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膜分離概述

膜分離是以具有選擇透過功能的薄膜為分離介質，透過在膜兩側施加一種或多種推動力，使原料中的某組分選擇性的優先透過膜，從而達到混合物分離和產物的提取、濃縮、純化等目的。

膜分離的特點

膜分離過程不發生變化，與其他方法相比耗能較低，能量的轉化效率高。膜分離過程可在常溫下進行，特別適合對熱敏感物質的分離。通常不需要投加其他物質，可節省化學藥劑并有利于不改變分離物質的原有的屬性。在膜分離過程中，分離和濃縮同時進行，有利于回收所有有價值的物質。膜分離裝置簡單，可實現連續分離，適應性強，操作容易且易于實現自動控制。

膜分離的分類

按分離機理：主要有反應膜、離子交換膜、滲透膜等；

按膜的性質：主要有天然膜（生物膜）和合成膜；

按膜的形狀：有平板膜、管式膜和中控纖維膜；

按膜的結構：有對成膜、非對稱膜和符合膜。

膜的分離種類

1、反滲透：過程主要是根據溶液的吸附擴散原理，以壓力差為主要推動力的膜過程。在濃溶液一側施加以外加壓力（0.1-10MPa），當此壓力大于溶液的滲透壓時，就會迫使濃溶液的容積反向透過孔徑為（0.0001-0.001μm）的非對稱膜流向稀溶液的一側，這一過程叫反滲透。

反滲透的應用：海水和苦咸水淡化、廢水和有害廢水的處理（工業廢水、市政廢水）、化學加工工業的應用（造紙工業、紡織工業、石油工業、電力工業）、食品加工工業的應用。

2、微濾：又稱微孔過濾，屬于精密過濾。微濾裝置能夠過濾微米或納米級的微粒和細菌，截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類和一些細菌等，而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質都能透過膜的分離過程。

微濾設備的原理：微濾設備的基本原理是篩分過程，操作壓力一般在0.7-7kPa，原料液在靜壓差作用下，透過微濾設備的過濾材料。微濾裝置的過濾材料可以分為多種，比如折疊濾芯、熔噴濾芯、布袋式除塵器、微濾膜等。微濾設備使用纖維素或高分子材料制成的微孔濾膜，利用其均一孔徑，來截留水中的微粒、細菌等，使其不能通過微濾裝置的微濾膜而被去除。

微濾的應用：微濾裝置使用的微孔膜的規格目前有十多種，孔徑范圍為0.1-75μm。微濾裝置在制藥、飲料、飲用水、視頻、電子、石油化工、分析檢測和污水處理等領域有較廣泛的應用。

3、超濾：超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在20-1000A之間。中控纖維膜超濾器具有單位容器內充填密度高，占地面積小等優點。

超濾設備的原理：超濾設備工作過程中，水溶液在壓力推動下，流經膜表面，小于膜孔的深劑及小分子溶質透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質集團被截留，隨水流拍出，成為深縮液。超濾設備的工作過程是動態過濾，分離是在流動狀態下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過清洗可以恢復超濾設備工作性能。

超濾的應用：超濾裝置如同反滲透裝置，有板式、管式、卷式、中控纖維式等。超濾裝置的優點是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學試劑，尤其是超濾技術的實驗條件溫和，與蒸發、冷凍干燥相比沒有相的變化，而且不引起溫度、PH的變化，因而超濾設備可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術中，超濾裝置主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。

4、電滲析：使用的半滲透其實是一種離子交換機，這種離子交換膜按離子的電荷性質可分為陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種。在電解質水溶液中，陽膜允許陽離子透過而排斥阻擋陰離子，陰膜允許離子透過而排斥阻擋陽離子，這就是離子交換膜的選擇透過性。

電滲析的應用：應用在脫鹽方面，在食品、醫藥及化學工業中，電滲析過程還有許多其他的工業應用，如工業廢水的處理，主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬。從電鍍廢水中回收重金屬離子。從合成纖維廢水中回收硫酸鹽。從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。

膜分離的應用

化學工業：有機物除去或回收污染控制、氣體分離、藥劑回收和再利用；

水處理：海水和苦咸水談話、超純水制備、電廠鍋爐水凈化、廢水處理；

食品及生化工業：凈化、濃縮、消毒、代替蒸餾、副產品回收；

金屬工業：金屬回收、污染控制、富氧燃燒；

紡織及制革工業：余熱回收、藥劑回收、污染控制；

造紙工業：代替蒸餾、污染控制、纖維及藥劑回收；

醫藥工業：人造器官、控釋釋放、血液分離、消毒；

國防工業：艦艇淡水供應、戰地污染水源凈化。

      膜分離技術在環保領域的研究和應用才剛剛起步，但已經有了良好的開端，對膜技術的興趣和利用必將隨著環境保護要求的提高而增加。隨著人們環保意識的增強，隨著膜技術的進一步發展，膜分離技術在提高飲用水水質、水污染控制，大氣污染控制等方面將會得到迅猛發展。膜分離技術在環保領域，應用潛力很大，發展前景十分廣闊。

      我國的膜技術在環保領域的應用于世界現金水平尚有較大的差距，開發、制造高強度、長壽面、抗污染、高通量的膜材料，對于不同的污染源采用不同的膜技術及相應的配套工藝，已達到降低投資和運行成本，更好的推廣膜分離技術在環保領域的應用。再膜使用中著重解決膜污染、濃度極化及清洗等關鍵問題。