膜分离技术与现代油水分离技术的简介

膜分离技术与现代油水分离技术的简介

摘要

膜分离技术是一项新兴的高效分离浓缩技术，分离纯化产品效果较好。随着现代工业技术的不断发展，油水分离技术也得到广泛应用。本文对膜分离技术和油水分离技术的分离机理、特点、种类进行了综述，并对分离技术的研究进展及其在各个方面分离纯化的应用现状进行了归纳，同时指出了该技术目前存在的问题并对其前景进行了展望。

关键词：膜分离技术，油水分离技术

Abstract

Membrane separation technology was a new and highly efficient separation, concentration technology of separation and purification of products，good effect. With the continuous development of modern industrial technology, oil and water separation technology has been widely used. In this paper, the mechanism of membrane separation technology and oil-water separation technology, characteristics, types were reviewed, the separation and its research progress in various aspects of the application of separation and purification were summarized，and the existing problems and prospect were pointed out．

Key word：membrane separation technology，oil and water separation

一、膜分离技术简介

1.原理

膜分离技术是一种使用半透膜分离方法，其分离原理是依据物质分子尺度的大小，借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。现已应用的膜过程有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等，其中在食品工业中常用的有微滤、超滤和反渗透三种。

2.特点

膜分离技术具有如下特点：

(1)膜分离技术是一种节能技术，膜分离过程不发生相变化。

(2)膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离过程，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品分离、浓缩、精制等。

(3)膜分离技术适用分离范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级等都有其用武之地，其关键在于选择不同的膜类型。

(4)膜分离技术由于只是以压力差作为驱动力。因此，该项技术所采用装置简单，操作方便。

3.膜分离技术在微生物制药中的应用

多数抗生素的分子量在300—1200范围，存在于胞外，从发酵液中提取。传统提取方法主要有：吸附法、溶剂萃取法、离子交换法和沉淀法。各种方法各有特点，但工艺往往都十分繁杂，所需时间长，易变性失活，需消耗大量的原料、能耗高、回收率低、废水污染严重且处理难度大[1]。膜分离过程作为一门新型的分离、浓缩、提纯及净化技术，具有节能，不破坏产品结构、少污染、操作简单、可在常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同分离机制，适于不同对象和要求。由于其特别适合用于热敏性物质的分离，在食品加工、医药等领域有其独特的实用性。用于微生物药物分离和纯化中的膜分离技术主要涉及微滤、超滤、纳滤、液膜分离和反渗透等。

4.膜分离技术在现代中药提取制剂工艺中的应用

微滤技术在中药提取工艺中的应用中，用孔径为0.21 mm的无机陶瓷膜对多种根及根茎类中药提取液进行微滤，证明无机陶瓷膜对中药水提液具有较好的澄清除杂作用[2]。用陶瓷微滤膜与醇沉法对照处理两种水提液，除杂率及有效成分得滤与醇沉法接近[3]。用陶瓷微滤膜与大孔吸附树脂联用精制苫苫卞抒液，其总黄酮吸附率与除杂率均优于醇沉大孔树脂法[4-5]。

5.膜分离在其他方面的应用

膜分离技术在其他各个方面都有广泛的应用。在食品机械方面，用牛奶制干酪，分离后得到乳清，其中含不少可溶蛋白质、矿物质等营养物质，但也含大量的难消化的乳糖[6]。用超滤法回收其中的蛋白质，可使蛋白质含量从3％增加到50 ％以上，甚至高达80％。膜分离技术在无水乙醇生产中也有应用[7]。

6.结语

膜分离是一种应用很广泛的技术，为了使工业大生产提高产品质量，降低成本，缩短处理时间，今后的研究趋势将是分离技术的高效集成化。目前膜分离技术在各个方面的应用研究很活跃。影响膜分离在实际操作中迅速应用发展的主要障碍是膜的污染、堵塞。原料液的粘度很高，使膜通量衰减严重，无法继续分离，更不用说投入工业化大生产。要实现生物制品提纯的规模性应用，还要取决于相关方面的发展，如膜污染机制研究，性能优良、抗污染膜材料的研究。多种类型的膜分离技术在生化产品应用中协同发展，超滤、纳滤、微滤技术联用，取长补短，实行多级分离是发展的趋势。

二、现代油水分离技术简介

进人新世纪以来，油水分离技术已在石油化工、污水处理、食品工程等多个领域得到广泛应用。而由于油水混合状态、油水含量、油水混合液中所含的有机物种类、油水分离对象等多种因素的不同，导致油水分离难度变得越来越大，单一油水分离技术已不能满足现代工业发展和环境保护的需求，基于不同工作原理的多种油水分离技术随之而生，且为满足不同环境、目的以及处理效果的需求，应针对不同的对象采用不同的油水分离技术。

