膜分离技术研究进展+文献名称
膜分离技术研究进展
组员：吴佳曦、张雯辉、郭志新、李耀睿、刘汉飞、王伦、张振斌膜分离技术在近20年发展迅速，其应用已从早期的脱盐发展到化工、轻工、石油、冶金、电子、纺织、食品、医药等工业废水、废气的处理，原材料及产品的回收与分离和生产高纯水等，是适应当代新产业发展的重要高新技术。膜分离技术不但在工业领域得到广泛应用，同时正在成为解决能源、资源和环境污染问题的重要技术和可持续发展的技术基础。
膜分离是借助于膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的过程。目前常见的膜分离过程可分为以下几种，电渗析(Electrodialysis，ED)、反渗透(Reverse osmosis，RO)、微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、纳滤(Nanofiltration，UF)和液膜分离等。
膜技术具有分离效率高、能耗低、无相变、操作简便、无二次污染、分离产物易于回收、自动化程度高等优点，在水处理领域具有相当的技术优势，是现代分离技术中一种效率较高的分离手段。
在环境过程中膜分离技术以其独特的作用而被广泛用于水的净化与纯化过程中。下面分类介绍一下膜分离技术的研究现状。
1 电渗析技术研究现状（刘汉飞）
电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择渗透性(与膜电荷相反的离子透过膜，相同的离子则被膜截留)，使溶液中的离子作定向移动以达到脱除或富集电解质的膜分离操作。它可使电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析技术普遍应用于食品生化行业以及废水处理。下面分类对这几方面的应用现状做一介绍。
1.1 电渗透技术在食品行业中的应用
利用电渗析技术对酱油进行脱盐处理，可以制得低盐酱油并基本保持酱油原有风味，但要损失一部分作为酱油指标的氨基酸态氮和有机酸等有效成分，从而将酱油的含盐量降低。但国内尚无这方面的报导，刘贤杰等采用电渗析技术进行了酱油脱盐的研究。研究结果显示：原酱油食盐含量19.4%，经电渗析处理后，酱油含量降至约9%，食盐以外的有效成分也有一些被除去，比较明显的是作为酱油品质指标的氨基酸态氮，有约8%的损失。酱油风味大致不变，证明了电渗
析对酱油的脱盐是切实可行的分离方法。另外在竹笋、菊糖生产中也有应用。1.2 电渗析技术在生化行业中的研究应用
Xu TW [1]等使用由聚乙烯制成的偶极细胞膜来生产柠檬酸钠。这个过程是通过实验室里有效面积为20cm2的偶极薄膜来测试的。基于偶极阳离子薄膜的结构，在离子交换和离子转移的方面对不同的硫酸钠和柠檬酸钠浓缩物的表现进行比较和讨论。结果说明，在其操作中，从能量的消耗，效率和酸浓度的角度来看，硫酸钠和柠檬酸钠的最佳浓度分别为0.25-1.5 M和0.5-1.0 M。
1.3 电渗析技术在废水处理中的应用
叶微微等采用国产离子交换膜研究了采用电渗析法脱盐回收废液中的苹果酸，及其对苹果酸废液脱盐的工艺条件。将废液pH调至4.0，工作电流11A下循环脱盐2h，脱盐率达99%以上，含Na+11821mg/L的废液脱盐至含Na+42. 88mg/ L，其中L-苹果酸损失18.94%，基本达到分离要求，表明了电渗析对苹果酸废液的脱盐是切实可行的。
唐艳等采用电渗析法处理氨氮废水，对工艺条件进行了优化研究，在实验室条件下得到工艺参数。电渗析电压为55V，进水流量为24L/h，氨氮废水进水电导率为2920μs/cm，氨氮浓度为534. 59mg/L。出水室浓水和淡水各占19%和81%，浓水和淡水的电导率分别为14000μs/cm和11. 8μs/cm，氨氮含量分别为2700mg/L 和13mg/L。该电渗析装置处理后的氨氮废水达到排放标准，可以满足回用要求。
