膜分离技术发展历史
膜分离技术的发展简史及研究现状
膜分离技术的发展简史及研究现状膜分离技术的发展简史及研究现状人类对于膜现象的研究源于1748年，然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫长过程。
人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。
1950年W.Juda 试制出选择透过性能的离子交换膜，奠定了电渗析的实用化基础。
1960年 Loeb和Souriringan首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。
其发展的历史大致为：30年代微孔过滤，40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。
此外以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。
几种主要膜技术发展近况大致如下：微滤在30年代硝酸纤维素微滤膜商品化，60年代主要开发新品种。
近年来以四氟乙烯和聚偏氟乙烯制成的微滤膜已商品化，具有耐高温、耐溶剂、化学稳定性好等优点，使用温度在－100～260℃。
目前销售量居第一位。
超滤从70年代进入工业化应用后发展迅速,已成为应用领域最广的技术。
日本开发出孔径为5～50nm的陶瓷超滤膜, 截留分子量为2万, 并开发成功直径为1～2mm, 壁厚200～400的陶瓷中空纤维超滤膜,特别适合于生物制品的分离提纯。
离子交换膜和电渗析技术主要用于苦咸水脱盐,近年市场容量也近饱和。
80年代新型含氟离子膜在氯碱工业成功应用后, 引起氯碱工业的深刻变化。
离子膜法比传统的隔膜法节约总能耗30％，节约投资20％。
90年世界上已有34个国家近140套离子膜电解装置投产, 到2019年全世界将1/3氯碱生产转向膜法。
60年洛布(Loeb)与索里拉简(Sourirajan)发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜, 把反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。
膜分离技术优点发展史及现状
膜分离技术优点发展史及现状
膜分离技术是指用膜将液体分离或纯化有机溶剂。
它是一些特定的具有尺寸效应的物质的分离和回收手段之一、有机溶剂的膜分离技术由膜的选择，颗粒的粒径分布及其影响，膜的厚度以及渗透压差的大小等多种因素共同决定着膜分离技术的实用性及其应用的成功性。
膜分离技术是近半个世纪以来发展起来的一种广泛应用的技术，它在水处理、石油开采、食品加工、化学工业等过程中有着广泛的应用。
早在1947年，美国Edward Salomon第一次提出使用膜可以将有机溶剂纯化，在此基础上，1960s以后，膜分离技术开始兴起并在应用中迅速发展，同时也在技术发展过程中发生了多次变化，从单一膜材质的膜分离技术，到多种膜材质混合膜分离技术，再到新型膜材质的膜分离技术。
膜分离技术最早应用于水处理，在水处理中，膜可以有效地将生物有机物、悬浮物、蛋白质及重金属离子等有害物质分离出去，使水的质量得到提高，从而满足特定需求。
随着石油开采和食品加工的发展，膜分离技术也受到了广泛应用。
譬如，将石油中的有机物进行精炼，将食品中的添加剂分离等。
Chap3膜分离技术I
膜的分离特性
渗透液 相2
原料液 相1
选择性
① 目标产物和杂质之间的分离选择
性－透过液中的相对含量与原料液
中相对含量之比
aij
y2i y1i
/ /
y2 j y1Байду номын сангаасj
② 截留率 －对被分离体系中一种或多种物质的截留程度
截留率( σ) ＝1－渗透液的浓度(CF) / 原料液的浓度(CB)
透过通量
单位时间单位膜面积上，透过溶剂（或溶质）的 量－膜的处理能力
体积通量 JV
Jv LP (p－ )
反渗透膜对小分子溶质的高截留率，膜两侧渗透压
差较大， 且反渗透膜阻力较大，为保证反渗透操作流量
，反渗透需要较高的操作压力(1.0-10MPa) 。
反渗透时截留率 R
R 1 CF CB
反渗透膜对无机盐的截留率较高，R → 1. 所以，CF＜＜ CB。对海水一级淡化，膜的脱盐率必须大于99％；但对一级 苦咸水而言，需达到90％—95％。但由于浓差极化现象的存