1.物理分离法

物理分离法是最早的油水分离法，应用领域较广，其优点是不会给油水混合液带来新的污染和杂质，不足之处在于油水分离效果不够彻底，油水分离时间长，设备占地面积大。

(1)重力法分离原理

重力分离法是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现水珠、悬浮物与油分离[8]。该方法是一种传统的实现油水分离的物理方法。对游离水有效，脱除乳化水的效果取决于油品的破乳化性能，不能脱除溶解水。

重力法油水分离技术的工作原理是建立在“浅池原理”和Stokes定律基础上开发而来的[9]。浅池原理为粒径一定的分散相液滴在连续相中的浮升或沉降的分离效率与两相流体的密度差、连续相流体的粘度、浮升面积以及单位时间的处理量有关，而与浮升高度无关[10]。同时，对一定粒径的液滴而言，在层流条件

下，液滴浮升符合斯托克斯定律，则有油滴的理论脱除效率可表示为：

分析得出，能够提高油水重力分离效率的方法有：增大油水两相间的密度差；增大浮升液滴的直径；增大油滴的浮升面积；降低水相粘度等。

(2)应用实例

重力分离法的典型实例是重力分油槽，重力分油槽多用于含水润滑油的油水分离处理，其工作原理如图l所示。缓慢地从a口向槽内注油水混合液，混合液从隔墙的开口处b进入油槽。在流动过程中，由于重力的作用，油中的杂质和水分将自行沉淀被分离出来，我们就可以连续的从右边隔墙的上口C得到洁净的滑油，而从下口d不断流出分离出来的水分。

图1 重力分油槽工作原理图

(3)研究现状

重力分离法是最早出现的油水分离技术，其虽然受到设备占地面积大及分油时间长等不利因素的影响，但因分离过程无需外加动力，不消耗药剂，无二次污染，运行维护费用低等诸多优点，使得该技术的研究还在不断的深入拓展。孙治谦等[11-12]在研究油水重力分离过程油滴浮升规律中发现，重力沉降区域内流场相对平稳，油相相对浓度多集中于0.4 ～0.6，浮油和大粒径的分散油已基本浮升至顶部油层得到分离，而小粒径的乳化油滴在浮力作用下平稳缓慢浮升。张继坦等[13]研制了重力分离装置与冷却水循环散热水池匹配系统，并将该系统用于分离柴油机产生的油水混合液，实现了油水自动分离。现代油水分离技术中研发和应用单一重力分离技术的科研机构或领域越来越少，重点是将重力分离法与其他分离技术相结合而形成的复合分离技术。

2.化学分离法

(1)原理

现代油水分离技术中除了物理分离法，还有化学分离法也起到非常关键的作用。化学分离法是通过向油水乳状液中加入能够破坏稳定乳状液的化学剂（破乳化剂），以打破油滴在水相中或水滴在油相中稳定悬浮的状态，实现油滴或水滴的快速聚结，最终完成油水分离的方法。

对W/O型的油水分散体系进行油品净化，其实质是乳化油破乳化的过程，对乳状液进行破坏的化学剂统称为破乳剂。

(2)W/O型乳状液

W/O型乳状液主要是油（如石油、汽轮机油、液压油、齿轮油等）在开发、运输或使用过程中混入水份而形成的乳化油。目前，国内外通常用于润滑油的破乳化剂有环氧丙烷二胺缩聚物国内代号T1001）或高分子聚醚（DL32，KR12）等。吕崖等[14]在研究DL32破乳剂对船用油油水界面的影响中指出，含大量添加剂的船用油分水性能差的主要原因是添加剂分子吸附于油水界面，形成坚固的界面膜，阻碍了液滴的聚结；加入新型破乳剂DL32后，船用油分水性能得到明显的改善，破乳剂分子能强烈吸附于界面，形成不坚固的破乳剂界面膜，易于破碎，实现乳化油破乳化。王建华等[15]将T1001和DL32作为破乳剂，研究汽轮机油乳化与破乳机制，结果表明，加入破乳剂后，体系的表界面张力进一步降