1.4 膜污染问题得研究
Christophe Casademont[2]等研究证明利用脉冲磁场在电渗析过程中防止离子交换膜的污染和提高电渗析效率的可行性。Christophe Casademont等测试一种新的细胞结构和研究脉冲磁场在防止污染时的效果和电渗析参数。结果表明，和别的方法比较，将脉冲磁场耦合到高浓度的分离料液中，可以提高去矿物质率，同时并没有发现膜的污染和失活。Christophe Casademont等的研究也表明了，将脉冲磁场结合到经典电渗析装置中，可以减少矿物污染，并且在酸性条件下还能降低蛋白污染。
2 反渗透膜技术研究现状（郭志新）
反渗透是利用反渗透膜选择性地透过溶剂(通常是水)而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，是溶剂通过反渗透膜而实现
对液体混合物进行分离的过程。目前对于反渗透膜的研究主要着重于增加膜水通量，膜的机理模拟研究，减轻膜污染，以及降低处理能耗。
2.1反渗透膜功能层研究
对于复合膜来说，渗透通量和截留率主要取决于其表面的一层超薄分离层，所以针对优化超薄分离层性能的研究一直以来就是热点，然而由于其厚度太小(通常小于200 nm)，很难对其进行热力学和动力学研究。目前，有学者另辟蹊径，利用石英微天平等仪器定量研究了水在这一超薄层中的溶解、吸附行为，以及水分子吸附时所带来的机械压力。他们发现超薄功能层具有相当大的自由体积对于水在其中的吸附和传输非常有利。Jeong[3]等研制的沸石-聚酰胺新型超薄复合反渗透膜在传统复合膜的基础上又具备了分子筛的独特功能(可控的亲水性、电荷密度和孔结构，优良的抗菌性能以及更高的化学、热力学和机械稳定性)，可以使水分子优先通过超亲水的分子筛纳米孔，同时截留率基本保持不变。Sanchuan Yu[4]等研究通过MPD和CFIC的界面聚合制成的薄膜复合材料尼龙-尿烷海水反
渗透膜的性能Sanchuan Yu等做了很多尝试，如利用混合的交联剂，选择不同MPD 溶解性和扩散性的有机溶剂，改变有机的CFIC的温度，改变固化条件和后处理等。导致膜的通水量和脱盐率是通过人工海水的渗透实验来确定的；化学成分和表层的亲水性是通过XPS（光电子能谱）和接触角得到的。Sanchuan Yu研究结果表明，在维持膜的选择性稳定或提高的同时，薄膜复合型膜的渗透性有效的增加了。改善后的膜的水通量在海水脱盐时明显变大了，同时维持很高的脱盐率。尼龙-尿烷海水反渗透膜的最优反渗透性能是在于拥有一个具有某一交联剂选择性的表层和一个相对疏水的表面。
2.2反渗透膜分离机理模拟
由于实验技术方面的困难，通常人们很难从原子水平上搞清楚其微观结构，以及水分子和离子渗透过膜的机理，这就使得聚合物单体化学结构的选择或是聚合过程的优化变得有些盲目，所以有学者将分子动力学模拟的方法应用到了反渗透膜的研究中。Harde r[5]等则通过一种新型的基于分子动力学的方法，模拟了间苯二胺和均苯三甲酰氯两种典型单体之间的界面聚合反应，以及水分子在所生成分离层中的渗透过程，最后得出的扩散系数和渗透通量的理论值与实验结果具有相同的数量级。
2.3反渗透膜污染
膜污染一直以来就是人们关注的热点问题，它影响着膜的稳定运行和出水水质，并将缩短膜的使用寿命，因此被认为是制约膜技术广泛应用的关键因素。目前，人们在研制和开发新型反渗透膜的同时，也对膜污染问题进行了更加深入的研究，并不断寻找解决办法。有学者发现浓差极化与胶体污染物在反渗透膜表面沉积这两种常见的现象之间存在一种偶合作用，并且可以通过利用那些不易于沉积的胶体颗粒作为“移动搅拌器”来减少污染，提高反渗透膜在脱盐方面的性能。
