膜分离技术简介

一、膜分离的概念：

膜分离是利用膜的选择性，以膜两侧存在的能量差作为推动力，将流体组分进行分离的方法。膜分离的核心是膜，膜必须是半透膜，即能透过一种物质，而阻碍另一种物质。

二、膜的概念：

把流体分隔成两部分的一层薄的凝聚相物称为膜。

膜是均一的一相，或由两相以上凝聚物构成的复合体。

被膜分开的流体是液体或气体。

膜的厚度应＜0.5mm，否则不能称为膜。

三、膜的基本要求：

1、耐压：膜孔径小，要保持高透过通量就必须施加较高的压力，在0.1～0.5MPa，反渗透膜的压力更高，在1～10MPa。

2、耐高温：高透过通量带来的温度升高和清洗的需要。

3、耐酸碱：防止分离和清洗过程中的水解。

4、化学相容性：保持膜的稳定性。

5、生物相容性：防止生物大分子的变性。

四、膜的分类：

1、按孔径大小：反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜。

2、按膜结构：对称膜、不对称膜和复合膜。

3、按材料：天然高分子材料膜、合成高分子材料膜、无机材料膜和复合材料膜。

五、膜材料：

1、天然高分子材料膜：

主要是纤维素衍生物，有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。其中醋酸纤维膜的截盐能力强，常用作反渗透膜，也可用作超滤膜和微滤膜，醋酸纤维膜最高使用温度和PH值范围有限，温度在45～50℃，PH值3～8。再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。

2、合成高分子材料膜：

主要有聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯晴、聚烯类和含氟聚合物等。

聚砜最常用，用于制造超滤膜。聚砜膜耐高温（70～80℃，可达125℃），适用PH值l～13，耐氯能力强，可调节孔径范围宽（1～20nm），但耐压能力较低，压力极限在0.5～1MPa。

聚酰胺耐压较高，对温度和PH值稳定性高，寿命长，用于制造反渗透膜。

3、无机材料膜：

主要有陶瓷、微孔玻璃、不锈钢和碳素等。

多孔陶瓷膜主要利用氧化铝、硅胶、氧化锆和钛等陶瓷微粒烧结而成，膜厚方向不对称。

无机材料膜机械强度高、耐高温、耐化学试剂和耐有机溶剂，但不易加工，成本较高。

4、复合材料膜：

将含水金属氧化物（如氧化锆）胶体微粒或聚丙烯酸等沉积在陶瓷管的多孔介质表面形成的膜，其中沉积层起筛分作用。复合材料膜透过通量大，通过改变PH值容易形成和除去沉积层，清洗容易，但稳定性较差。

六、膜分离过程的分类：

1、反渗透：

（1）推动力： 压力差

（2）透过物质： 水和溶剂，透过范围在0.1nm～1nm。

（3）被截留物质： 无机盐、糖类、氨基酸和有机物

2、纳滤：

（1）推动力： 压力差

（2）透过物质： 水和溶剂，透过范围在1nm左右。

（3）被截留物质： 无机盐、糖类、氨基酸和有机物

3、超滤： 

（1）推动力： 压力差

（2）透过物质： 溶剂、离子和小分子，透过范围在1nm～0.1μm。

（3）被截留物质： 蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体和微粒子

4、微滤：

（1）推动力： 压力差

（2）透过物质： 水、溶剂和溶解物，透过范围在0.1μm～10μm。

（3）被截留物质： 悬浮物、细菌类、微粒子和大分子有机物

5、透析：

（1）推动力： 浓度差

（2）透过物质： 离子、低分子量物质、酸、碱

（3）被截留物质： 无机盐、糖类、氨基酸和有机物

6、电透析：

（1）推动力： 电位差

（2）透过物质： 离子

（3）被截留物质： 无机、有机离子

7、渗透气化：

（1）推动力： 压力差、浓度差

（2）透过物质： 蒸汽

（3）被截留物质： 液体、无机盐、乙醇溶液

8、气体分离：

（1）推动力： 浓度差

（2）透过物质： 易透过气体

（3）被截留物质： 不易透过液体

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