高分子分离膜与膜分离技术要点
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膜分离技术
螺旋卷式膜组件2
工作：膜组件装进圆柱形压力容器，构
成一个螺旋卷式膜组件，原料从一端进 入组件，沿轴向流动，在驱动力作用下， 易透过也沿径向渗透通过膜至中心管， 另一端为渗余液。
应用：反渗透、超滤、气体分离。
螺旋卷式膜组件3
特点：
结构紧凑——单位体积内膜的有效面积大； 制作工艺相对简单； 安装、操作比较方便； 适合于低流速、低压操作； 对原料前处理要求高——膜一旦被污染，不 易清洗。
膜分离在制药工业中的应用2
内蒙古中润制药有限公司利用膜分离技 术回收6-APA结晶母液。
采用EA技术于常温常压下回收母液中的溶剂， 脱出溶剂的母液经纳滤膜浓缩，结晶重新获 得6-APA晶体。 通量比反渗透膜提高30%， 6-APA浓缩程度 也可提高一倍，大大降低了投资及运行成本。
膜分离在制药工业中的应用3
主要应用于超滤、微滤、反渗透、渗透 气化和电渗析。
圆管式膜组件1
在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上半 透膜而得到的圆管形分离膜。
下图所示，为膜刮制在多孔支撑管的内 侧，原料液被泵送至管内，渗透液经半 透膜后，通过多孔支撑管排出，浓缩液 从管子另一端排出。
能使滤液被渗透通过， 则需在支撑管和膜之间安装一层很薄的多孔 纤维网，帮助滤液向支撑管上的孔眼横向传 递，同时对膜提供必要的支撑作用。
特点：流动状态好；容易清洗；设备和
操作费用高；膜装填密度大。
用于：超滤、微滤和单级反渗透。
螺旋卷式膜组件1
由中间是多孔支撑材料，两边是膜的双 层结构装配而成。
其中三个边沿被密封而粘结成膜袋状，另一 个开放的边沿与一根多孔中心透过液收集管 连接，在膜袋外部的原料液侧再垫一层网眼 形间隔材料（隔网），也就是膜-多孔支撑 材料-膜-隔网依次叠合。绕中心透过液收集 管紧密地卷在一起，形成一个膜卷。
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。
高分子分离膜与膜分离技术(精)
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高分子分离膜与膜分离技术
按功能分类 日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为 分离功能膜（包括气体分离膜、液体分离膜、离子 交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓 差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能 转化膜，导电膜）、生物功能膜（包括探感膜、生 物反应器、医用膜）等。
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高分子分离膜与膜分离技术
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高分子分离膜与膜分离技术
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H
CH2OH
H O H H OH H
CH2OH
H OH OH H
O H
OH H O H O
H
CH2OH
H OH H
O H H
H O H
n_ 2 2
6
高分子分离膜与膜分离技术
1.2 膜分离技术发展简史 高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年， 耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒 精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。1861年，施 密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他 提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤 时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力 差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小 粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过 滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
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高分子分离膜与膜分离技术
1.3 功能膜的分类 1. 按膜的材料分类
表4—1 膜材料的分类
类别 纤维素酯类 膜材料 纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰(亚)胺类 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他 举 例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
高分子分离膜与膜分离技术
按功能分类 日本著名高分子学者清水刚夫将膜按功能分为 分离功能膜（包括气体分离膜、液体分离膜、离子 交换膜、化学功能膜）、能量转化功能膜（包括浓 差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能 转化膜，导电膜）、生物功能膜（包括探感膜、生 物反应器、医用膜）等。
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高分子分离膜与膜分离技术
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高分子分离膜与膜分离技术
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1, 4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H
CH2OH
H O H H OH H
CH2OH
H OH OH H
O H
OH H O H O
H
CH2OH
H OH H
O H H
H O H
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高分子分离膜与膜分离技术
1.2 膜分离技术发展简史 高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年， 耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒 精的猪膀胱内，开创了膜渗透的研究。1861年，施 密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他 提出，用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤 时，若在溶液侧施加压力，使膜的两侧产生压力 差，即可分离溶液中的细菌、蛋白质、胶体等微小 粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可称为超过 滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