低，破乳剂具有比防锈剂更强的表面活性，将乳化剂从油水界面顶替下来，形成新的界面膜，且新形成的界面膜强度较低，碰撞过程中液滴发生破裂，油水分离，发生破乳。该科研团队又采用含氢双封头与烯炳基聚氧乙烯聚氧丙烯醚合成一种新型聚醚与硅氧烷共聚物类汽轮机油破乳剂[16-17]，分别用搅拌法和蒸汽法评价其破乳化性能，结果表明，合成的新型破乳剂在较低添加量时就显示出非常优异的破乳化性能，其破乳化性能明显优于其他同类产品，且空气释放值和抗泡沫性也能满足标准要求。Wanli Kang[18]等将酚醛树脂聚氧乙烯、聚环氧丙烷、聚环氧丙烷聚合物作为破乳化剂，通过表征油水界面性质，研究合成水与原油的乳状液的破乳化性，结果表明，当加入破乳化剂后，界面弹性降低了油膜的厚度和油膜存在时间以及强度；当油膜厚度达到临界值，油膜发生破裂；界面弹性随破乳化剂用量增加而降低，当破乳化剂到达一定剂量后，界面弹性将不再下降；脱水率与界面弹性有关，当不同破乳化剂混合后，界面弹性越低，脱水率越高。Hikmeat[19]也认为随着破乳化剂用量增加，水的分离率也增加，且分水率与破乳化剂的组成关系密切。

(3)结语

无论是物理分离法，还是化学分离法都有其优点和局限性，适用范围各不相同，如果只采用一种分离方法，很多时候难以达到理想效果。实际使用过程中应针对不同的情况进行复配使用，以确定合适的油水分离方法。我国的油水分离技术与西欧和北美还存在一定差距，导致这种差距的原因复杂而繁多，分离方法单一、化学试剂种类稀少是重要原因。以物理分离法和化学分离法为基础，有机整合，深入研发新技术、新产品、新设备，可显著改善油水分离效果，提升油水分离率，降低经济损耗，推动油水分离技术的突破与创新，起到节能减排的作用。总之，正确运用油水分离技术，可提高油水分离率，降低成本、提升处理量。随着科技不断发展，人类对低碳经济、循环经济、绿色经济要求的不断提高，合理运用油水分离技术将会在石油、化工等多个领域显示出举足轻重的地位。

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膜过滤技术及其应用范围介绍

膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。

一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。

膜分离技术的介绍及应用讲解

题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日

目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)

一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液

膜分离技术

水的深度处理工艺综述 人类对膜的认识是从自然界中存在的膜开始的，到现在，各种人工合成膜已成为了我们生活中不可或缺的一部分。其种类繁多，作用也千差万别，但他们具有一个共同的特点-选择透过性。 水的膜技术的应用开始于20世纪60年代，最早使用反渗透膜进行海水淡化。其后膜技术得到了迅速发展，并被众多领域应用。自用于反渗透脱盐后，又开发出纳滤、超滤和微滤技术，这些不同的膜都有其独特的性能，可满足不同的处理要求。 1定义 膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。 膜分离是指在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性能，达到分类混合物（如溶液）中离子、分子以及某些微粒的过程。与传统过滤器的最大不同是，膜可以在离子或分子范围内进行分离，并且该过程是一种物理过程，不需发生相变化和添加助剂。在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法，称为膜分离。 膜分离是用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作推动力，对双组份或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜分离可以用于液相和气相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系等。 分离溶质时一般叫渗析，分离溶剂时一般叫渗透。 2分类与特点 膜可以是固态的，也可以是液体甚至是气态的。膜可以是均相的或非均相的，对称的或非对称的，可以是带电的或中性的，而带电膜又可以是带正电或带负电的，或二者兼而有之。膜可以是具有渗透性的，也可以是具有半渗透性的，但不能是完全不透过性的。目前使用的分离膜绝大多数是固相膜。由于膜材料的种类非常丰富，制备条件也多种多样，一般来说膜的分类有以下几种： （1）按分离机理：反应膜、离子交换膜、渗透膜等； （2）按膜的形态：均质膜和非对称膜；

膜分离技术及其研究

摘要 膜分离技术是指在某种驱动力的作用下利用膜对混合物中各组分的选择透过性的差异实现物质分离的技术。膜分离技术的驱动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。膜分离现象中的物质迁移现象是一种不可逆的传质过程。膜分离现象早在250多年以前就被发现但是膜分离技术的工业应用是在20世纪60 年代以后。 中国的膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的数十年来取得了长足的进步。目前中国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术从材料的应用到产品的开发等方面。经过20年的努力中国在膜分离技术的研究开发方面已涌现出一批具有实用价值接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲中国的膜分离技术和世界先进水平相比还有不小的差距还有待于进一步研究开发。

