膜分离技术应用及展望
膜分离技术的研究进展及应用展望
膜分离技术的研究进展及应用展望膜分离技术的研究进展及应用展望引言：膜分离技术是一种基于物理或化学的分离方法，利用膜的特殊结构和性质，在不同组分之间实现传质、分离和浓缩。
膜分离技术在过去几十年中得到了广泛的研究和应用，已经成为化工、环保、食品加工和生物医药等领域中不可或缺的重要分离技术之一。
本文将重点讨论膜分离技术的研究进展，并展望其在未来的应用前景。
一、膜材料的发展膜分离技术最重要的组成部分就是膜材料。
随着科技的不断进步，膜材料也在不断发展。
膜材料的关键指标包括选择性、通量、稳定性等。
传统的膜材料包括有机膜和无机膜。
有机膜的选择性较差，对一些高分子的渗透有限。
而无机膜通常具有较好的选择性，但通量较低。
因此，近年来，新型膜材料开始得到关注，如纳米膜、多孔膜、复合膜等。
这些膜材料具有高通量和良好的选择性，对分离、纯化等领域具有广泛的应用前景。
二、膜结构的改进膜结构是决定膜分离性能的关键因素之一。
在过去的研究中，通过改变膜的孔径、孔隙率、孔结构等，可以调控膜的分离性能。
然而，传统的膜结构改进方法往往限制了膜的通量和选择性。
因此，新型的膜结构设计思路被提出，如层状膜、纤维束膜、铺砌膜等。
这些新型膜结构具有更大的表面积和更高的通量，具有更好的应用前景。
三、膜分离过程的模拟与优化在膜分离过程中，通过建立数学模型，可以模拟膜分离过程，为工艺的优化提供指导。
传统的膜分离模型通常是基于扩散机理，而忽略了流体流动和膜表面阻力对分离的影响。
近年来，随着计算机模拟技术的发展，可以建立更精确的模型，考虑流体流动、膜表面阻力等因素对分离的影响。
通过优化模型参数和工艺条件，可以实现膜分离过程的最佳化。
这将提高膜分离过程的效率和经济性，并为膜分离技术的应用提供更好的支持。
四、膜分离技术的应用展望膜分离技术在水处理、气体分离、药物纯化等领域已经得到了广泛的应用。
随着人们对环境保护和资源利用的重视，膜分离技术在未来的应用前景更加广阔。
膜分离技术在水处理中的应用与发展
膜分离技术在水处理中的应用与发展一、引言膜分离技术是目前水处理行业中应用最为广泛的技术之一，其可通过高效地分离杂质和污染物质，使水达到符合工业和生活用水标准的要求。
本文将就膜分离技术在水处理中的应用以及未来的发展进行概述。
二、膜分离技术概述膜分离技术是利用膜过滤、逆渗透、超滤等方式进行物质的分离、浓缩和纯化的过程。
膜分离技术有很多种，可以根据膜的材料、形态、工作机理等特点进行分类。
常见的分类方式有微滤、超滤、纳滤、反渗透等。
膜分离技术的膜材质种类很多，如有机膜、无机膜、复合膜、混合膜等。
常见的膜材质有聚酰胺、聚醚酮、聚丙烯、多孔陶瓷、玻璃等。
不同材质的膜具有不同的特性，应用场景也不同。
膜分离技术作为一种新型分离技术，具有操作简便、不需进行复杂的预处理等优点。
与传统的水处理方式相比，膜分离技术具有很明显的优势，即它能够将过滤效果提高到一个全新的高度。
三、膜分离技术在水处理中的应用1. 地下水处理在地下水处理中，膜分离技术通常被用于对水中难以被分离或去除的有害物质进行去除。
通过过滤、逆渗透等操作，对硝酸根、重金属、有机物等物质进行去除。
2. 污水处理污水处理是膜分离技术的主要应用领域之一。
它可以对污水中的固体、颗粒物、细菌、病毒等进行过滤分离，去除不必要的物质，使污水变得更清澈，更适合处理后的再利用。
膜分离技术在污水处理中应用的种类较多，可以根据不同的膜材质和操作方式进行分类。
其中，微滤和超滤等技术常被用于处理工业污水，逆渗透技术则常被用于处理城市污水、工艺废水等。
3.海水淡化海水淡化是一项重要的技术，在水资源短缺的地区应用广泛。
目前常用的海水淡化技术有多闪蒸和反渗透两种。
反渗透技术是一种利用膜分离原理进行水处理的技术，它通过膜的过滤作用将海水中的盐分和有害物质过滤掉，使得海水变得适合饮用和工业用水。