由微生物在膜面生长造成的反渗透膜污染现象很普遍，它会使水分子渗透过膜所需要的压力急剧上升，这一问题可以通过一些常用的生物杀伤剂，例如活性氯、臭氧以及紫外线灭菌等方法得以解决，但是频繁的化学洗涤又会降低膜的使用寿命，并给系统中引入一些灭菌副产物，例如臭氧处理富溴盐废水的过程中产生的溴酸盐就被世界卫生组织和美国环境保护署列为一种致癌物。所以需要针对各自的实际情况选择最优的预处理过程。
无机盐也是一类很重要的污染物，对于这方面机理的研究也很多，主要集中在考察错流流率和压力等操作参数，以及膜孔隙率和粗糙度等对无机盐在膜表面结晶的影响，然而也有少数学者认为污染过程还会受到膜组件的几何构型以及膜材料等因素的影响。膜剖析(membrane autopsy)是寻找膜污染成因的一种常用方法，它通过分析污染后的膜元件，寻找污染的原因及其机理，当污染过程很复杂而又对其缺乏了解时，这项技术就显得非常有效。Mohamedou[6]等通过膜剖析对一套老旧的反渗透膜组件的污染过程进行了研究，评估了它的膜老化程度，最终使得膜组件的再生变得可能。
除了实验考察膜污染过程的研究之外，许多学者还从理论的角度全面分析了反渗透膜过程中出现的污染问题。Hoek[7]等通过模拟一个大型反渗透装置的运行过程，研究了传质动力学、膜污染以及反渗透技术中的工程放大问题。他们所建立的模型为更加深入地研究大型反渗透过程提供了有力工具。另外，他们还指出利用一些新颖的监测方法，可以帮助我们进一步了解反渗透过程中的影响因素，有利于全面和综合的研究反渗透系统。
2.4反渗透膜系统能耗
目前，相对于其他传统的化工分离技术，反渗透膜技术在能耗方面仍然具有
很大的优势，Madaeni[8]等研究发现，在食品加工业中，与传统的蒸发工艺相比，通过反渗透膜浓缩果汁中糖分的能耗被大幅度的降低；除此之外，反渗透膜分离过程也避免了因为加热蒸发所导致的糖分损失。脱盐作为反渗透膜技术的传统应用领域，如何降低能耗一直备受关注。虽然提高反渗透系统能量利用效率是减轻反渗透大规模利用带来的能源压力的一个有效途径，但是从根本上解决这一问题则需要另辟蹊径，将可再生能源引入反渗透系统。目前，已经有人提出以太阳能、风能和水能等可再生能源作为反渗透系统的供能源，并且已经对实施这种构想的基本原则、装置设计、设备安装、数学模型计算以及经济可行性等方面做了分。
3 微滤和超滤技术研究现状（张振斌、王伦）
低压膜微滤(MF)和超滤(UF)主要用于饮用水净化和工业废水处理。超滤所用的膜为非对称膜，其表面活性分离层平均孔径约为10-200?，能够截留分子量为500以上的大分子与胶体微粒，所用操作压差在0.1-0.5MPa。原料液在压差作用下，其中溶剂透过膜上的微孔流到膜的低限侧，为透过液，大分子物质或胶体微粒被膜截留，不能透过膜，从而实现原料液中大分子物质与胶体物质和溶剂的分离。微滤所用的膜为微孔膜，平均孔径0.02-10μm，能够截留直径0.05-10μm的微粒或分子量大于100万的高分子物质，操作压差一般为0.01～0.2MPa。原料液在压差作用下，其中水(溶剂)透过膜上的微孔流到膜的低压侧，为透过液，大于膜孔的微粒被截留，从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。微滤过程对微粒的截留机理是筛分作用，决定膜的分离效果是膜的物理结构，孔的形状和大小。下面介绍一下微滤和超滤技术在水处理工艺中的应用进展。
3.1 饮用水净化复合工艺
近年来，有些地区饮用水源受到污染，微量污染物含量超标，传统的饮用水净化技术已经不能满足要求。通过不同的预处理方式(如混凝、砂滤、生物氧化、臭氧氧化等)，并结合MF/UF工艺，通常能有效去除原水中主要的污染物，同时缓解膜污染。Park[9]等研究了饮用水处理过程中混凝对后续UF的影响，并建议根据原水的特点选取合适的膜，并投加适量的混凝剂，可以有效去除原水中的胶体物质和有害污染物。对于实际水厂，Park等建议使用自动控制投加混凝剂装置。在饮用水净化UF工艺前端设置快速生物膜过滤单元，也可以去除进水中的天然有机物，减轻膜污染。Huck等研究了不同的空床接触时间(5、10、15 min)