1 膜分离技术概述 1.1 膜分离技术 目前己经深入研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化和气体分离、膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放膜、仿生膜以及生物膜等过程。表 1 列出了工业应用膜过程的分类及其基本特性。 微滤是最早使用的膜分离技术是在压力差作用下进行的筛孔分离、使不溶物浓缩的过程主要用于滤除0.05~10um的悬浊物质颗粒。主要应用于截留颗粒物、液体澄清以及除菌。 超滤是在压力差作用下进行的筛孔分离过程。 纳滤是从水溶液中分离除去中小分子物质的过程( 分子量为300~500）其原理是在超滤和反渗透间提供了一种选择性媒介在浓缩有机溶质的同时也可脱盐。 反渗透是以压力差为推动力的膜分离过程渗透与反渗透都是通过半透膜来完成。 电渗析是在直流电作用下以电位差为推动力实现溶液的精制、纯化或淡化。 液膜是依据溶解、扩散等原理通过液相薄膜将两个组成不同而又互溶的溶液

膜分离的原理

膜分离的原理是什么? 何为纳滤膜？ 答：纳滤膜的透过物大小在1－10nm，科学家们推测纳滤膜表面分离层可能拥有纳米级（10nm以下）的孔结构，故习惯上称之为"纳滤膜"又叫"纳米膜"、"纳米管"。 纳滤膜净化原理？ 答：（1）溶解--扩散原理：渗透物溶解在膜中，并沿着它的推动力梯度扩散传递，在膜的表面形成物相之间的化学平衡，传递的形式是：能量=浓度o淌度o推动力，使得一种物质通过膜的时候必须克服渗透压力。 （2）电效应：纳滤膜与电解质离子间形成静电作用，电解质盐离子的电荷强度不同，造成膜对离子的截留率有差异，在含有不同价态离子的多元体系中，由于道南（DONNAN）效应，使得膜对不同离子的选择性不一样，不同的离子通过膜的比例也不相同。 道南平衡：当把荷电膜置于盐溶液中会发生动力学平衡。膜相中的反离子浓度比主体溶液中的离子浓度高而同性离子的浓度低，从而在主体溶液中产生道南能位势，该能位势阻止了反离子从膜相向主体溶液的扩散和同性离子从主体溶液向膜的扩散。当压力梯度驱动水通过膜进同样会产生一个能位势，道南能位势排斥同性离子进入膜，同时保持电中性，反离子也被排斥。 三达纳滤膜具有哪些特点？ 答：①超低压力下工作（0.15Mpa的压力下就可以稳定工作）。 ②大通量供水。在普通的市政水压下就可以使用，水通量可达15m2／小时。 ③选择性离子脱除。在去除细菌、病毒、过量金属离子、低分子有机物、氟、砷等有害物质的同时，保留一定量钾、钠、钙、铁等对人体有益矿物质。 ④使用领域广。在淡水处理、工业废水处理、医药和食品领域都有广泛的应用。 如何保存纳滤膜？ 答：纳滤膜的保存目标是防止微生物在膜表布的繁殖及破坏，防止膜的水解，冻结及膜的收缩变形。前人就有微生物对膜性能的影响进行过多种试验，结果表明：不同的微生物对膜的性能产生不同的影响。防止膜的水解，对任何膜都很重要。温度和PH值是醋酸纤维素膜水解的两个主要因素。对芳香聚酰胺膜，PH值及水中游离氯的含量则是其水解的主要因素。纳滤膜的冻结在冬季运输过程中常常发生。经验表明膜的冻结使膜中的水分形成冰晶而使膜结构膨胀，造成膜的性能大幅度下降或破坏。膜的收缩变形，发生在湿态膜保存时的失水、及膜在与高深度溶液接触时膜中的水急剧向溶液中扩散。不同种类的纳滤膜，其保存方法不同。醋酸纤维素纳滤膜在干态时应避免阳光直接照射，要保存在荫凉、干燥的地方。保存温度以8～35℃。 三达纳滤膜用在水处理时与反渗透膜有什么区别？ 答：纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附，它具有敏锐的分子截留区，对不同物质能有目的地提纯或去除的优越分离效果。反渗透膜的滤分子量在100以下，只能过滤掉水中的水分子和气体。在相同的水质及环境下制水，纳滤膜所需的压力小于反渗透膜所需的压力。 三达纳滤膜与反渗透制水水质有何不同？ 答：经纳滤膜过滤后的自来水能脱除细菌、病毒、低分子有机物、重金属等物质，保留部分