反渗透技术是海水淡化工业中的主要技术之一，其广泛应用于海水淡化、水处理、废水处理等。
四、膜分离技术在水处理中的发展趋势随着科技的不断发展，膜分离技术的应用领域和市场需求也在不断扩大和增强。
膜分离前景
膜分离前景
膜分离是一种在化工领域广泛应用的分离技术，主要是利用半透膜的选择性通透性，实现对混合物中不同组分的分离纯化。
膜分离技术具有许多优势，因此在很多领域具有广阔的应用前景。
首先，膜分离过程能够实现连续操作，无需添加药剂，减少了传统分离方法中化学药剂的使用，符合环保要求。
其次，膜分离过程简单、灵活，能够在相对较低的温度和压力下进行，能够适应各种反应条件，降低了工艺的能耗，提高了分离效果。
再次，膜分离过程的分离效果好，能够实现高效纯化和浓缩，提高了产品的纯度和产量。
此外，膜分离技术还能够对一些热敏性物质进行纯化，保留了其活性成分。
膜分离技术在生物医药工程、食品工程、环境工程等领域具有广泛的应用前景。
在生物医药工程领域，膜分离技术能够实现对蛋白质、细胞、病毒等生物大分子的分离纯化，提高了药物的纯度和活性，提高了药物的疗效。
在食品工程领域，膜分离技术能够实现对乳制品、果汁、蔬菜汁等液体的浓缩和纯化，提高了食品的品质和营养价值。
在环境工程领域，膜分离技术能够实现对废水、废气等污染物的去除，减少了环境污染，保护了生态环境。
除了以上应用领域，膜分离技术还可以应用于海水淡化、气体分离、生物燃料的制备、药物的口服给药系统等领域。
随着科学技术的不断进步和创新，膜分离技术也在不断发展，不断提高其分离效果和工艺经济性，进一步拓宽了其应用领域。
总的来说，膜分离技术作为一种高效、环保的分离技术，具有广阔的应用前景。
随着社会经济的不断发展和环境保护意识的增强，膜分离技术将会得到更广泛的应用，发挥更大的作用。
因此，加强对膜分离技术的研究和推广应用，推动膜分离技术的发展，具有重要的意义。
膜分离技术的应用及发展趋势
膜分离技术的应用及发展趋势一、本文概述膜分离技术，作为现代化工领域中的一种重要分离技术，已经在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面探讨膜分离技术的实际应用以及未来的发展趋势。
我们将从膜分离技术的基本原理出发，深入剖析其在水处理、生物医药、食品加工、能源工业等多个领域中的实际应用案例，以及在这些领域中取得的成效和面临的挑战。
我们还将关注膜分离技术的最新研究进展，展望其未来的发展方向和应用前景。
通过本文的阐述，我们希望能够为相关领域的研究人员和企业决策者提供有价值的参考信息，推动膜分离技术的进一步发展和应用。
二、膜分离技术的基本原理和分类膜分离技术是一种基于膜的选择性透过性质，将混合物中的不同组分进行分离、提纯或浓缩的技术。
其基本原理在于，当混合物在膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，混合物中的组分通过膜的选择性透过，从而实现不同组分的分离。
膜分离技术可以根据其操作原理和应用领域的不同，大致分为以下几类：微滤（Microfiltration, MF）：微滤主要用于分离悬浮物、颗粒物和细菌等。
微滤膜的孔径通常在1~10μm之间，可以有效截留大于膜孔径的微粒。
超滤（Ultrafiltration, UF）：超滤主要用于分离溶液中的大分子物质、胶体、蛋白质等。
超滤膜的孔径在1~100nm之间，允许小分子物质和溶剂通过，而截留大分子物质。
纳滤（Nanofiltration, NF）：纳滤膜的孔径介于超滤和反渗透之间，一般为1~100nm。
纳滤主要用于分离分子量较小的有机物、无机盐和多糖等。
反渗透（Reverse Osmosis, RO）：反渗透是膜分离技术中应用最广泛的一种。