膜分离技术的发展历史
➢1748年，Nollet观察到水自发地通过半透膜渗透进入乙 醇中 ➢1864年，Traube成功研制成人类历史上策一片人造膜-亚 铁氰化铜膜。 ➢1930年代，微滤膜的工业生产（微生物过滤） ➢1950年代，离子交换膜的产生和电渗析的工业应用 ➢1960年代初，Loeb和Sourirajan利用相转化制膜法制备第 一张实用的反渗透膜；反渗透淡化海水进入工业应用 ➢1970年代，超滤的工业应用 ➢1980年代，气体分离膜的工业应用 ➢1990年代，纳滤和渗透汽化的工业应用
对膜材料的要求
良好的成膜性能和物化稳定性，耐酸、碱、微生物侵 蚀和耐氧化等。 RO、NF、UF、MF－亲水性，高水通量 GP、Pervaporization－对透过组分优先吸附溶解和优先 扩散 ED－耐酸碱，热稳定性好 膜萃取－能耐受有机溶剂
膜分离技术介绍
“膜”的定义： 如果在一个流体相内或两个流体 相之间有一薄层凝聚相物质把流 体分隔开来成为两部分，则这一 薄层物质就是膜。这里所谓的凝 聚相物质可以是固态的，也可以 是液态或气态的。
膜分离技术的定义： 膜分离技术是以选择性透过膜 为分离介质,当在两侧施加某种 推动力时,原料侧组分就会选择 性透过膜,从而达到分离和提纯 的目的。
膜的分类——管式膜
管式膜的结构原理与管式换热器类似，管内与管 外分别走料液与透过液。管式膜的排列形式有列管、 排管或盘管等。管式膜分为外压和内压两种。外压 即为膜在支撑管的外侧，因外压管需有耐高压的外 壳，应用较少；膜在管内侧的则为内压管式膜。亦 有内、外压结合的套管式管式膜组件。 管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少， 一般仅为33-330m2/m3，除特殊场合外，一般不被 使用。
可反向冲洗、使用寿命长
分离极限和选择性是可控制的
成本高、易碎的特性要求有特殊的构造
膜本身的热稳定性常常由于密封材料的 缘故而不能得到充分的利用 因此无机膜在工业中的应用范围受限。
膜分离过程的分类：
膜分离过程的主要特点是以选择透过膜 作为组分分离的手段。当膜两侧存在某种 推动力(如压力差、浓度差、电位差)时， 原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、 提纯的目的。膜分离过程可概述为以下三 种形式。
膜分离技术——电渗析 电渗析(Electro dialysis,简称ED)
电渗析也是较早研究和应用的一种膜分 离技术，它是利用离子交换膜能选择性地 使阴离子或阳离子通过的性质，在直流电 场的作用下，以电位差为推动力，使阴阳 离子分别透过相应的膜从而达到从溶液中 分离电解质的目的，目前主要用于水溶液 中除去电解质(如盐水的淡化等)、电解质 与非电解质的分离和膜电解等。
膜分离技术的发展历程
膜分离技术的发展历程膜分离技术是一种将物质从混合物中分离出来的技术，其发展历程可以追溯到二十世纪六十年代。
当时，荷兰科学家Bakker提出了利用膜的选择性渗透性将气体和液体分离的方法。
不久之后，美国科学家Loeb和Sourirajan发现，将压力应用到膜上可以增加渗透性，从而实现更高效的分离过程。
这一发现奠定了膜分离技术的基础，并成为该领域的里程碑。
如今，膜分离技术已广泛应用于各个领域，包括化工、制药、食品和饮料等行业。
例如，在化工领域，膜分离技术可用于污水处理、水分离和产品回收等方面。
医药领域则可利用膜分离技术实现药物纯化和生产等。
随着技术的进步，膜分离技术也在不断发展。
从最初的传统膜分离技术到近年来的高通量膜分离技术，膜分离技术已经取得了一些令人瞩目的成果。
传统膜分离技术的一个主要问题是低通量。
当使用较小的膜孔径时，分离效率会提高，但流量会下降。
而当使用大孔径膜时，流量会增加但效率会降低。
为了克服这个问题，近年来出现了高通量膜分离技术。
高通量膜分离技术的一个关键是使用纳米级别的膜孔径。
由于纳米级别的膜孔径可以使分子更容易通过，因此可以更有效地实现分离。
此外，高通量膜分离技术还可通过改变膜表面的表面化学特性或膜孔径来提高选择性。
膜分离技术的另一个发展方向是智能化。
智能膜的开发目标是实现膜自动调节和实时监控，从而能够更精确地控制分离过程。