膜分离技术及其应用_童汉清

膜分离技术及其应用 童汉清　海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘　要　针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词　膜分离技术　反渗透膜　超滤膜　微滤膜 0　前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1　反渗透膜及其应用 1.1　反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2　膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3　反渗透膜的应用 1.3.1　海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2　果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年

膜分离技术

膜分离技术 摘要：本文简要介绍了膜分离技术的概念、发展史、应用（主要是水处理方面），以及我国膜分离技术的进展和对未来的展望。 关键词：膜；膜分离技术；水处理 1、膜分离技术概述 用天然或人工合成的无机或有机薄膜, 以外界能量或化学位差为推动力, 对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法通称为膜分离法。 膜分离技术具有能耗低、操作简便、无化学副作用、无相变和无二次污染等优点, 是一种高效、节能的物理分离技术。膜分离技术已成为提高生产效率减少废物排放量和废物回收利用方面最具潜力的技术之一。 膜分离技术是近年来在全球迅速崛起的一项新技术, 近半个世纪以来, 膜分离技术得到了迅猛的发展。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法与传统的分离操作相比, 具有能耗低、分离效率高、无二次污染、工艺简单的优点。因此在苦咸水淡化、饮用水处理、食品工业、医药工业、石油化工工业、生物工程、核工业、环境工程等领域得到了广泛应用。作为一个环保的替代传统的分离过程,膜分离技术适合混合液体、气体和蒸气。[ 2] 2、膜分离技术的发展简史 膜分离技术的发展大致可分为3 个阶段, 1960年以前为奠定基础的阶段, 主要是进行膜分离科学基础理论的研究和初期的工业开发; 1960 年至1980年为发展阶段, 期间, 许多膜分离技术实现了工业化生产, 并得到了广泛应用; 1980 年至今为发展深化阶段, 主要是不断提高已实现工业化生产的膜分离技术水平, 解决了一些难度较大的膜分离技术问题,并开发出了许多新的膜分离方法。 3、膜分离技术的应用 目前现代膜工程代表一个的可能的方法实现过程强化战略,例如开发流程和方法旨在减少原材料利用率、能源消耗、生产成本,设备大小和垃圾生成膜工程已经是公认的全球的强大的工具来解决的一些主要问题工业化、人口密集的社会。膜生物反应器(MBR)在水处理、膜业务和集成膜系统在海水和微咸水脱盐是一些重要的情况膜工程是解决发挥主导作用淡水需求的情况在低成本和最低环境影响。在世界许多区域,传统的热海水淡化厂已经改变了使用膜过程,因为他们是10倍多积极有效的然后热选项;传统活性污泥植物已经变成了膜生物反应器由于它们的简洁(5倍多紧凑比传统的工厂),减少污泥生产,和相当程度的物理消毒。 渗透蒸发是另一个发达的膜技术,拥有巨大潜力的强化各种工业过程,例如打破共沸混合物和除去挥发性有机化合物(VOCs)中的含量从液体。此外,渗透蒸发和蒸汽渗透加上一个传统蒸馏塔提供了几个优势包括减少能源消耗,改善产品质量,避免夹带剂,使这种技术特别适用于接近沸腾或共沸混合物,大部分的工业应用关注脱水的溶剂(如:因为乙腈脱水中使用混合膜蒸馏过程导致总成本降低高达60%)。 天然气除湿和分离的空气组件是一些其他的例子中,膜技术已经应用在工业规模。相反,应用程序的膜接触器技术的选择性的蒸发废水回收从工业气体为了回收过程流因此最小化淡水需求,仍在研究7级以上报道的例子表明膜工程有范围更广的潜在的应用程序作为单位吗操作过程工程比其他任何可用的技术。膜操作可以用来进行分子分离、化学转换,质量和不同阶段之间的能量转移,显示一个更高的效率比传统的分离和反应装置操作。也有一些有趣的机会集成到现有工业。膜操作过程实现过程强化的好处。

膜分离技术及其原理的介绍

膜分离技术及其原理的介绍

人们对膜进行科学研究是近几十年来的事。反渗透膜是膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。其发展的历史大致为：20世纪30年代微孔过滤;40年代透析;50年代电渗析;60年代反渗透;70年代超滤和液膜;80年代气体分离;90年代渗透汽化。此外，以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程也日益得到重视和发展。 一、膜分离原理 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜，推动力也不同。目前已经工业化应用的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。 二、膜分离技术 反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大过程在技术上已经相当成熟，已有大规模的工业应用，形成了相当规模的产业，有许多商品化的产品可供不同用途使用。这里主要以反渗透膜和超滤膜为代表介绍一下。 反渗透膜(RO)