反渗透膜的孔径极小，通常在1~1nm之间，能够截留几乎所有的溶解性盐类、有机物和微生物，从而实现水的净化。
电渗析（Electrodialysis, ED）：电渗析是利用电场力推动离子通过离子交换膜进行分离的过程。
膜分离技术的研究进展及应用展望
膜分离技术的研究进展及应用展望引言膜分离技术是一种基于不同物质在膜表面的选择性传递性质而实现分离的方法。
由于其高效、节能和环境友好等优点，膜分离技术在水处理、生物医药、食品工业等领域得到了广泛的应用和研究。
本文将介绍近年来膜分离技术的研究进展，并探讨其未来的应用前景。
一、膜材料的研究进展1. 有机膜材料有机膜材料是膜分离技术中最常用的材料之一。
研究者通过改变有机膜的孔径、孔隙度和表面性质等方面，提高了膜的分离性能。
此外，利用聚合物材料合成的有机膜具有优良的机械性能和化学稳定性，使得膜在分离过程中能够更好地应对高压、高温等条件。
2. 纳米孔膜材料纳米孔膜材料是近年来膜分离技术中的研究热点。
由于其孔径处于纳米尺度，能够实现更高的分离效率和选择性。
研究者通过控制纳米孔膜材料的孔径大小和形状，实现对溶质的高效分离。
此外，采用辅助添加剂改善纳米孔膜材料的稳定性和抗污性，进一步提高了膜分离技术的应用前景。
二、膜分离技术的应用展望1. 水处理领域膜分离技术在水处理领域得到了广泛的应用。
目前，以反渗透膜为主要技术的海水淡化已成为解决淡水资源短缺的重要途径之一。
未来，随着膜材料和技术的不断创新，膜分离技术在水处理中将能够更高效、更节能地去除水中的重金属、有机物和微生物等污染物，提高水资源的可持续利用率。
2. 生物医药领域膜分离技术在生物医药领域的应用也呈现出广阔的前景。
膜分离技术可以用于药物纯化、血液分离和细胞分离等方面。
未来，研究者可以进一步提高膜的分离效率和选择性，实现对生物大分子的高效分离和回收，从而推动生物医药领域的发展。
3. 食品工业领域膜分离技术在食品工业中的应用主要包括浓缩、分离和提纯等方面。
通过膜分离技术，可以实现果汁、奶制品和酒精等食品的浓缩，同时去除其中的杂质。
此外，膜分离技术还可以用于食品添加剂、香精香料和色素等的提纯过程。
未来，随着膜材料及技术的不断创新，膜分离技术在食品工业中的应用将变得更加广泛。
膜分离技术的最新成果和应用前景
膜分离技术的最新成果和应用前景膜分离技术是一种将物质分离或富集的方法，该技术的主要特点是通过膜来实现物质的分离。
膜分离技术具有生产效率高、节能、环保等优点。
这项技术在水处理、食品加工、制药、化工、环保等领域都有较广泛的应用。
近年来，膜分离技术在越来越多的领域表现出强大的潜力。
随着全球水资源紧张形势的加剧，膜分离技术在水处理领域的应用愈发广泛。
膜分离技术不仅可以对水进行净化，还可以对污水、海水、饮用水等进行处理。
膜分离技术可以将污水中的悬浮物质、细菌、病毒、油脂等分离出去，从而使废水变得清洁。
此外，膜分离技术还可以利用反渗透膜将海水转化为淡水，这在缺乏淡水的地区有着广泛的应用前景。
在食品加工领域，膜分离技术也发挥出了卓越的作用。
膜分离技术可以将液体和固体分离开来，从而将水果、蔬菜等制成汁或酱。
此外，膜分离技术还可以在乳制品加工中起到非常重要的作用，例如可以将牛奶中的脂肪分离出去，从而制成低脂牛奶。
在制药领域，膜分离技术也有着广泛的应用。
膜分离技术可以用于分离提取物中的有效成分，并将其纯化，从而制成药品。
膜分离技术还可以用于制备大分子药物和生物制品。
此外，在医疗领域，膜分离技术也被广泛使用，例如可以进行人工肾脏透析等治疗。
尽管膜分离技术在以上领域的应用已取得不俗的成果，但其应用前景仍有很大的潜力。
首先，在水处理领域，虽然膜分离技术已可以有效地处理废水，但其成本仍然较高，如何将膜分离技术与其他技术结合起来，降低成本，是未来需要解决的问题。