智能膜可通过微型传感器来监测流量、温度、压力和膜孔径等因素，并对这些因素进行反馈控制。
这一技术的应用可以显著提高分离的效率和精度，从而实现更优质的产品。
在未来，膜分离技术还有很大的发展空间。
可以预见的是，随着科技的不断进步，膜分离技术将变得更加智能化、高效化和环保化。
同时，膜分离技术也将在更多的领域得到应用，为我们的生产生活带来更多便利。
膜分离技术的发展及其工业应用
膜分离技术的发展及其工业应用膜分离技术是一种通过半透膜将混合物中的不同成分进行分离的技术。
这种技术具有操作简单、节能环保、适用范围广等优点，因此在化工、生物工程、食品加工等领域得到了广泛应用。
本文将就膜分离技术的发展历程以及其在工业上的应用进行探讨。
一、膜分离技术的发展历程膜分离技术可以追溯到20世纪60年代初期，当时开始了对逆渗透技术的研究，这也是膜分离技术的萌芽期。
逆渗透技术是利用半透膜来分离水中的离子和低分子物质的方法。
逆渗透技术的应用，使得海水淡化和废水处理等工艺成为可能。
而后，超滤膜、微滤膜、纳滤膜等膜分离技术相继应用于不同的领域，丰富了膜分离技术的种类。
随着膜材料、膜结构、膜模块等方面的技术不断创新，膜分离技术的应用领域也得到了拓展。
如今，膜分离技术已经成为化工、环保、生物医药等行业不可或缺的重要技术手段之一。
二、膜分离技术在工业上的应用1. 生物医药领域在生物医药领域，膜分离技术被广泛应用于药物分离纯化、蛋白质富集和纯化、基因分离和净化等方面。
通过超滤膜可以去除溶液中的微生物和异物颗粒，经过纳滤膜可以实现蛋白质的分离和富集。
2. 食品加工领域在食品加工中，膜分离技术可以用于酒精、果汁、奶制品等的浓缩、净化和分离。
通过微滤膜可以实现乳清和乳脂的分离，通过纳滤膜可以实现果汁的浓缩和净化。
3. 化工领域在化工领域，膜分离技术可以用于有机溶剂的回收、气体分离、水处理等多个方面。
通过蒸发浓缩和膜蒸馏，可以实现有机溶剂的高效回收；通过气体分离膜可以实现天然气的富氢分离和CO2的捕捉回收。
4. 环境保护领域在环境保护领域，膜分离技术被用于废水处理、固体废弃物处理、污水处理等方面。
通过超滤膜和纳滤膜可以实现污水的净化和废水的回收利用，从而减少环境污染。
膜分离技术作为一种高效、节能、环保的分离技术，其在生物医药、食品加工、化工以及环境保护等领域的应用前景广阔。
随着科技的不断进步和创新，相信膜分离技术在未来会有更加广泛的应用和发展。
膜分离技术
反渗透的研究始于20世纪50年代。为了从海 水或苦咸水中获得廉价的淡水，雷德在1953年首 次提出了反渗透法的方案，对盐的分离率达90%以 上。遗憾的是，它不能满足工业化要求。1960年， 洛布和索里拉金等制成了第一张具有高通量非对称 醋酸纤维素反渗透膜。这种膜和雷德的薄膜相比， 其透过速度约大9倍，每平方米膜每天可分离得到 大约259L的淡水，对盐的分离率高达98.6%，反渗 透法从此进入了实用阶段。
第二节 膜分离技术的基本原理
微滤使用的滤膜孔径最大，一般适用于分离大 分子物质；超滤使用的滤膜孔径较小，适用于分离 大分子和胶体；反渗透滤膜孔径最小，适用于分离 直径为2nm以下的低分子物质。在实际应用中可根 据相对分子质量的大小来选择适宜的膜分离方式。 上述膜分离的实际操作压力各不相同。微滤操作压 力一般为0～0.2MPa；超滤需0.1～1.0MPa ；反渗 透则需2～10MPa。
离子交换膜是一种由高分子材料制成的具有离子交 换基团的薄膜。如图12-8所示，它之所以具有选择 透水性，主要是由于膜的孔隙度和膜上离子基团的 作用。膜上的孔隙是膜高分子键之间所具有的足够 大的孔隙，以容纳离子的进出和通过。这些孔隙， 从膜正面看是直径为几十A至几百A的微孔；从膜侧 面看，是一条条弯弯曲曲的通道。水中离子就是在 这些通道中作电迁移运动，由膜的一侧进入另外一 侧。膜上的离子基团是在膜高分子链上连接着的一 些可以发生解离作用的活性基团。凡是在高分子链 上连接的是酸性活性基团（如-SO3H）的膜就称为 阳膜；凡是在高分子链上连接的是碱性活性基团 （如-N（CH3）30H）的膜就称为阴膜。例如一般水 处理常用的磺酸型阳膜和季胺型阴膜的结构如下：
三、纳滤的基本原理
