膜分离技术(基础)
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4
目前各种膜过程的发展状况和销售趋势图
5
3、我国膜技术的发展
A、我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。 60年代进入开创阶段。 B、1965年着手反渗透的探索,1967年开始的全国海水淡化会战， 大大促进了我国膜科技的发展。70年代进入开发阶段。这时期， 微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发 出来， C、80年代跨入了推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他新 膜开发阶段。 D、90年代后进入高速发展及自主创新期。2001年立升公司PVC 合金中空纤维超滤膜的研制成功是其中最具代表的事件之一。
膜分离技术
——基础篇
1
目录
一、膜技术的起源 二、膜技术的发展 三、膜的定义 四、膜的分类方法（包括膜厂家介绍） 五、膜的操作方式 六、各种膜的用途及其应用（内外压膜的优缺点） 七、膜技术的发展方向
2
讲述膜技术的起源及其早期历史
－、膜技术的起源
3
一、膜现象与研究
A 膜现象的存在: 在自然界 在人体 在各个领域 B 膜现象的研究： 1748年,Abbe Nollet 发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀 胱内，第一次揭示膜分离现象。 1861年Schmide发现用柿胶膜或赛咯玢膜过滤溶液，可以截留细 菌、蛋白质、胶体，首次提出“超过滤”的概念。 1864年Traube成功地研制出亚铁氰化铜膜，第一个制造出人类 历史上第一片人造膜。 1866年Thomas Grahamz在一篇“气体通过胶质隔膜的吸收和渗 析分离”的研究论文中，最早提出了气体膜分离的扩散原理。 20世纪中叶，由于物理化学、聚合物化学、生物学、医学和生 理学的深入发展，新型膜材料和制膜技术的不断开拓，各种膜 分离技术才相继出现和发展。 上世纪60年代，大规模生产高通量、无缺陷的膜和紧凑高面积/ 体积比膜分离器上取得突破，开发了中脱盐反渗透过程，七八 十年代又将进展转移到其它膜过程取得成功。
对称膜：亦称各向同性膜，膜的各部分具有相同的特性，其孔结构不随深度而
变化的膜。膜的化学结构、物理结构在各个方向上是一致的，在所有方向上的 孔隙率相似。（如电渗析中的离子交换膜、气体分离膜和微孔膜）
21
F、按膜元件结构分: 缠绕式膜、平板式膜、管式膜、 中空纤维膜、卷式膜
22源自文库
缠绕式膜（包括熔喷或烧结膜）:主要是用于超滤、纳 滤或反渗透膜的前置保安过滤,过滤精度一般是0.2微米 以上。
11
三、膜分离技术的特点:
膜分离过程是一个高效、环保的分离过程,它是多学科交 叉的高新技术，它在物理、化学和生物性质上可呈现出各种 各样的特性，具有较多的优势。
与传统的分离技术如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分 离等相比，膜分离技术具有以下特点。
※ 高效的分离过程 ※ 低能耗 ※ 接近室温的工作温度 ※ 品质稳定性好 ※ 连续化操作 ※ 灵活性强 ※ 纯物理过程 ※ 环保 ※ ……
陶瓷膜的主要用途：生物制药、油水分离并举例 金属膜的主要用途：生物制药、化工等
陶瓷膜管元件
陶瓷膜的断面结构 一种陶瓷膜组件的装配图
金属膜
15
B 按功能分: 分离膜, 反应膜。
16
C 按分离过程分: 微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO） 电渗析（ED） 气体渗透（GP） 渗透汽化（PV）
9
B 分离膜的定义: 两相之间具有选择性和渗透性的中间相,在
驱动力如压力差、浓度差、温度差、电位差及 其它能位差的推动下，促进或限制两相之间的 特定物质的传递，从而实现混合气体或液体的 分离，这一中间相称为膜。
10
膜
气相 / 膜 / 气相 液相 / 膜 / 液相 气相 / 膜 / 液相 液相 / 膜 / 混合性溶液 液相 / 膜 / 非混合性溶液
EDI原理图
17
D 按膜孔径大小分: 微滤膜（0.05－10μm） 超滤膜 (0.05－0.002μm) 纳滤膜（0.001－0.005μm） 反渗透膜。（0.0001－ 0.001μm）
18
19
各种膜过程操作参数对比:
20
E、按膜分离结构分:对称膜与不对称膜 不对称膜：指膜的化学结构或物理结构随膜的部位而异,即各向异性膜。用高
