不含固形物
24．微濾主要用於（ ）的分離。
A．懸浮物 B．不含固形物
C．電解質溶液 D．蛋白質脫鹽
．透析主要用於（ ）。
A．蛋白質脫鹽 B．細胞分離
C．懸浮液分離 D．大分子物質分離
27．除去發酵液中的熱原可選用（ ）。
A．超濾 B．微濾
C．反滲透 D．電滲析
28．蛋白質的回收與濃縮可選用（ ）。
A．超濾 B．微濾
C．反滲透 D．電滲析
29．孔徑越大的微濾膜通量（ ）。
A．下降速度越快 B．下降速度越慢
C．上升速度越快 D．上升速度越慢
32．當壓力較低膜面尚未形成濃差極化時，通量與壓力成（ ）。
A．正比 B．反比
C．對數關系 D．指數關系
33．當壓力逐漸增加，膜面形成濃差極化時，通量（ ）。
A．增加放緩 B．下降
C．維持不變 D．達到極大值
34．欲使溶質濃度高的一側溶液中的溶劑透過溶質低的一側時，在溶質濃度高的一側（ ）。
A．施加壓力大於滲透壓 B．施加壓力小於滲透壓
C．施加壓力等於滲透壓 D．減壓

④ 水分子是怎樣透過反滲透膜的

形成氫鍵模型
膜的表面很緻密，其上有大量的活化點，鍵合一定數目的結合水，這種水已失去溶劑化能力，鹽水中的鹽不溶於其中。進料中的水分子在壓力下可與膜上的活化點形成氫鍵而締合，使該活化點上其他結合水解締下來，該解締的結合水又與下面的活化點締合，使該點原有的結合水解締下來，此過程不斷地從膜面向下層進行，就是以這種順序型擴散，水分子從膜面進入膜內，最後從底層解脫下來成為產品水。而鹽是通過高分子鏈間空穴，以空穴型擴散，從膜面逐漸到產品水中的，但該模型缺乏更多的關於傳質的定量描述。
Donnan平衡模型
膜為固定負電荷型，據電中性原理及膜和溶液中離子化學位平衡，一般認為藉助於排斥同離子的能力，荷電膜可用於脫鹽，一般只有稀溶液，在壓力下通過荷電膜時，有較明顯的脫鹽作用，隨著濃度的增加，脫鹽率迅速下降。二價同離子的脫除比單價同離子好，單價同離子的脫除比二價反離子的好。該理論以Donnan平衡為基礎來說明荷電膜的脫鹽，但Donnan平衡是平衡狀態，而對於在壓力下透過荷電膜的傳質，還不能從膜、進料及傳質過程等多方面來定量描述。
除上述模型，許多學者還提出不小另外的模型，如脫鹽中心模型，表面力-孔流模型，有機溶質脫鹽機理等

⑤ 水分子直徑是0.4納米,大於重金屬離子的直徑,飲水機所宣傳的反滲透膜如何過濾重金屬

你可能存在2個誤區,其一金屬離子在水溶液中大部分都不是單獨的離子,而是水合金屬離子（版多個水分子合1個金屬離子呀）,所以你不要以為「怎麼可能過濾了大的水分子而權截留下小的金屬離子」.
其二反滲透膜其過濾作用只是一個方面,另外一個重要方面是膜是有選擇性的,選擇性的依據不只是分子大小,還有膜表面的溶解-擴散和優先吸附-毛細孔流等.
從反滲透過程的傳質機理及模型來說,主要有三種模型學說：
一、現象學模型二、溶解-擴散模型 三、優先吸附-毛細孔流模型 四、摩擦模型 五、孔道模型
這5個模型都有不好解釋的地方,都不是很完善.
你可以看看《膜分離技術基礎》《反滲透過程的傳質機理及模型》

⑥ 液膜傳質機理有哪幾種形式

溶質透過液膜的遷移過程，可以根據膜相中是否加入流動載體而分為促進遷移I型或促回進遷移II型傳質答。
促進遷移I型傳質，是利用液膜本身對溶質有一定的溶解度，選擇性地傳遞溶質
促進遷移II型傳質，是在液膜中加入一定的流動載體（通常為此溶質的萃取劑），選擇性地與溶質在界面處形成絡合物，然後此絡合物在濃度梯度的作用下向內相擴散，至內相界面處被內相試劑解絡（反萃），解離出溶質載體，溶質進入內相而載體則擴散至外相界面處再與溶質絡合。這種形式，更大地提高了液膜的選擇性及應用范圍