其次，在食品加工领域，膜分离技术还有着更广泛的应用前景，如通过膜分离技术将水果和蔬菜中的营养成分提取出来制成保健品。
此外，在医药领域，膜分离技术可以应用于制药过程中护理膜和贴合膜的制备，也可以制成生物膜和医用滤膜，未来还将有更广泛的应用出现。
总之，膜分离技术作为一种新型分离技术，其应用前景看好。
随着科技的不断进步，膜分离技术将会在更多领域展现它的优越性，从而为我们的生活带来更多方便和改善。
膜分离在石油化工领域中的应用_现状、挑战及机遇
膜分离在石油化工领域中的应用_现状、挑战及机遇膜分离在石油化工领域中的应用：现状、挑战及机遇引言随着全球经济的发展和人们对能源需求的日益增长，石油化工行业在全球范围内扮演着重要角色。
然而，石油化工过程中产生的废水和废气的处理一直是该行业面临的重大问题之一。
为了寻找高效、环保的处理方法，膜分离技术逐渐在石油化工领域中得到了广泛应用。
本文将探讨膜分离在石油化工中的应用现状、挑战及机遇。
一、膜分离在石油化工中的应用现状1.废水处理应用在炼油厂和化工厂中，产生大量的废水需要进行处理。
传统的物理化学处理方法效率较低且成本较高，而膜分离技术由于其高效、低成本、易操作的特点成为处理废水的理想选择。
膜分离技术可以通过反渗透膜去除废水中的悬浮物、油脂、重金属等有害物质。
此外，超滤膜和微滤膜也可以用于去除废水中的胶体、细菌等微生物。
2.气体分离应用除了废水处理，膜分离还可以应用于石油化工中的气体分离。
例如，膜分离技术可以用于炼油厂的轻烃回收和重烃分离。
通过选择合适的膜材料和工艺条件，可以实现轻烃的高效分离和回收，从而降低能耗和环境污染。
3.液体分离应用膜分离技术在石油化工领域还可以应用于液体分离。
例如，在炼油厂的蒸馏过程中，通过在蒸馏塔中设置特定的膜分离器，可以实现高效的分馏。
此外，膜分离还可以用于溶剂回收、催化剂分离等方面。
二、膜分离在石油化工中的挑战尽管膜分离在石油化工领域中具有广阔的应用前景，但仍然存在一些挑战。
首先，不同的废水和气体具有不同的成分和污染程度，因此需要选择适合的膜材料和工艺条件。
其次，由于石油化工过程中常常存在高温、高压、腐蚀性气体和液体的情况，膜材料的稳定性和防污性能要求较高。
此外，大规模应用膜分离技术需要大量的膜、设备和能源投入，成本较高。
因此，如何降低成本、提高膜的寿命和抗污染性能是亟待解决的问题。
三、膜分离在石油化工中的机遇尽管膜分离在石油化工领域面临挑战，但也存在巨大的机遇。
首先，随着技术的不断发展和创新，新型高性能的膜材料不断涌现，如特殊聚合物膜、无机复合膜等。
膜分离技术的研究进展及其应用展望
膜分离技术的研究进展及其应用展望膜分离技术是一种重要的分离技术，主要通过多孔膜的筛选作用实现物质分离。
该技术已经广泛应用于生物技术、食品工业、化学工业、环保工程、医药等领域。
本文将介绍膜分离技术的研究进展及其应用展望。
一、膜分离技术的研究进展（一）膜材料的研究膜材料是膜分离技术的基础，目前主要有有机膜、无机膜和复合膜三种类型。
有机膜主要包括聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚氨酯薄膜等。
这些膜材料具有重量轻、成本低的特点，但是它们的相对分子质量截止率较低，不能满足高精度的分离要求。
无机膜主要包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜等。
这些膜材料具有相对分子质量截止率高、高温抗腐蚀、使用寿命长的特点，但是成本昂贵，生产工艺复杂。
复合膜则是综合了有机膜和无机膜的优点，同时避免了它们的缺点，被广泛应用于分离领域。
（二）膜分离机理的研究膜分离机理主要包括纳滤、超滤、微滤和逆渗透等，其中逆渗透技术是目前应用最广泛的一种膜分离技术。
它主要利用高压将溶液逆向渗透过一种微孔膜，使得溶液中间的水分子进入膜孔，而其他大分子物质则难以通过膜孔的筛选。