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高分子分离膜与膜分离技术
1.3 功能膜的分类 1. 按膜的材料分类
表4—1 膜材料的分类
类别 纤维素酯类 膜材料 纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰(亚)胺类 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他 举 例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
高分子分离膜
超滤膜：不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。
表面活性层：致密光滑，厚度，细孔孔径小于10nm
超滤 膜
过渡层：细孔大于10nm，厚度1-10μm
支撑层：厚度50-250μm，孔径大于10nm。起支撑作用，提高机械强度
性能主要取决于表面活性层和过渡层
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化 工、食品、医药、生化
3.4 高分子分离膜的制备方法
膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能差别很大。 合理的、先进的制膜工艺是制造优良性能分离膜的重要保证。
制备方法
烧结法 拉伸法 径迹刻蚀法 相转化法 复合膜化法
多孔膜 最实用
1. 烧结法
将聚合物的微粒通过烧结形成多孔膜
聚合物的微粒
微孔膜的缺点： 颗粒容量较小，易被堵塞
微滤的应用
微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生 物，都可借助微孔膜去除。
实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
日本： 纤维素酯类膜：53％， 聚砜膜：33.3％， 聚酰胺膜：11.7％， 其他：2％
材料
纤维 素
二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸纤维素 (CTA)、硝化 纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素 (EC)等。
特点
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种重要的分离技术，通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。
它广泛应用于各种领域，如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。
本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术利用膜作为分离介质，将混合物分离成两个或更多的组分，其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。
根据膜分离的机制可以分为以下三种类型：1、压力驱动膜分离技术压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上，以实现分离的技术。
膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。
该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。
逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜，将混合物中的水增量分离出来，这是制取纯水的主要技术之一。
微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上，实现分离的技术。
例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用，将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中，使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中，最终通过两个极板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异，将混合物中的混合物分离的技术。
例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同，可以将膜分离技术分为以下几种类型：1、纳滤技术纳滤技术是利用孔径在10-100纳米的纳滤膜，将分子大小在10-100纳米之间的物质分离出来。
纳滤技术主要应用于制备高分子材料、微电子器件制造和水处理等领域中。
2、超滤技术超滤技术是利用孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜，将分子大小在1000道100万道之间的物质分离出来。
超滤技术主要应用于蛋白质提取、水处理、生物制品制备和废水处理等领域中。
膜分离技术
生物膜具有 高效的分离 效果，因此 仿生是生物 膜的发展方 向……
膜的新 过程
膜分离技术 与传统分离
集成膜 过程
在解决某一 分离目标时， 综合利用几 个膜过程， 使之各尽所 长……
技术相结合，
发展出一些 崭新对传统化学分离方法的一次革命，在国际上公认
为 21 世纪最有发展前途的一项重大技术革命。目前膜分离技 术已经在医药、环保、海水淡化等众多工业领域得到广泛应用。 膜污染问题是目前的研究热点和难点， 因此选择合适的膜清洗
里膜分离技术不断完
善发展，应用于各大 领域……
2
膜分离技术在废水处 理工业中的应用
。
3
膜分离技术在生物农 药生产中的应用
应用
1、在中药制剂中的应用 2、在抗生素生产中的应用 3。 、在生物医药制品中的应用 4、在维生素制备中的应用 5、在医药用水制备中的应用 1、在造纸废水中的应用 2、在印染废水中的应用 3、在有害金属废水处理中的应用 。 4、在蓄电池厂废水治理中的应用
膜材料性能比较
PVDF材料与PES等材料相比，其耐受氧化剂清洗的能力更强。 因而便于清洗，污堵后经过清洗可以能够更好的恢复性能并长期 保持通量稳定。 对于常见的酸碱化学试剂的耐受能力依次为 PVDF>PES>PVC>PE>PP>PS。 对于常见的氧化剂的耐受能力依次为 PVDF>PES>PVC>PE>PP～PS。 对于常见的有机溶剂的耐受能力依次为PVDF>PES>>PVC～ PE～PP>PS。
程，主要用于滤除 0.05 ～ 10 μ m 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。
膜的新 过程
膜分离技术 与传统分离
集成膜 过程
在解决某一 分离目标时， 综合利用几 个膜过程， 使之各尽所 长……
技术相结合，
发展出一些 崭新对传统化学分离方法的一次革命，在国际上公认
为 21 世纪最有发展前途的一项重大技术革命。目前膜分离技 术已经在医药、环保、海水淡化等众多工业领域得到广泛应用。 膜污染问题是目前的研究热点和难点， 因此选择合适的膜清洗