⑦ 反滲透原理的技術基礎

滲透膜早已存在於自然界中，但直到年，Nollet發現水能自然的擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，人類才發現了滲透現象。
自然的滲透過程中，溶劑通過滲透膜從低濃度向高濃度部分擴散;而反滲透是指在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑透過膜向稀溶液中擴散，具有這種功能的半透膜稱為反滲透膜，也稱RO(Reverse Osmoses)膜。
世界上從反滲透過程的傳質機理及模型來說，主要有三種學說：
1、溶解-擴散模型
Lonsdale等人提出解釋反滲透現象的溶解-擴散模型。他將反滲透的活性表麵皮層看作為緻密無孔的膜，並假設溶質和溶劑都能溶於均質的非多孔膜表面層內，各自在濃度或壓力造成的化學勢推動下擴散通過膜。溶解度的差異及溶質和溶劑在膜相中擴散性的差異影響著他們通過膜的能量大小。其具體過程分為：第一步，溶質和溶劑在膜的料液側表面外吸附和溶解；第二步，溶質和溶劑之間沒有相互作用，他們在各自化學位差的推動下以分子擴散方式通過反滲透膜的活性層；第三步，溶質和溶劑在膜的透過液側表面解吸。
在以上溶質和溶劑透過膜的過程中，一般假設第一步、第三步進行的很快，此時透過速率取決於第二步，即溶質和溶劑在化學位差的推動下以分子擴散方式通過膜。由於膜的選擇性，使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質的滲透能力，不僅取決於擴散系數，並且決定於其在膜中的溶解度。
溶劑和溶質在膜中的擴散服從Fick定律，這種模型認為溶劑和溶質都可能溶於膜表面，因此物質的滲透能力不僅取決於擴散系數，而且取決於其在膜中的溶解度，溶質的擴散系數比水分子的擴散系數要小得多，因而透過膜的水分子數量就比通過擴散而透過去的溶質數量更多。
2、 優先吸附—毛細孔流理論
當液體中溶有不同種類物質時，其表面張力將發生不同的變化。例如水中溶有醇、酸、醛、脂等有機物質，可使其表面張力減小，但溶入某些無機鹽類，反而使其表面張力稍有增加，這是因為溶質的分散是不均勻的，即溶質在溶液表面層中的濃度和溶液內部濃度不同，這就是溶液的表面吸附現象。當水溶液與高分子多孔膜接觸時，若膜的化學性質使膜對溶質負吸附，對水是優先的正吸附，則在膜與溶液界面上將形成一層被膜吸附的一定厚度的純水層。它在外壓作用下，將通過膜表面的毛細孔，從而可獲取純水。
3、 氫鍵理論
在醋酸纖維素中，由於氫鍵和范德華力的作用，膜中存在晶相區域和非晶相區域兩部分。大分子之間存在牢固結合並平行排列的為晶相區域，而大分子之間完全無序的為非晶相區域，水和溶質不能進入晶相區域。在接近醋酸纖維素分子的地方，水與醋酸纖維素羰基上的氧原子會形成氫鍵並構成所謂的結合水。當醋酸纖維素吸附了第一層水分子後，會引起水分子熵值的極大下降，形成類似於冰的結構。在非晶相區域較大的孔空間里，結合水的佔有率很低，在孔的中央存在普通結構的水，不能與醋酸纖維素膜形成氫鍵的離子或分子則進入結合水，並以有序擴散方式遷移，通過不斷的改變和醋酸纖維素形成氫鍵的位置來通過膜。
在壓力作用下，溶液中的水分子和醋酸纖維素的活化點——羰基上的氧原子形成氫鍵，而原來水分子形成的氫鍵被斷開，水分子解離出來並隨之移到下一個活化點並形成新的氫鍵，於是通過一連串的氫鍵形成與斷開，使水分子離開膜表面的緻密活性層而進入膜的多孔層。由於多孔層含有大量的毛細管水，水分子能夠暢通流出膜外。

⑧ 用水吸收空氣中的氨的傳質過程為氣膜控制么

雙膜理論（two-film theory），是一經典的傳質機理理論，於1923年由惠特曼（W.G.Whitman）和劉易斯（L.K.Lewis）提出，作為界面傳質動力學的理論，該理論較好地解釋了液體吸收劑對氣體吸收質吸收的過程。理論論點氣體吸收是氣相中的吸收質經過相際傳遞到液相的過程。當氣體與液體相互接觸時，即使在流體的主體中已呈湍流，氣液相際兩側仍分別存在有穩定的氣體滯流層（氣膜）和液體滯流層（液膜),而吸收過程是吸收質分子從氣相主體運動到氣膜面，再以分子擴散的方式通過氣膜到達氣液兩相界面，在界面上吸收質溶入液相，再從液相界面以分子擴散方式通過液膜進入液相主體。針對氣體吸收傳質過程，雙膜理論的基本論點如下： 雙膜理論示意圖1、相互接觸的氣、液兩相流體間存在著穩定的相界面，界面兩側各有一個很薄的停滯膜，相界面兩側的傳質阻力全部集中於這兩個停滯膜內，吸收質以分子擴散方式通過此二膜層由氣相主體進入液相主體；2、在相界面處，氣、液兩項瞬間即可達到平衡，界面上沒有傳質阻力，溶質在界面上兩相的的組成存在平衡關系，即所需的傳質推動力為零或氣、液兩相達到平衡。3、在兩個停滯膜以外的氣、液兩相主體中，由於流體充分湍動，不存在濃度梯度，物質組成均勻。溶質在每一相中的傳質阻力都集中在虛擬的停滯膜內。根據雙膜理論，氣、液相界面附近的濃度分布如右圖所示。望採納~謝謝~！！

⑨ 什麼是納濾膜元件

納濾膜是膜分離的一個新領域，其分離特性介於反滲透和超濾之間，容許專某些無機鹽（尤其是一價鹽離子屬）及有機溶劑部分或全部通過，具有反滲透和超濾無法替代的作用。超濾膜為多孔膜，傳質過程以粘性流為主。反滲透和納濾為無孔膜，傳質機理為溶解-擴散方式。納濾膜的特徵是膜本體帶有電荷性，在很低壓力下仍具有較高的脫鹽性能，截留分子量數百的膜可脫出無機鹽。納濾膜可用來軟化水和水中的有害物質。
納濾（NF)是近10年來發展相當快的一種膜技術，在水處理領域的應用預計近些年會有較大發展。