逆渗透技术广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、浓缩果汁等领域。
（三）膜分离过程的研究膜分离过程主要包括内部浓度极化层、外部浓度极化层、膜分离区等几个步骤。
其中，内外两层浓度极化层对分离效果有非常重要的影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
此外，膜分离过程中存在一些不确定性因素，如温度、压力、污染物等，这些因素为分离过程带来了一定的不稳定性。
二、膜分离技术的应用展望（一）水处理领域随着全球水资源日益紧张，不断有新的水处理技术被推出。
膜分离技术通过其高效、节能、环保等特点，被认为是未来水处理领域的重要突破口。
目前，膜分离技术已经广泛应用于海水淡化、饮用水净化、污水处理、水中微量有害物质的去除等方面。
（二）食品工业膜分离技术已经广泛应用于食品的处理和包装。
例如，利用膜分离技术，可以从牛奶中分离出蛋白质、糖类、脂肪等成分，生产出优质乳制品；同时，膜分离技术也可以帮助包装行业实现食品保鲜、防腐、防污染等需求，满足人们对于健康、安全、方便的生活需求。
2024年膜分离市场前景分析
2024年膜分离市场前景分析引言膜分离技术是一种通过膜的选择性透过性来分离物质的方法，广泛应用于水处理、食品与饮料生产、制药等行业。
随着环境保护和资源利用的要求增加，膜分离市场迎来了快速发展的机遇。
本文将分析膜分离市场的前景。
目前膜分离市场状况膜分离市场目前呈现出快速增长的趋势。
据市场研究报告，全球膜分离市场规模预计将在未来几年内达到数十亿美元。
该市场的快速增长主要受到以下因素的推动：1.环境保护需求：膜分离技术在水处理行业中得到广泛应用，可高效地去除水中的污染物，保障水质安全。
随着全球水资源短缺问题的加剧，膜分离技术将成为解决水资源问题的关键技术之一。
2.工业发展需求：膜分离技术在食品与饮料生产、制药等行业中的应用也日益增加。
膜分离技术可以分离和提纯不同的混合物，使得产品质量更高、生产更可持续。
3.技术改进：膜分离技术在过去几年中取得了重大突破和改进，例如新型膜材料的开发和膜分离设备的性能提升，使得膜分离技术更加高效、节能。
膜分离市场的未来发展趋势膜分离市场在未来将呈现出以下几个发展趋势：1.技术创新：随着科学技术的不断进步，膜分离技术将会不断迭代升级。
新型膜材料的研发和膜分离设备的改进将进一步提高膜分离技术的性能和效率。
2.应用领域拓展：膜分离技术不仅可以应用于水处理、食品与饮料生产、制药等传统领域，还可以应用于石油化工、电子材料等新兴领域，拓展膜分离市场的应用范围。
3.市场竞争加剧：随着膜分离市场的增长，也将吸引更多的企业进入该市场。
竞争的加剧将促使企业不断提升产品质量和技术水平，推动整个膜分离市场的进一步发展。
4.区域市场差异化：不同地区的市场需求和市场规模存在差异。
在不同区域，膜分离技术所面临的挑战和机遇也会有所不同。
因此，在开拓不同区域市场时，企业需要根据当地的需求和市场环境制定相应的战略。
总结膜分离市场具有广阔的前景，随着环境保护意识的提高和工业发展的推动，膜分离技术将在多个领域中得到广泛应用。
膜分离技术的应用现状及研究进展
膜分离技术的应用现状及研究进展膜分离技术在水处理领域的应用日趋广泛。
例如，膜分离技术可以用于海水淡化，通过反渗透膜将海水中的盐分和其他杂质去除，从而得到纯净的淡水。
此外，膜分离技术还可以用于污水处理，通过微孔过滤膜和超滤膜去除污水中的悬浮物、蛋白质和细菌等。
此外，膜分离技术还可以用于处理工业废水，通过特殊的膜进行分离和浓缩，从而实现废水的回用和资源化。
膜分离技术在生物医药领域的应用也日益增多。
膜在生物分离和纯化中起着重要作用，可以用于分离蛋白质、酶、抗体等生物大分子。