反渗透膜使用的材料，最初是醋酸纤维素(CA)，1966年开发出聚酰胺膜，后来又开发出各种各样的合成复合膜。CA膜耐氯性强，但抗菌性较差。合成复合膜具有较高的透水性和有机物截留性能，但对次氯酸等酸性物质抗性较弱。这两种材料耐热性较差，高温度大约是60℃左右，这使其在食品加工领域的应用中受到限制。 超滤膜(UF) 超滤膜也是使用CA做材料，后来各种合成高分子材料得以广泛应用。其材料多种多样，共同特点是具有耐热、耐酸碱、耐生物腐蚀等优点。 以上就是为大家介绍的全部内容，希望对大家有帮助。

新型膜分离技术的研究与发展(1)

膜分离技术的研究与发展 化学专业学生：刘洋 摘要：从现代化工和新技术发展的需求出发 ,论述了化工分离技术的重要性, 各新型分离技术的原理应用及发展现状, 并对当代化工新型分离技术的发展特点进行了探讨。 关键词: 新型分离技术 ; 膜分离 ; 集成过程; 应用 化工分离工程是高等学校化学工程及工艺专业的专业基础课和必修课，主要研究各种分离过程的原理与分离物系质量、热量、动量传递过程即设备内同时进行的物理变化和化学变化的基本规律，该门课程的开设不仅要求学生具备化工原理、物理化学、化工热力学等学科基础知识，同时，还要求学生掌握一定的数值计算方法，具有一定计算机能力[1-3]。文章就近年来在化工分离工程课程教学实践，结合对化工分离工程课程的相关认识，探索了课程教学改革。 世界万物都是由有序自发地走向无序，所有的纯物质都逐渐变成混合物。分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提纯或纯化的一门新型学科，正是这种需求，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。新型分离技术目前受到材料开发、生产成本及其他学科发展的限制，工业化应用程度还不高，但它们已经在某些高新领域显示出良好的分离性能和强劲的发展势头。 1 膜分离技术的概念与原理 借助于具有分离性能的膜而实现分离的过程称为膜分离过程。由于膜分离过程一般没有相变，既节约能耗，又适用于热敏性物料的处理，因而在生物、食品、医药、化工、水处理过程中备受欢迎。膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对液相或者气相混合物内的不同成分进行分离、提纯、浓缩的先进加工技术。根据膜分离过程的不同特征可分为微滤( MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)、渗析(D)、电渗析(ED)、电去离子技术(EDI)和气体分离(Gs)等过程。 膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3种。膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离子交换、离心分离、溶媒抽提、静电除尘、袋式过滤、吸附/再生、絮凝/共聚、倾析/沉淀、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法。 2 国外分离技术的发展及研究进展[4］ 早在上世纪 30 年代，硝酸纤维素微滤膜已商品化，近年来开发出聚四氟乙烯为材料的微滤膜新品种，它使用范围非常广，销售额居于各类膜的首位. 从上世纪 70 年代，超滤应用于工业领域，现在应用领域非常广泛.上世纪 80 年代，新型含氟离子膜在氯碱工业应用成功.第三代低压反渗透复合膜，性能大幅提高，已在药液浓缩、化工废液、超纯水制造等领域得到广泛应用.1979 年 Monsanto 公司成功研制出

膜分离技术

膜分离技术 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半 透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔。 膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。 微滤（MF）通常孔径范围在0.1～1微米，大于1微米不能通过。 又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 超滤（UF），膜两侧需压力差，膜孔径在0.05um至1nm之间，通常截留分子量范围在1000～300000。 是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm 之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，

超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。 纳滤（NF），孔径为几纳米，截留分子量在80～1000的范围内。 是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 反渗透（RO），以膜两侧静压为推动力，反渗透仅让水透过膜，能截留所有的离子。 是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具

膜分离技术综述

膜分离技术应用综述 摘要：膜分离工程技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等工业，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。由于膜分离的优势，越来越多的中药研究者正致力于开发膜技术在中药工业中的应用。膜分离技术 (微滤、超滤、纳滤、反渗透膜技术)在中药领域中发挥着非常重要的作用，可应用于中药提取液的纯化、浸膏制剂的制备、口服液的生产、注射剂的制备以及热原的去除等。膜分离技术将在中药现代化进程中发挥重大作用，并对中药的规范化和标准化生产起到一定的促进作用。由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。 关键词：生物分离下游工程膜分离 正文： 1、常用的膜分离过程 1.1微滤 鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 1.2超滤 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。1.3纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业。1.4反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 1.5其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。