里膜分离技术不断完
善发展，应用于各大 领域……
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膜分离技术在废水处 理工业中的应用
。
3
膜分离技术在生物农 药生产中的应用
应用
1、在中药制剂中的应用 2、在抗生素生产中的应用 3。 、在生物医药制品中的应用 4、在维生素制备中的应用 5、在医药用水制备中的应用 1、在造纸废水中的应用 2、在印染废水中的应用 3、在有害金属废水处理中的应用 。 4、在蓄电池厂废水治理中的应用
膜材料性能比较
PVDF材料与PES等材料相比，其耐受氧化剂清洗的能力更强。 因而便于清洗，污堵后经过清洗可以能够更好的恢复性能并长期 保持通量稳定。 对于常见的酸碱化学试剂的耐受能力依次为 PVDF>PES>PVC>PE>PP>PS。 对于常见的氧化剂的耐受能力依次为 PVDF>PES>PVC>PE>PP～PS。 对于常见的有机溶剂的耐受能力依次为PVDF>PES>>PVC～ PE～PP>PS。
程，主要用于滤除 0.05 ～ 10 μ m 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。
膜分离技术
超 过 滤 膜
反 渗 透 膜
渗 透 汽 化 膜
气 体 渗 透 膜
无机材料膜
有机高分子膜
固体膜
对称膜
根据膜断面 的物理形态
不对称膜 复合膜
平板膜
根据固体 膜的形态
管式膜
中空纤维膜
核径蚀刻膜
高分子分 离膜材料
膜 材 料 种 类
无机膜
纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰胺类 聚酰亚胺类 聚酯类 聚烯烃类 乙烯类聚合物 含硅聚合物 含氟聚合物 甲壳素类
第6章 膜分离技术
知识点：膜分离过程的分类及定义，膜分离机理，膜分离 理论，超滤速度的影响因素，超滤膜污染及再生，超滤的 操作方式及设备，膜分离过程的应用实例。 重点：膜分离过程的分类，概念，实质及其适用范围。超 滤膜污染的常规处理方法，膜分离机理的毛细管流动模型 和溶解扩散模型，传递理论中过滤模型和浓差极化问题， 超滤器的型式及其方式。
气体透过橡胶膜的研究 发现了扩散定律，至今用于通过膜的扩散； 制备了早期的人工半渗透膜
发现气体通过橡皮有不同的的渗透率，发现 渗析（Dialysis）现象
渗透压定律
1906
1917
Kahlenbery
Kober
观察到烃/乙醇溶液选择透过橡胶薄膜
引入名词渗透气化（Pervaporqtion）
续表：
1911 1922 Donnan Donnan分布定律。研究了分子带电荷体的形成，电荷 分布，Donnan电渗析和伴生传递的平衡现象
膜科学的发展史
年代
1748 1827 1831 1855 1861 ～ 1966 1860 ～ 1977
科学家
Abbe Nollet Dutrochet J.V.Mitchell Fick Graham Van‘t Hoff， Tranbe， Preffer
高分子分离膜与膜分离技术
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。并且膜技术还可以和常规的分离方法结合 起来使用，使技术投资更为经济。
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5 应用举例
• 微滤重要应用:除菌(饮用水处理等）、果汁澄清、溶液澄清、气体
净化等。
• 超滤主要应用：合成和生物来源的大分子溶液中溶质的分离、分子
气体分离 压力差
气体或蒸汽
渗透蒸发 压力差
易渗溶质或溶剂
液膜分离 浓度差
杂质
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高分子分离膜的分离机理
（1）筛分效应分离机理 多孔膜的分离机理是筛分机理，即在膜渗透过程中，只有体积小于膜孔的 分子能够由膜孔通过，并且体积较小的渗透物比体积较大的渗透物渗透速率更 快。 （2）溶解－扩散效应分离机理 溶解-扩散机理：首先，渗透分子溶解在膜的表面，然后扩散穿过分离膜， 出现在膜的另一面。 其中溶解性取决于膜与渗透物的亲和性；而扩散性则取决于膜聚合物的化学 结构及其分子链运动。致密膜的一个重要性能是如果被分离物在膜中的溶解性差 别显著时，即使其分子大小相近也能有效地分离。 （3）电化学效应分离机理 在微孔分离膜上接枝离子基团便可得到离子交换分离膜，离子交换分离膜的 分离机理除筛分效应外，主要是电化学效应分离机理:吸附分离膜上固定离子基 团的反离子，而排斥固定离子基团的同离子。
2 膜材料种类
类别 纤维素酯类 膜材料 纤维素衍生物类 聚砜类 聚酰(亚)胺类 聚酰 亚 胺类 聚酯、 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类 含氟(硅 类 含氟 硅)类 其他 举 例 醋酸纤维素，硝酸纤维素， 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜， 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺， 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯， 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯， 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖， 壳聚糖，聚电解质等
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H OH
n_ 2 2
H OH
OH H
H H
H
O OH
CH2OH
31
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。 在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能 与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维 素或三醋酸纤维素。
C6H7O2 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH
材料
（0.2 nm）
16
过滤式膜分离
2020/9/30
材料
17
2）渗析式膜分离
料液中的某些溶质或离子在浓度差、电位差的推 动下，透过膜进入接受液中，从而被分离出去。
属于渗析式膜分离的有渗析和电渗析等。 电渗析（electrodialysis）
在电场中交替装配的阴离子和阳离子交换膜，在 电场中形成一个个隔室使溶液中的离子有选择地分 离或富集
2020/9/30
材料
18
电渗析过程
2020/9/30
材料
19
阳极室 浓缩室 淡化室 浓缩室 阴极室
+ Cl-
+
+ Cl- Cl+ Na＋ + + 阳极 阳膜
－ Cl-
－
Na＋
Na＋
Na＋ Cl- －
Cl- Cl-
－ Na＋ －
Na＋
Na＋
－
阴膜 阳膜
阴膜
阴极
注意：离子交换膜的作用并不是起离子交换的作用，而是
起离2020子/9/30 选择透过性作用。 材料
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海水的淡化
2020/9/30
材料
21
3）液膜分离