膜分离技术可以通过调节膜孔径、表面性质等来实现对生物大分子的分离和纯化，具有高效、可控性强的特点。
此外，膜分离技术还在气体分离、有机物分离等领域有着广泛的应用。
例如，膜分离技术可以用于天然气中的CO2回收和H2的制备，通过选择性透过不同气体的膜进行分离，实现对气体混合物的分离和纯化。
此外，膜分离技术还可以用于有机合成中的溶剂萃取、分馏等过程，代替传统的精馏和萃取工艺。
在膜分离技术的研究方面，近年来也取得了一系列的进展。
一方面，研究人员不断开发新型的膜材料，如高分子材料、无机材料、复合材料等，以提高膜的分离性能和稳定性。
另一方面，研究人员利用纳米技术、表面改性等手段进行膜的结构调控，以获得更高的通量和分离效果。
此外，研究人员还致力于膜分离技术与其他技术的结合，如电化学、光化学等，以实现新的分离方式和效果。
总的来说，膜分离技术作为一种高效、节能、环保的分离技术，应用范围广泛，研究进展也较为迅速。
随着科学技术的不断发展，膜分离技术在应用领域的拓展和研究进展将会更加广泛和深入。
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膜分离技术应用及展望摘要：膜分离技术经过半个多世纪的发展,在能源、电子、化工、医药、食品、汽车、家电、环保等领城发挥着其独特的重要作用。
据市场分析指出, 我国今后10 年内膜法水处理工程将以4 0 ％的年增长率高速发展, 水作为一种战略资源正在得到前所未有的重视, 国家发改委组织实施的《城市和海水利用高新技术产业化专项》, 国家发改委、科技部、商务部联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》, 均把膜技术产业放到重要的位置。
关键字：膜分离技术应用展望1 膜分离原理膜可以是固相、液相或气相, 膜的结构可是均质或非均质的, 膜可以是中性的或带电的, 但必须具有选择性通过物质的特性。
它的工作原理为: 一是根据混合物物质的质量、体积、大小和几何形态的不同,用过筛的方法将其分离; 二是根据混合物的不同化学性质分离开物质, 物质通过分离膜的速度( 溶解速度) 取决于进入膜内的速度和进入膜的表面扩散到膜的另一表面的速度( 扩散速度) 。
而溶解速度完全取决于被分离物与膜材料之间化学性质的差异, 扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关, 速度愈大, 透过膜所需的时间愈短, 混合物透过膜的速度相差愈大, 则分离效率愈高。
2 膜分离的应用自20 世纪50 年代膜分离进入工业应用以后,每10 年就有一种新的膜分离过程得到新应用。
膜分离技术的优势不断强化, 在各工业得到广泛的应用。
2. 1 水处理饮用水的净化与纯化是从水中去除悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等。
微滤可去除悬浮物和细菌; 超滤可分离大分子和病毒; 纳滤可去除部分硬度、重金属和农药等有毒化合物, 反渗透几乎可除去各种杂质, 电渗析可除氟, 膜接触器可去除水中挥发性有害物质, 因此, 欧、美、日等国家和地区将膜分离技术作为21 世纪饮用水净化的优选技术。
现在反渗透已成为海水淡化制取饮用水最经济的手段, t 水耗电在5 kW·h 以下, 最大的装置处理能力达2. 0×105 m3·d- 1。
同样,反渗透也是苦咸水淡化最经济的方法, t 水电耗在0. 5～3 kW·h, 最大的反渗透装置处理能力达1. 3×105 m3·d- 1。
目前膜法日产约3×106 m3 海水淡化水和约6×106 m3 苦咸水淡化水, 为广大干旱地区提供饮用水和过程用水。
工业废水是工业生产过程中产生的废水、污水和废液, 必须进行处理, 回收有用资源, 同时保护环境。