对后续UF的影响。试验结果表明，延长空床接触时间能降低原水中的浊度，使UF膜的不可逆污染减轻。由于生物膜过滤工艺不采用絮凝或者臭氧预处理，经济成本下降，比较适于中小水厂。
3.2 去除病毒
病毒是在饮用水处理中受到广泛关注的污染物，由于其体积非常小，在某些情况下(例如膜老化或者损坏)容易穿透MF/UF膜。随着膜技术在饮用水领域的不断推广应用，不少学者对MF/UF工艺中病毒的快速检测方法和截留效果进行了研究。利用酶可以与特定病毒相结合的特点，根据电流强度与病毒数量成正比的原理，Soussan[10]等开发了一种新的在线检测MF和UF过程中病毒数量的方法。通过这种新的检测方法发现，膜过滤过程中跨膜压差的波动会引起病毒截留率的变化。针对陶瓷微滤膜对病毒截留效果较差的问题，Shirasaki[11]等将混凝作为前处理再结合陶瓷膜过滤去除病毒。该研究选用了饮用水中常见的诺瓦克病毒，以生物性状上无害、可用于大规模培养的诺瓦克病毒重组体作为研究替代品。结果表明，混凝剂的品种和投量对后续重组病毒的截留量有很大的影响，投加1.08mg/L的PAC对病毒的去除率可达到99. 99%。
3.3 工业废水的处理与回用
工业废水的一大特点是含有大量有用的物质，如果通过适当的手段加以回收利用，可以缓解日益严峻的资源危机。气态膜分离技术适于回收工业废水中可挥发的有机物，具有低能耗、不产生二次污染物等优点。Wu[12]等利用气态膜分离技术代替传统的氧化、生物降解工艺处理氰化物废水，氰化物以气态的形式透过膜在另一侧被富集回收。丙烯腈废水首先在40℃、pH=12. 0的条件下进行砂滤，然后在40℃、pH=5的条件下进行气态膜分离，并以10%的氢氧化钠作吸收剂，对氰化物的回收率达到87.1%；同时，膜污染在预过滤和氢氧化钠清洗条件下得到了有效控制。
关于超滤膜和微滤膜的研制和污染方面，B.K.Nandi[13]等人利用陶瓷复合膜来制造稳定的，低成本的微滤膜。介绍了利用高岭土和一些低成本的材料（石英、碳酸钠、碳酸钙、硼酸钠等）来制取这种稳定的低成本的介孔薄膜。实验这个过程的温度是850-1000℃，而不是通常制造无机膜嘚烧结温度1100℃。这些膜被铸造成圆盘型（直径52.5mm，4.5mm厚），用TGA（热重量分析法）,XRD（X射线
衍射）,SEM（扫描电子显微镜）分析了这些膜，来评估最高烧结温度对膜结构，孔隙度和机械完整性的影响。孔径大小及其分布、孔隙率、平均孔径大小的膜随着渗透实验和水和空气进行了模拟研究了膜的性能。平均孔径的膜发现增加从550纳米到810纳米之间当烧结从850°C温度上升到1000°C。然而,随着温度升高到1000°C从850°C,膜孔隙度减少(从42%降至33%)，拉伸强度提高了。膜的抗腐蚀性随着温度的改变并没有变化。
F. Javier [14]等分别研究了三种膜在切向过滤实验设备中处理软木加工废水的效果。F. Javier Ben′?tez等研究的三种膜分别是孔径为0.65μm和0.1μm的微滤膜和分子量上限为300千道尔顿的超滤膜。三种膜的透水率分别是860,248,769L/(h·㎡·bar)。影响膜渗透参数的因素如跨膜压差，料液流量，温度，不同膜的性质，不同膜的效率和操作条件通过确定几个评估去除排放的污染物总量的参数：COD，254nm吸光度，单宁含量，以及常在排放污水中被选作代表不同有机物污染的色花。依据操作条件的响应保留系数值，有以下排序:色花酸>254nm吸光度>单宁含量>COD。总体来说，BIO-300K膜在20℃，QF=5.3L/H，TMP=1.8bar的条件下去除效果最好。最后，评价了膜污染状况，各个膜的响应机制建立起来通过将实验数据拟合各种文献中报道的膜污染模型。