液膜与料液和接受液互不混溶，液液两相 通过液膜实现渗透，类似于萃取和反萃取的组 合。溶质从料液进入液膜相当于萃取，溶质再 从液膜进入接受液相当于反萃取。
2020/9/30
材料
22
4）气体透过
利用微孔或无孔膜进行气体分离，主要是 溶解-扩散过程
其他材料的膜占2％，可见纤维素酯类材料在膜材 料中占主要地位。
30
1. 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过1,
4—β—甙链连接起来的天然线性高分子化合物， 其结构式为：
H
CH2OH
O
H
O
OH OH
H H
H OH
H OH
OH H
H
H H
O
O
CH2OH
H
CH2OH
O
H
O
OH
H H
2020/9/30
材料
23
2020/9/30
材料
24
三、膜分离技术的优点
成本低 能耗少 效率高 无污染 可回收利用有用物质
2020/9/30
材料
25
四、膜分离技术的应用
化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、 轻纺、海水淡化等领域广泛使用
2020/9/30
材料
26
海水 过滤 沉降
32
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一 醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在下
易发生水解 纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应范围
较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂 为了改进其性能，进一步提高分离效率和透过速
率，可采用各种不同取代度的醋酸纤维素的混合 物来制膜，也可采用醋酸纤维素与硝酸纤维素的 混合物来制膜。此外，醋酸丙酸纤维素、醋酸丁 酸纤维素也是很好的膜材料
8
膜分离的特点
具有选择分离功能的高分子材料的出现，
使上述的分离问题迎刃而解。
膜分离过程的主要特点是：
以具有选择透过性的膜作为分离的手段，实
现物质分子尺寸的分离和混合物组分的分离。
膜分离过程的推动力有：
压力差、浓度差、和电位差等
2020/9/30
材料
9
例如：果汁、酒的消毒与澄清
澄清果蔬汁加工工艺
超滤
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2. 按膜的分离原理及适用范围分类 根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可分为微
孔膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析 膜、渗透蒸发膜等。 3. 按膜断面的物理形态分类
根据分离膜断面的物理形态不同，可分为对称膜， 非对称膜、复合膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。
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目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯 类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说， 已有成百种以上的膜被制备出来，其中约40多种已 被用于工业和实验室中。以日本为例，纤维素酯类 膜占53％，聚砜膜占33.3％，聚酰胺膜占11.7％，
材料
Байду номын сангаас
6
在啤酒工业中应用
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材料
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常见的分离方法
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筛分 过滤 萃取 离心 蒸馏 重结晶 柱层析 膜分离 色谱分离 离子交换
材料
对于高层次的分离，如 分子尺寸的分离、生物 体组分的分离等，采用 常规的分离方法是难以 实现的，或达不到精度， 或需要损耗极大的能源 而无实用价值。
2020/9/30
钠离子交换柱去除高价阳离子
材料
逆渗透 浓水
淡水
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膜的分类
1. 按膜的材料分类
类别
膜材料
纤维素酯类 纤维素衍生物类
聚砜类
聚酰(亚)胺类 非纤维素酯类 聚酯、烯烃类
含氟(硅)类
其他
举例 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等 聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等 聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等 壳聚糖，聚电解质等
2020/9/30
材料
10
茶饮料的制备
2020/9/30
材料
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二、膜分离过程
1）过滤分离 利用组分分子的大小和性质差别所表现出透过膜的
速率差别，达到组分的分离。属于过滤式膜分离的有 微滤（Microfiltration,MF, 孔径0.1~1um）、超滤
(Ultrafiltration,UF，孔径1~100nm)、纳滤 (Nanofiltration,NF，孔径0.5 ~5nm)等；
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2. 非纤维素酯类膜材料 （1）非纤维素酯类膜材料的基本特性
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材料
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材料
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反渗透（Reverse osmosis）
在膜的两边造成一个压力差，并使其大于 渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高 的溶液进一步浓缩
选择吸附，溶解-扩散机理
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Na+0.37nm
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膜分离-半透膜
指一类可以让小分子物质 透过而大分子物质不能通 过的薄膜的总称
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例如： 细胞膜、膀胱膜、 肠衣等
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终端过滤
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错流过滤（Cross Filtration）
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