分子溶液铸膜时，膜是由很薄的致密皮层和比皮层厚得多的由海绵状或指状微 孔层构成的支撑底层共同形成具有分离功能的高分子膜，在膜的厚度方向上呈 现出不对称性。用于反渗透和超滤的就是这种不对称膜。在多孔支撑膜上涂布 其他聚合物溶液，或用界面缩聚，或用等离子体聚合等方法在多孔膜表面形成 均匀致密的薄膜，所构成的复合膜也是非对称膜。
12
四、膜的分类 A 按材料分: 有机膜（高分子聚合膜）, 无机膜（陶瓷膜、 金属[不锈钢]膜、碳膜、玻璃膜）。
13
浸润与不浸润:
14
A、无机膜:陶瓷膜、金属膜、玻璃膜和碳膜 陶瓷膜品牌：a、membralox\membraflox\
b、aaflow\orelis\atech\schumacher c、久吾\tami\PCI 金属膜品牌：AccuSep\凯发 玻璃膜与碳膜：PCI
膜分离过程已成为解决当代能源、资源和环境污染问题的重要高 新技术及可持续发展技术的基础。
6
各种膜过程的市场评估
商业吸引力 高 中 低
成本上可竞争 □表面水处理 □气体处理 ○水脱盐 □废水处理 ○食品工业 ○生物工程 □化工
△电池隔膜
技术上先进
△人工胰 □空气分离 □血浆分离
○控制药物释放 ○超纯水 △去内毒素
□亲合膜 △生物反应器 △传感器
无吸引力
○人工肾 △人工肝 △移植隔离
○氯碱电解 △燃料电池 隔膜 △人工皮肤
注:○成熟过程;□开发中过程；△待开发过程
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8
二、膜的定义 A 欧洲膜协会1996年定义:
1、膜是一种中介相,它把两相分隔开来，并/ 或对它相邻两相的传质充当主动或被动的障碍。
2、如果在一个流体相或两个流体相之间，有 一具有选择透过性、化学构成和相态稳定的连续 相物质，那么这一连续相物质就是膜。
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平板膜:最原始的一种膜结构,由于占地面积大，能耗高，逐步 被市场所淘汰，主要用大颗粒物质的分离。一般采用死端过 滤方式，如注射液的灌装，SDI测定仪用膜或滤袋等。
SDI也称为淤泥密度指数（fouling index）,是表征反渗透系统进水水质的重要指标。是在规定 时间内,孔径为0.45μm测试膜片被溶在被测试给水中的淤泥、胶体、黏土、硅胶体、铁的氧 化物、腐植质等污染物堵塞的比率和污染程度。
目前各种膜过程的发展状况和销售趋势图
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3、我国膜技术的发展
A、我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。 60年代进入开创阶段。 B、1965年着手反渗透的探索,1967年开始的全国海水淡化会战， 大大促进了我国膜科技的发展。70年代进入开发阶段。这时期， 微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发 出来， C、80年代跨入了推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他新 膜开发阶段。 D、90年代后进入高速发展及自主创新期。2001年立升公司PVC 合金中空纤维超滤膜的研制成功是其中最具代表的事件之一。
膜分离技术
——基础篇
1
目录
一、膜技术的起源 二、膜技术的发展 三、膜的定义 四、膜的分类方法（包括膜厂家介绍） 五、膜的操作方式 六、各种膜的用途及其应用（内外压膜的优缺点） 七、膜技术的发展方向
2
讲述膜技术的起源及其早期历史
－、膜技术的起源
3
一、膜现象与研究
A 膜现象的存在: 在自然界 在人体 在各个领域 B 膜现象的研究： 1748年,Abbe Nollet 发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀 胱内，第一次揭示膜分离现象。 1861年Schmide发现用柿胶膜或赛咯玢膜过滤溶液，可以截留细 菌、蛋白质、胶体，首次提出“超过滤”的概念。 1864年Traube成功地研制出亚铁氰化铜膜，第一个制造出人类 历史上第一片人造膜。 1866年Thomas Grahamz在一篇“气体通过胶质隔膜的吸收和渗 析分离”的研究论文中，最早提出了气体膜分离的扩散原理。 20世纪中叶，由于物理化学、聚合物化学、生物学、医学和生 理学的深入发展，新型膜材料和制膜技术的不断开拓，各种膜 分离技术才相继出现和发展。 上世纪60年代，大规模生产高通量、无缺陷的膜和紧凑高面积/ 体积比膜分离器上取得突破，开发了中脱盐反渗透过程，七八 十年代又将进展转移到其它膜过程取得成功。
对称膜：亦称各向同性膜，膜的各部分具有相同的特性，其孔结构不随深度而