S.S. MADAENI[15]通过疏水性聚偏氟乙烯0.22微米（GVHP）微过滤（MF）的膜，研究了大乳胶(1μm)对金的小微的（50 nm）的胶体悬浮液的影响。金溶胶，通过膜过滤或不乳胶悬浮进行预过滤。对膜表面形成滤饼的特性不仅取决于在饲料中粒子的固有属性，但也由混合物的性质而定。由于组合的效果，溶胶的形成型对其性质具有影响。这可能是由于大粒径之间的空隙，可以由小粒径的颗粒来填充。这些在不同粒径之间的各种组合，使溶胶表现出不同的电阻。该组合效应及形成的溶胶型可以减少生产过程中的污染。微滤过程中产生的污垢是非常严重的。事先向小颗粒悬浮颗粒的分离微滤大溶胶，可以减少阻力，减少污染。
Janknecht [16]等人对使用高分子聚合微滤/超滤膜处理工业切削油进行了研究。试验中使用了14种不同的膜，代表了8种不同的材料和不同的疏水性，膜孔径在1-800nm之间。对于不同的样品膜渗透压从1.6到939 L m-2 h-1 bar-1不等，同时除油率在3.42%和99.99%之间。结果表明膜孔径和接触角度对这两个值基本没影响，然而一个有趣的对比出现在个别膜的毛细管压力上。对这种现象的一个可能
的解释是在膜表面形成了油膜。
4 液膜分离技术研究现状（吴佳曦、李耀睿）
液膜分离技术是二十世纪60年代发展起来的，是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术，和固体膜相比，液膜具有选择性高、传质面积大、通量大及传质速率高等明显的技术特色，因此，受到国内外许多学者的普遍关注，开展了大量的研究工作。近年来，在广泛深入研究的基础上，液膜分离技术在湿法冶金、石油化工、环境保护、气体分离、有机物分离、生物制品分离与生物医学等领域中，已显示出了广阔的应用前景。
4.1 在废水处理中的应用
废水中含有大量的无机阴、阳离子和种类繁多的有机物，特别是有些有毒物对水质影响极大，废水的处理实质上也是一类从稀溶液中回收特定溶质的问题，乳状液膜分离技术在废水处理中得到了广泛应用，并取得了良好效果。用乳状液膜法除去物质的方法大多是形成W/O/W型乳状液膜进行分离，将废水与膜内相含有特定试剂微小液滴的液膜接触，液膜是由碳氢化合物溶剂、表面活性剂和某些添加剂组成的。
4.1.1 无机物废水的处理
乳状液膜技术在分离富集其他无机离子方面也是国内外的研究热点，在资源循环利用和环境保护方面有着重要的应用价值。国内有关乳状液膜分离富集无机离子的研究也有很多报道，如李玉萍等采用乳状液膜不同的体系分别分离富集、测定痕量的银、铅、锢等，效果显著。
4.1.2有机物废水的处理
来自焦化、石油炼制、合成树脂等生产过程中的含酚废水和洗染工业所产生的含醋酸废水等，其中含有毒性较大的有机物。酚是一类毒害性很强的物质，对含酚废水的处理国内外都进行了大量的研究，其处理方法很多，目前对于低浓度的含酚废水(酚质量浓度100~200 mg/L)多采用生化法处理；对于高浓度的含酚废水(酚质量浓度200~2 000 mg/L)多采用溶剂萃取法；而乳状液膜法适用于高浓度和低浓度含酚废水。
4.2 烃类混合物及其他气体分离
一些物理化学性质相近的烃类化合物用常规的蒸馏法和萃取法分离，既成本
高又难以达到分离要求。采用液膜法进行分离具有简便、快速和高效等特点。一般待分离的烃类混合物为有机相，膜相为水相膜。研究者现已对分离苯-正己烷、甲苯-庚烷、正己烷-苯甲苯、乙烷-庚烷、正己烷-环己烷、庚烷-乙烯等混合体系进行了成功的实验。
Ward和Robb使用亚砷酸钠的饱和碳酸氢铯溶液渗透的多孔醋酸纤维素薄膜，从O2/CO2混合气体中去除CO2，分离系数高达4100，亚砷酸钠的存在使CO2的渗透率增加了3倍，并且NaAsO2很稳定，使这一优良性能可以长期保持。
4.3 金属离子的分离