膜分离技术的应用现状及发展前景

膜分离技术的应用现状及发 展前景 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

膜分离技术的应用现状及发展前景 摘要：膜分离技术( Membrane Separation Technologies)是近十几年发展起来的一种高新技术，随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的特性，阐述了膜分离技术在食品工业、水处理、生物技术、医药工业和医疗设备方面的应用，并展望膜分离技术应用领域的发展前景，分析膜分离技术在膜材料、新的膜过程和膜通量等方面的发展趋势，同时指出膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。 关键词：膜分离技术；膜生物反应器；选择透过性膜；膜材料； 前言： 膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术[1]。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业[2]。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。 现本文对膜技术的特点、类型及其在各方面的应用现状进行综述，并且提出了膜分离技术的发展前景。 1 膜分离技术的特点 膜分离技术作为一种新型的分离技术, 具有以下特点[3]： 1.1 在常温下进行，特别适用于热敏性物质的分离、分级、提纯和浓缩，且可 以同步进行能较好地保持产品原有的色、香、味和营养成分； 1.2 分离过程中不发生相变，挥发性物质损失少，节约能源； 1.3 具有冷杀菌作用，保存期长，无二次污染； 1.4 选择性好，应用范围广，但要选择相应的膜类型； 1.5 设备简单，易于操作，可连续进行，效率高。 2 膜分离技术的类型

膜分离技术在环境及生活中的应用

膜分离技术在环境及生活中 的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

成绩批阅人 2015-2016第二学期 （课程考查论文） 课程名称：现代分离方法与技术 论文标题：膜分离技术在环境及生活中的应用 专业班级：13应用化学（含职教师范） 学号： 20134329 姓名：张小龙 考查时间: 2016年6月23 选题结构表达格式综合总分批阅人

目录 1.前言 (3) 1.膜分离技术 (3) 1.1膜的基本概念 (3) 1.2膜的基本特性 (3) 1.3膜分离的基本原理 (3) 2.膜分离法的分类 (4) 3.膜分离技术的发展及特点 (4) 3.1.1膜分离技术的发展 (4) 3.1.2膜分离技术的特点 (4) 4.膜分离技术在环境及生活中的一些应用 (5) 4.1膜在环境上的应用 (5) 4.1.1膜在大气中的应用 (5) 4.1.2膜在固体废物中的应用 (5) 4.1.3膜在废水中的应用 (6) 4.2膜在生活中的应用 (6) 4.2.1膜在饮水中的应用 (6) 4.2.2膜在啤酒无菌过滤中的应用 (6) 4.2.3膜在除油烟上的应用 (6) 5.膜分离技术的发展前景 (6) 6.结论 (7) 参考文献 (8)

膜分离技术在环境及生活中的应用 摘要：膜分离技术( Membrane Separation Technologies)被公认为20世纪末至21世 纪中期最有发展前途的高新技术之一。随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。并以使海水淡化、烧碱生成、乳品加工等多种传统的工艺生产面貌发生了根本性的改变。本文基于一系列文献基础上简单介绍了膜分离技术的特性以及它在环境如大气、水、废液、有机物处理和生活等方面的应用。 关键词：膜分离技术；环境；生活；应用 前言：膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术[1]。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业[2]。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。 现本文对膜分离技术的一些特点及其环境与生活方面的应用现状进行综述，并且提出了膜分离技术的发展前景。 1、膜分离技术 1.1膜的基本概念 膜，是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。 膜的厚度在0.5mm以下，否则，就不称为膜。 1.2膜的基本特性 （1）不管膜多薄, 它必须有两个界面，这两个界面分别与两侧的流体相接触。 （2）膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种或几种物质透过，而不允许其它物质透过。