早在20 世纪70 年代反渗透法使电镀废水得以循环再用; 美国PPG 公司公开用超滤处理阳极电涂电漆废水技术, 荷电型超滤膜使汽车等行业广为采用的电泳漆工艺实现了清洁生产。
用超滤和反渗透组合系统处理电泳漆废水后, 废水中的树脂涂料几乎全部除去, 总溶解固形物的去除率可达97% ～98 %, 水中总溶解固形物的浓度可以降到13～33mg ·L- 1 , 完全符合清洁水的水质要求。
无机膜和渗析结合是钛白废水回收再用的好途径; 电渗析-离子交换树脂耦合的EDI 技术可部分代替离子交换而无需酸、碱再生, 双极膜技术可实现各种废酸、废碱、废盐水的回收再用; 超滤法使纺织上浆的聚乙烯醇废液浓缩回用, 膜法处理技术在印染工业上应用也使印染废水中的染料和水同时回用 ; 反渗透法成功地将尼龙的单体己内酰胺浓缩回收; 超滤将成为每年数亿t 含油废水回注的关键技术, 还可对洗毛废水、脱毛废水、脱脂液废水、摄影废水和放射性废水等进行处理; 用超滤和反渗透处理水溶性切削油废水完全能达到要求。
MPW 公司已开发出了特殊的纳滤膜来处理含有烃类、醇类、醛类、酮类、烷基酮类、烷基腈类、醚类等溶剂的废水。
众多的应用使膜技术在环保废水处理中发挥着重大的作用。
2. 2 医疗医药人工肾主要为中空丝型, 分为透析型和过滤型,主要是通过由透析膜相隔的血液和透析液中各成分之间的浓度差所造成的扩散, 达到清除血液中废物和有害杂质的目的。
膜分离在制药领域中的应用非常广泛, 根据不同的应用范围, 采用膜电解、电渗析、透析、微滤、超滤或反渗透技术, 将药的有效成分分离、纯化。
膜分离在生化制药方面的应用最早, 曾用于酶、激素、核酸、病毒、多肽、疫苗、血清制剂以及蛋白质制剂的浓缩、脱盐精制等。
超滤法去除右旋糖苷注射液热原; 微孔精密过滤器用于丝裂霉素、妥布霉素、阿霉素、柔红霉素等大生产的分离过滤, 用于葡萄糖与活性炭混合液的分离。
电渗析已用在血浆的处理、免疫球蛋白和其他蛋白质的分离。
膜分离提取中药有效成分具有不加热, 一般不需要相的转换, 能在低温低压下操作, 基本上不需要化学药品处理, 不易破坏热敏物质等优点。
有人用中空纤维膜分别从益母草、甘草、白芍等水溶液中分离出盐酸水苏碱、甘草酸和白芍甙; 采用超滤膜分离法提取香菇多糖, 采用螺旋卷式超滤器, 截留分子量为150 000 和60 000 的PS 超滤膜提取香菇糖; 用超滤法提取黄芪甙及天然麻黄等, 取代了传统的苯提和减压蒸馏, 节省能耗和溶剂, 收率高,质量好, 安全可靠。
膜蒸馏法还可用于人参加工中产生的洗参水和人参露的分离浓缩, 从而提取其有效成分人参甙、微量元素和氨基酸。
2. 3 食品工业膜分离技术用于食品工业始于20 世纪60 年代末。
膜分离与传统的食品加工技术相比有节能, 能最大限度保留原有营养成分, 可以简化工艺流程和操作步骤的特点。
超滤和反渗透主要用于牛奶的浓缩和乳清蛋白的回收, 可大量节省能量, 提高产品质量, 获得多种乳制品。
用无机微滤膜可去除啤酒中的浑浊漂浮物( 酒花树脂、单宁、蛋白质等) , 除去酵母、乳酸菌等微生物, 改善啤酒的风味和提高透明度; 用反渗透制造低度啤酒或浓缩啤酒, 也可用反渗透复合膜浓缩啤酒; 微滤技术用于回收啤酒釜底的发酵残液, 使啤酒产量增加。
用超滤进行葡萄酒提纯, 在无化学试剂下制得透明的葡萄酒,还可降低葡萄酒中的酒精含量;用聚丙烯腈中空纤维超滤膜组件将黄酒中的细菌和浑浊物除去; 用超滤对低度白酒除浊, 酒久置后仍保持清澈透明。
膜分离在果汁加工中主要用于浓缩、澄清和除菌, 国外膜公司已有用于各种果汁加工的专用膜设备出售。
微滤用于各种果汁的澄清过滤和除菌; 用反渗透浓缩苹果汁可获得40～45 Brix 的高浓度苹果汁; 我国用反渗透和超滤对山楂进行加工,可从新果中获得占鲜果质量3 % 的果胶干粉和占鲜果质量40 % 的20 Brix 山楂浓缩汁; 美国Du Pont公司出售的中空纤维反渗透组件可将橘子汁浓缩到55 Brix; 用膜分离浓缩葡萄汁、佛手酣汁、澄清柠檬汁等的生产线先后在20 世纪80 年后期建成。