Zhongqi Ren[17]等，利用一种新的液膜技术，基于表面更新理论并结合纤维膜萃取，液膜渗透及其他液膜过程研究了中空纤维更新液膜。从煤油HCl体系中，提取CuSO4+D2EHPA的结果显示中空纤维更新液膜分离过程很稳定。在整个过程中液膜能够持续更新，有机液滴和水相的直接接触提供了很大的质比表面积。这些效应可以显著降低腔侧的传质阻力。由于料液相的水层扩散是速率控制步骤，料液相和有机相混合物流经腔侧时的传质速率比接收相和有机相之间的要高。传质总系数随着流动速率和有机相中D2EHPA的浓度的增加而增加，随着料液相中铜离子初始浓度降低而增加。传质总系数也随着料液相中PH值得增大而增加，并且在PH为4.44时达到最大值。并且，在这个过程中有一个良好的w/o 体积比范围即20:1~30:1.与中空纤维支撑液膜相比，中空纤维更新液膜分离过程有较高的传质速率。中空纤维液膜分离过程的数学模型是基于表面更新理论建立起来的。模拟结果也很好的吻合了在研究条件下得出的实验数据。
其它液膜新技术介绍。Liu[18]介绍了双酚A液膜技术。双酚A是一种在连续流动液液萃取和液膜萃取相结合的基础上发展出来的一种新的连续流动液膜萃取技术。流速、液膜溶剂和供体和受体的pH这些有关系的参数都得到了完善。以二氯甲烷和经过浓缩40分钟，浓缩200倍的浓度为50μgL–1的双酚A，为液膜相。这个技术主要的优点是它提供了比较高地浓缩因子，并且在液膜相的选择性上具有自由性，而且液膜的具有长时间的稳定性，大大降低了有机物的消耗量，尤其是浓度为0.05 mL min–1时，并可以用于全部自动化操作，还可以联结各种各样的检测器。
Liu[19]等以二氯甲烷液膜和磺酰脲类除草剂的研究为例对连续流动膜进行
阐述。一个富集值超过1000的元素是用这种技术将10杯二甲基砜浓缩120分钟得到的。其缺点是在支撑型液膜进行操作时有少数的有机溶剂会被液膜排斥。在这个连续流动膜萃取模型中几乎所有的溶剂都适用于常用的溶液萃取，并且，液膜的使用寿命也不再是一个问题。
此外，液膜法也适用于处理其它金属离子，如Cr6+、Hg2+、Cd2+、Fe3+、稀土等。
5 纳滤等其它膜分离技术研究现状（张雯辉）
纳滤(Nanofiltration，简称NF)是介于反渗透(RO)和超滤(UF)之间的一种膜分离技术，是目前世界水处理领域研究的热点之一。纳滤膜对溶质的截留性能介于反渗透膜和超滤膜之间。RO膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但NF膜只对特定的溶质具有高脱除率。其孔径范围在纳米级，一般在1~2 nm，纳滤膜通常表面荷负电，对不同电荷和不同价态的离子具有相应不同的Donann电位[1]，纳滤膜的孔径和表面特征决定了其独特的性能;纳滤膜属于压力驱动膜，可在很低的操作压力下高效地脱除有毒有害物质，同时有效地保留水中对人体有益的微量元素和矿物质。从结构上看，纳滤膜大多数是由化学组成不同的表层分离层和支撑层组成的复合型膜。
5.1 纳滤膜在水处理中的应用
纳滤技术对纺织工业废水有很好的适用性，可有效去除色度、高浓度有机碳、COD及各种染料等。Capar[20]等用纳滤膜回收丝绸厂废水中的丝胶蛋白(分子大小10~25 kDa)，废水依次用微滤、离心过滤技术将丝胶从其它杂质中分离出来，然后用纳滤膜(NF-90 100Da)回收丝胶蛋白，回收率达94%~95%。由于丝胶蛋白与膜的相互作用以及丝胶蛋白的浓缩极化致使纳滤膜膜通量下降70%~75%，采用NaOH溶液进行化学清洗，膜通量可最少恢复83%。Sahinkaya[21]等对牛仔布纺织废水的回用进行了研究，该废水先经过活性污泥反应器，水中COD及色度去除效果明显，但水质达不到回用标准，在后续工艺加入纳滤过程加以处理。结果表明，COD去除率达80%~100%，出水电导率由8 mS/cm降至 1.98~2.67 mS/cm，色度低于10度(铂-钴色度法)，水质达到回用标准，出水膜通量与初通量相比下降了45%，且浓缩极化是膜通量下降的主要原因。