新型膜分离技术的研究进展

收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合

膜分离的发展及其工业应用

膜分离技术的发展及其工业应用 摘要:膜分离技术作为新型高科技分离技术之一,倍受众多工业的关注。综述了膜分离技术的发展,及今后的发展趋势,对其在石化行业、水处理、食品行业主要工业应用进行较为详细的阐述。 关键词:膜分离技术;膜发展;膜应用 分离技术的发展与人类的生产实践密切相关,伴随着生产力的发展,科学技术的进步,分离的方法也从简到繁,从低级到高级,工艺从一种方法到多种联用。已由过去简单的蒸馏分离技术发展到现在复杂的超临界萃取技术,膜分离技术等。 膜分离技术[1],顾名思义,是利用一张特殊制造的,有选择透过性能的薄膜,在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。实践证明,当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时,膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的,并且膜分离技术还可以和常规的分离方法结合起来使用,使分离技术投资更为经济。表1是几种主要的膜分离过程及其传递机理,推动力,透过物,膜类型的比较。 表1几种主要的膜分离过程 1发展史 膜分离在生物体内广泛存在,而人们对其的认识、利用、模拟,及至目前的人工合成的过程却是极其漫长而曲折的。膜分离技术发展大致可分为3个阶段: ——50年代,奠定基础的阶段,主要是对膜分离科学的基础理论研究和膜分离技术的初期工业开发; ——60年代～80年代,发展阶段,主要是使一些膜分离技术实现工业化生产,同时又开发研制了几种重要膜分离过程; ——90年代～至今,发展深化阶段,主要是不断提高已实现工业化的膜分离水平,扩大使用范一些难度较大的膜分离技术的开发得到突飞猛进的发展,并开拓了新的膜分离技术。

1.1膜分离技术的起源 200多年前,Abbe Nollet在1748年观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中,发现了渗透现象。但是,直到19世纪中叶Gra-ham发现了透析(Dialysis)现象,人们才开始对膜分离现象重视起来,并开始研究。最初,许多生理学家使用的膜主要是动物膜。1867年Moritz Taube制成了人类历史上第一张合成膜——亚铁氰化钠膜,并以近代的观点予以论述。随后,Preffer用这种膜在蔗糖和其他溶液进行试验,把渗透压和温度及溶液浓度联系起来。接下来Van′t Hoff以Preffer的结论为出发点,建立了完整的稀溶液理论。1911年Donnan研究了荷电体传递中的平衡现象。1920年,Gibbs从热力学角度提供了认识渗透压现象和它与其他热力学性能关系的理论。1925年世界上第一个滤膜公司(Sartorius)在德国Gottingen公司成立。1930年Treorell Meyer,Sievers等对膜电动势的研究,为电渗析和膜电极的发明打下了基础。1950年W.Juda等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜,电渗析过程得到迅速发展。 1.2膜分离技术的发展 60年代末期,加利福尼亚大学的Yuster、Loeb、Sourirajan等对膜材料进行了广泛的筛选工作,结果发现乙酸纤维素也具有特殊的半透性质。为了改进乙酸纤维素的透水性能,他们采用过氯酸镁水溶液为添加剂,经过反复试验,终于在1960年首次制成世界上具有历史意义的高性能非对称的乙酸纤维素反渗透膜,这使得Allied-Singned公司开创了RO工业应用的时代。随后,制膜技术不断机械化、自动化,膜的形式也从平板膜发展到管式膜及中空膜等。1971年Du Pont化学公司也推出三醋酸纤维素中空纤维透过器。微滤、反渗透、超滤、透析及气体分离等膜分离技术都在60～80年代相继得到迅速发展。 1.3发展趋势 近10多年来世界各国对膜分离技术的重视,极大地促进膜技术的发展,90年代Get Gmb H公司推出了渗透蒸发。中科院近来开发的某种新型渗透汽化膜及其工艺过程,将变革MTBE 的生产工艺,产生可观的经济效益。近几年开发的纳滤膜分离技术,其膜的孔径比反渗透膜稍大,截留粒子的直径为几个nm,分子量为200～500,允许通过单价离子,低分子量有机溶剂。我国对纳滤技术的开发和应用也相当广泛。 随着新型膜材料的开发和膜过程的改进,膜分离技术将不仅可以替代某些单元操作,而且可以与许多单元操作相结合,以取得更好的分离效果。例如将膜分离技术与催化反应结合起来形成膜反应器 1 膜分离技术概述 随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程,纳滤膜分离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。 1.1 微滤 微滤主要是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。在给定压力下[(50~100) kPa],溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为(0.1~20)Lm的对称微孔膜,只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留,从而使溶液或水得到净化。微滤技术是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术。主要用于悬浮物分离、制药行业的无菌过滤等。在微滤方面今后应着重研究开发廉价膜组件;耐高温抗溶剂的膜及组件;不污染,易清洗的长寿命膜。 1.2 超滤 超滤和微滤一样,也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程。同微滤过程相比超滤的分离技术,可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的分离,微量水的脱除及水中微量有机物的去除。渗透蒸发是利用溶液的吸附扩散原理,以膜两侧的蒸汽压差[(0~100)kPa])做为推动力,使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面,再扩散透过膜,最