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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(zhì)，透過在膜兩側(cè)施加一種或多種推動力，使原料中的某組分選擇性的優(yōu)先透過膜，從而達到混合物分離和產(chǎn)物的提取、濃縮、純化等目的。

膜分離的特點

膜分離過程不發(fā)生變化，與其他方法相比耗能較低，能量的轉(zhuǎn)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(zhì)的分離。通常不需要投加其他物質(zhì)，可節(jié)省化學(xué)藥劑并有利于不改變分離物質(zhì)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(zhì)。膜分離裝置簡單，可實現(xiàn)連續(xù)分離，適應(yīng)性強，操作容易且易于實現(xiàn)自動控制。

膜分離的分類

按分離機理：主要有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等；

按膜的性質(zhì)：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(jié)構(gòu)：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(jù)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(cè)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?jié)馊芤旱娜莘e反向透過孔徑為（0.0001-0.001μm）的非對稱膜流向稀溶液的一側(cè)，這一過程叫反滲透。

反滲透的應(yīng)用：海水和苦咸水淡化、廢水和有害廢水的處理（工業(yè)廢水、市政廢水）、化學(xué)加工工業(yè)的應(yīng)用（造紙工業(yè)、紡織工業(yè)、石油工業(yè)、電力工業(yè)）、食品加工工業(yè)的應(yīng)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(zhì)都能透過膜的分離過程。

微濾設(shè)備的原理：微濾設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)用：微濾裝置使用的微孔膜的規(guī)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(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。

3、超濾：超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)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(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點。

超濾設(shè)備的原理：超濾設(shè)備工作過程中，水溶液在壓力推動下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的深劑及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團被截留，隨水流拍出，成為深縮液。超濾設(shè)備的工作過程是動態(tài)過濾，分離是在流動狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)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(fù)超濾設(shè)備工作性能。

超濾的應(yīng)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(yōu)點是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是超濾技術(shù)的實驗條件溫和，與蒸發(fā)、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(shè)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(shù)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(zhì)可分為陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種。在電解質(zhì)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(yīng)用：應(yīng)用在脫鹽方面，在食品、醫(yī)藥及化學(xué)工業(yè)中，電滲析過程還有許多其他的工業(yè)應(yīng)用，如工業(yè)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(yīng)用

化學(xué)工業(yè)：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(yè)：凈化、濃縮、消毒、代替蒸餾、副產(chǎn)品回收；

金屬工業(yè)：金屬回收、污染控制、富氧燃燒；

紡織及制革工業(yè)：余熱回收、藥劑回收、污染控制；

造紙工業(yè)：代替蒸餾、污染控制、纖維及藥劑回收；

醫(yī)藥工業(yè)：人造器官、控釋釋放、血液分離、消毒；

國防工業(yè)：艦艇淡水供應(yīng)、戰(zhàn)地污染水源凈化。

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

      我國的膜技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用于世界現(xiàn)金水平尚有較大的差距，開發(fā)、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(shù)及相應(yīng)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(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。再膜使用中著重解決膜污染、濃度極化及清洗等關(guān)鍵問題。