自然水体中存在的合成药物对人类的危害愈来愈受到人们的重视，部分药物
浓度较高(如:酮洛芬、二氢氯噻、双氯芬、卡马西平等)，对人类及水生物健康影响严重。Radjenovi[22] 等对井水、常规饮用水、NF和RO脱盐水处理厂的浓水等水样进行了处理，结果表明原水中约含31种浓度不等的药物，他们用NF和RO 膜截留地下水中的药物成分。结果表明，NF和RO膜具有很好的截留性能，对几乎所有药物的截留率都大于85%，其中对带负电荷的次黄嘌呤和二氯苯二磺酰胺的截留率大于95%，对带正电荷的甲磺胺心定和美托洛尔的截留率大于90%。垃圾渗滤液是一种成分复杂、有机物浓度极高的废水，若不加以处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。Zouboulis[23]等利用振动剪切增强单元增强膜的传质，用纳滤膜(NaCl去除率为50%)去除垃圾渗滤液中腐殖酸类物质，去除率达97%左右。另外纳滤技术也可应用于海水淡化，Hassan[24]等首先把作为预处理的NF技术用在反渗透海水淡化和多极闪蒸上。在2.2×103kPa的操作压力下，NF膜有效地降低了微生物和浊度，NF膜对硬性离子(Ca2+，Mg2+，SO42-，HCO3-)和总硬度的截留率分别为89.6%，94.0%，97.8%，76.6%和93.3%。
6 结语
随着膜分离技术的不断发展，如新型膜材质的开发、膜分离不同操作工艺的优化和组合等，膜分离技术将会在化学工业、食品加工、废水处理、医药技术等方面的重要分离过程行业得到更成功的工业化应用。
参考文献
[1]Xu TW, Yang WH.Citric acid production by electrodialysis with bipolar membranes[J].
CHEMICAL ENGINEERING AND PROCESSING. 2002, 41: 519-524.
[2]Christophe Casademont ,Philippe Sistat ,Benjamin Ruiz . Electrodialysis of model salt
solution containing whey proteins:Enhancement by pulsed electric field and modified cell configuration.[J] Journal of Membrane Science2009,238:238–245.
[3]JEONG B H，HOEK E M V，YAN Y，et al.Interfacial polymerization of thin film
nanocomposites:A new concept for reverse osmosis membranes［J］.Journal of Membrane Science,2007,294:1－7.
[4]Sanchuan Yu,,Meihong Liu ,Xuesong Liu ,Congjie Gao.Performance enhancement in
interfacially synthesized thin-film composite polyamide-urethane reverse osmosis membrane for seawater desalination[J]. Journal of Membrane Science ,2009,342:313–320.
[5]HARDER E,W ALTERS D E,BODNAR Y D,et al.Molecular dynamics study of a polymeric
reverse osmosis membrane[J].Journal of Physical Chemistry B,2009,113:10 177-10 182.