变化的膜。膜的化学结构、物理结构在各个方向上是一致的，在所有方向上的 孔隙率相似。（如电渗析中的离子交换膜、气体分离膜和微孔膜）
21
F、按膜元件结构分: 缠绕式膜、平板式膜、管式膜、 中空纤维膜、卷式膜
22源自文库
缠绕式膜（包括熔喷或烧结膜）:主要是用于超滤、纳 滤或反渗透膜的前置保安过滤,过滤精度一般是0.2微米 以上。
11
三、膜分离技术的特点:
膜分离过程是一个高效、环保的分离过程,它是多学科交 叉的高新技术，它在物理、化学和生物性质上可呈现出各种 各样的特性，具有较多的优势。
与传统的分离技术如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分 离等相比，膜分离技术具有以下特点。
※ 高效的分离过程 ※ 低能耗 ※ 接近室温的工作温度 ※ 品质稳定性好 ※ 连续化操作 ※ 灵活性强 ※ 纯物理过程 ※ 环保 ※ ……
陶瓷膜的主要用途：生物制药、油水分离并举例 金属膜的主要用途：生物制药、化工等
陶瓷膜管元件
陶瓷膜的断面结构 一种陶瓷膜组件的装配图
金属膜
15
B 按功能分: 分离膜, 反应膜。
16
C 按分离过程分: 微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF） 反渗透（RO） 电渗析（ED） 气体渗透（GP） 渗透汽化（PV）
9
B 分离膜的定义: 两相之间具有选择性和渗透性的中间相,在
驱动力如压力差、浓度差、温度差、电位差及 其它能位差的推动下，促进或限制两相之间的 特定物质的传递，从而实现混合气体或液体的 分离，这一中间相称为膜。
10
膜
气相 / 膜 / 气相 液相 / 膜 / 液相 气相 / 膜 / 液相 液相 / 膜 / 混合性溶液 液相 / 膜 / 非混合性溶液
EDI原理图
17
D 按膜孔径大小分: 微滤膜（0.05－10μm） 超滤膜 (0.05－0.002μm) 纳滤膜（0.001－0.005μm） 反渗透膜。（0.0001－ 0.001μm）
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各种膜过程操作参数对比:
20
E、按膜分离结构分:对称膜与不对称膜 不对称膜：指膜的化学结构或物理结构随膜的部位而异,即各向异性膜。用高
分子溶液铸膜时，膜是由很薄的致密皮层和比皮层厚得多的由海绵状或指状微 孔层构成的支撑底层共同形成具有分离功能的高分子膜，在膜的厚度方向上呈 现出不对称性。用于反渗透和超滤的就是这种不对称膜。在多孔支撑膜上涂布 其他聚合物溶液，或用界面缩聚，或用等离子体聚合等方法在多孔膜表面形成 均匀致密的薄膜，所构成的复合膜也是非对称膜。
12
四、膜的分类 A 按材料分: 有机膜（高分子聚合膜）, 无机膜（陶瓷膜、 金属[不锈钢]膜、碳膜、玻璃膜）。
13
浸润与不浸润:
14
A、无机膜:陶瓷膜、金属膜、玻璃膜和碳膜 陶瓷膜品牌：a、membralox\membraflox\
b、aaflow\orelis\atech\schumacher c、久吾\tami\PCI 金属膜品牌：AccuSep\凯发 玻璃膜与碳膜：PCI
膜分离过程已成为解决当代能源、资源和环境污染问题的重要高 新技术及可持续发展技术的基础。
6
各种膜过程的市场评估
商业吸引力 高 中 低
成本上可竞争 □表面水处理 □气体处理 ○水脱盐 □废水处理 ○食品工业 ○生物工程 □化工
△电池隔膜
技术上先进
△人工胰 □空气分离 □血浆分离
○控制药物释放 ○超纯水 △去内毒素
□亲合膜 △生物反应器 △传感器
无吸引力
○人工肾 △人工肝 △移植隔离
○氯碱电解 △燃料电池 隔膜 △人工皮肤
注:○成熟过程;□开发中过程；△待开发过程
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二、膜的定义 A 欧洲膜协会1996年定义:
1、膜是一种中介相,它把两相分隔开来，并/ 或对它相邻两相的传质充当主动或被动的障碍。
2、如果在一个流体相或两个流体相之间，有 一具有选择透过性、化学构成和相态稳定的连续 相物质，那么这一连续相物质就是膜。
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平板膜:最原始的一种膜结构,由于占地面积大，能耗高，逐步 被市场所淘汰，主要用大颗粒物质的分离。一般采用死端过 滤方式，如注射液的灌装，SDI测定仪用膜或滤袋等。
SDI也称为淤泥密度指数（fouling index）,是表征反渗透系统进水水质的重要指标。是在规定 时间内,孔径为0.45μm测试膜片被溶在被测试给水中的淤泥、胶体、黏土、硅胶体、铁的氧 化物、腐植质等污染物堵塞的比率和污染程度。