20 世纪70 年代中期DDS 等公司实现了超滤用于酶制剂生产的工业化, 20 世纪80 年代中期我国开始将超滤用于酶制剂生产; 用超滤和反渗透浓缩茶叶抽提汁生产速溶茶; 超滤还用于甜菊糖、大豆蛋白、酱油、醋等的生产;电渗析用于柠檬酸的生产, 使柠檬酸钙的平均得率为92. 71 % 。
用膜法气体分离技术生产富氮空气用于包装食品袋充气和食品贮存。
2. 4 石油、化工美国Bend Research 公司采用中空丝支撑液膜组件, 以铀矿的硫酸浸出液为原料进行了铀的分离浓缩; 用Pr ism 中空纤维复合膜制成的氮氢分离器用于从合成氨施放气中回收氢气; 日本开发的板式复合膜可以回收许多有机合成、石油化工、油漆涂料、溶剂喷涂和半导体等工业生产中大量排出的有机蒸气; 美国GE 公司开发的P-11 型有机膜富氧体系和日本开发的聚硅氧烷改性膜的富氧装置以及中国科学院化学物理研究所研制的LT V-PS 富氧膜可以制取富氧空气; 采用将酶固定在水相中的乳化液膜所作的酶反应器, 可以进行氨基酸的生成和分离; 用中空纤维膜分离器回收油田三次采油中的CO2 ; 1988 年法国的Bazanco ur t 糖业采用渗透蒸发法由乙醇脱水生产无水乙醇; 用中空纤维超滤处理油田注水, 超滤水质达到特低渗透油层注入水水质的要求, 该技术已在各油田使用和推广。
气体分离组件广泛用于膜法提氢、膜法富氧、富氮、工业气体脱湿、有机蒸气回收和天然气脱湿、提氮、脱CO2 和H2S 等。
控制释放膜广泛用于农药、化肥、除草剂和防锈剂等释放。
随着人们对膜科学认识的提高和对膜技术的研究, 膜技术将会在各方面发挥更大的作用。
3 展望膜分离技术在21 世纪是世界各国研究的热点,它将在各个领域发挥更引人注目的作用。
( 1) 海水是地球上最大水源, 膜法是净化技术的前沿, 成本又低, 因此膜技术在淡水资源开发上有极其广阔的市场需求背景。
( 2) 预计21 世纪膜分离的应用将持续增长, 尤其是微滤/ 超滤、微滤/ 反渗透、微滤/ 超滤/ 反渗透或纳滤结合的膜处理过程。
增长的领域包括: 饮用水处理、工业废水的脱色、垃圾填场渗滤液的处理、膜生物反应器的应用、水的回收与循环利用。
这些膜分离技术的应用将降低未来的环境污染, 前景非常广阔,应作为首选重点。
( 3) 石油化工是膜技术在21 世纪可以大显身手的重要领域, 从油田淡水供应、污水处理, 到生产、加工过程的反应、分离、浓缩、纯化等,都和膜技术息息相关, 而膜技术在这方面的应用目前还处在初始阶段, 所以, 膜技术在此方面的应用潜力非常巨大。
( 4) 膜生物反应器已经在抗生素生产和水处理中应用, 渗透气化生产乙醇和膜催化反应已进入中试规模。
这些新的膜分离过程还有很多技术难题需解决, 正处在研究和开发阶段。
( 5) 酶膜生物反应器或钯膜反应器有极大的魅力, 是近代反应工程中值得关注的发展方向, 国内外正在积极投入此方面的研究和开发, 并在应用领域中取得显著成效。
最近, 钯/ 陶瓷复合膜和可选择透过氧的材料研究得到极大重视。
( 6) 开发不同膜分离过程或膜分离与其它分离方法联合起来的工艺流程( 集成膜过程) 成为解决一些复杂分离问题的迫切需要; 膜蒸馏、膜萃取和亲和膜分离是膜技术与蒸发、萃取及色谱技术相结合的新型膜分离过程, 还处在实验室研究阶段。
膜萃取中相之间存在的相互渗透、膜的溶胀以及引起的膜寿命等问题是它在实际应用前必须解决的。
亲和膜分离过程还有许多理论和实际问题需要解决, 特别是制备技术中的一些关键问题急待攻克。
参考文献[1]赵宁、王启山、李思思，膜技术研究进展，南开大学环境科学与工程学院[2]陈红霞，膜分离及应用展望 ，济宁职业技术学院生物化学工程。