纳滤是20世纪80年代发展起来的新型分离技术， 由于纳滤膜拥有lnm左右的微孔结构，故称之为 “纳滤”。纳滤具有两个显著特征，其一是其截留 的物质相对分子质量为150～2000，介于反渗透膜 和超滤膜之间；其二是表面分离层由聚电解质所构 成，对无机盐有一定的截留率，对二价离子特别是 阴离子截留率较高。 纳滤类似于反渗透与超滤，均属压力驱动的膜 分离过程，但其传质机理有所不同。一般认为，超 滤膜由于孔径较大，传质过程主要为孔流形式，而 反渗透膜通常属于无孔致密膜，溶解—扩散的传质 机理能够满意地解释膜的截留性能。
膜分离技术的发展与应用
膜分离技术的发展与应用随着现代工业的不断发展，越来越多的化工生产需要用到分离工艺来提取纯品或者脱除污染物。
膜分离技术作为分离工艺的一种，具有分离效率高、设备简单、可控性强和操作成本低等优点，因此在化工、环保和食品加工等领域得到了广泛的应用。
一、膜分离技术的发展史膜分离技术的起源可以追溯到20世纪50年代。
最早的商业膜是薄膜压力式膜，后来经过不断改进，发展出了中空纤维膜、平面式膜和螺旋筒式膜等。
现在，各种膜材料如聚酯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚四氟乙烯等都可以用于制造膜，膜的孔径大小也可以根据需要进行精确控制。
二、膜分离技术的应用领域1.水处理和污水处理：膜分离技术可以用于去除水中的悬浮物、悬浮菌、细菌和有机物等。
例如，采用微滤膜可以去除水中的悬浮颗粒和胶体，采用超滤膜可以去除水中的大分子有机物。
此外，雾化膜还可以用于水中的重金属离子去除。
2.制药领域：膜分离技术可以用于分离、纯化和浓缩药品，例如血浆分离、酶制剂纯化、药品提纯、微生物培养液过滤等。
在医药行业，膜分离技术已成为一项不可或缺的技术。
3.生物工程领域：膜分离技术可以用于分离、浓缩和纯化生物技术产物。
例如，采用微滤膜可以去除含细胞残留的发酵液中的颗粒物，采用超滤膜可以去除分子量较小的有机物和无机盐。
4.食品加工领域：膜分离技术可以用于奶制品、果汁、啤酒等食品的过滤、浓缩和分离。
例如，采用微滤膜可以去除牛奶中的脂肪球和杂质，采用逆渗透膜可以浓缩果汁等。
5.化工领域：膜分离技术可以用于生产过程中的分离、纯化和浓缩。
例如，采用气体分离膜可以分离出二氧化碳和氢气等单一气体，采用逆渗透膜可以去除废水中的离子、有机物、杂质等。
三、膜分离技术的前景膜分离技术具有广泛的应用前景。
一方面，随着人们对生态环境的越来越关注，膜分离技术在环保领域的应用会越来越广泛；另一方面，随着人们对高效、低能耗的设备需求不断增加，膜分离技术的应用也将不断扩大。
与此同时，膜分离技术也面临着一些挑战。
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膜分离技术在二十世纪显露出来，是迅速崛起的一门新技术，并且有高效、节能、环保的特性。
但是人类从认识到利用的历史是很漫长的。
1748年，法国科学家Abbe Nollet发现水可以通过的猪的膀胱它的速度要比酒精的速度快，这是第一个被人类所记载的膜分离技术。
直到19世纪中期，Thomas Graham发现气体扩散现象和透析理论。
才使得人们对膜分离研究产生了兴趣，最初只对动物膜进行了研究[4]。
1864年Traube成功制作人类历史第一张人造膜—亚铁氰化铜膜。
1950年，Jude[3]研制的具有选择透过性的离子交换膜，给电渗析奠定了实用的基础。
1960年Loeb和Sourirajan[1，2]共同使用相转化法纺丝技术，制备了非对称反渗透膜。
这项技术正在大规模使用。
膜分离技术在二十世纪显露出来，是迅速崛起的一门新技术，并且有高效、节能、环保的特性。
但是人类从认识到利用的历史是很漫长的。
1748年，法国科学家Abbe Nollet发现水可以通过的猪的膀胱它的速度要比酒精的速度快，这是第一个被人类所记载的膜分离技术。
直到19世纪中期，Thomas Graham发现气体扩散现象和透析理论。
才使得人们对膜分离研究产生了兴趣，最初只对动物膜进行了研究[4]。
1864年Traube成功制作人类历史第一张人造膜—亚铁氰化铜膜。
1950年，Jude[3]研制的具有选择透过性的离子交换膜，给电渗析奠定了实用的基础。
1960年Loeb和Sourirajan[1，2]共同使用相转化法纺丝技术，制备了非对称反渗透膜。
这项技术正在大规模使用。