[6]MOHAMEDOU E O,SUAREZ D B P,VINCE F,et al.New lives for old reverse
osmosis(RO)membranes[J].Desalination,2010,253(1/3):62－70.
[7]HOEK E M V,ALLRED J,KNOELL T,et al.Modeling the effects of fouling on full-scale
reverse osmosis processes[J].Journal of Membrane Science,2008,314:33-49.
[8]MADAENI S S,ZERESHKI S.Energy consumption for sugar manufacturing.Part
I:Evaporation versus reverse osmosis[J].Energy Conversion and Management,2010, 51:1 270-1 276.
[9]ParkM N, JangH N, Lee D S,et al. Coagulation pretreatment for drinking water treatment by
membrane process of river water [A]. 5thIWA Conference on Membranes forWater and Wastewater Treatment[C].Beijing: IWA-MTC 2009 Organising Committee, 2009.
[10]Soussan L,GuiguiC,Alfenore S,et al. Use of new tracers for the assessmentof the inline
retention ofviruses by membrane systems[A]. 5thIWA Conference on Membranes forWater and Wastewater Treatment[C]. Bei-jing: IWA-MTC 2009 Organising Committee, 2009. [11]ShirasakiN,Matsushita T,MatsuiY,et al. Evaluation of norovirus removal performance in a
coagulation-microfil-tration process by using recombinant norovirus VLPs[A]. 5thIWA Conference onMembranes forWater and WastewaterTreatment[C]. Beijing: IWA-MTC 2009 Organising Committee, 2009.
[12]Wu J L,LiuH Y,He S J,et al. Using gasmembrane to remove cyanide from acrylonitrile
wastewater[A]. 5th IWA Conference on Membranes for Water and WastewaterTreatment[C].
Beijing: IWA-MTC 2009 Organising Committee, 2009.
[13]B.K.Nandi,R.Uppaluri,M.K.Purkait. Preparation and characterization of low cost ceramic
membranes for micro-filtration applications[J] Applied Clay Science,2008,42:102–110. [14]F. Javier Ben′?tez ?, Juan L. Acero, Ana I. Leal.Application of microfiltration and
ultrafiltration processes to cork processing wastewaters and assessment of the membrane fouling[J]. Separation and Purification Technology ,2006,,50: 354–364.
[15]S.S. MADAENI.The Effect of Large Particles on Micro?ltration of Small Particles[J].
Separation and Purification Technology ,2006,50:354–364.
[16]Peter Janknecht, Ana D. Lopes, and Adélio M. Mendes*. Removal of Industrial Cutting Oil
from Oil Emulsions by Polymeric Ultra- and Microfiltration Membranes[J].Environ. Sci.
Technol., 2004, 38 (18): 4878–4883.
[17]Zhongqi Ren,Weidong Zhang?,YiMing Liu,et al.New liquid membrane technology for
simultaneous extraction and stripping of copper(II) from wastewater[J]. Chemical Engineering Science,2007,62: 6090 – 6101.
[18]Jing-fu Liu,Jing-bo Chao,Mei-juan Wen et al.Automatic trace-enrichment of bisphenol A by a
novel continuous flow liquidmembrane extraction technique[J]. J. Sep. Sci. 2001, 24:874-878.
[19]Liu JF, Chao JB, Jiang GB .Continuous flow liquid membrane extraction: a novel
automatic trace-enrichment technique based on continuous flow liquid-liquid extraction combined with supported liquid membrane[J]. ANAL YTICA CHIMICA ACTA ,2002,455: 93-101.
[20]Capar G, Seylan Aygun S, Rusen Gecit M. Treatment of silk production wastewaters by
membrane processes for sericin recovery[J]. J Membr Sci, 2008, 325: 920-931.
[21]Sahinkaya E, Uzal N, Yetis U,et al. Biological treatment and nanofiltration of denim textile
wastewater for reuse[J]. J Hazardous Mater, 2008, 153: 1142-1148.
[22]Radjenov i J, Petrovi M, Ventura F,et al. Rejection of pharmaceuticals in nanofiltration and
reverse osmosis membrane drinking water treatment [J]. Water Res, 2008, 42: 3601-3610. [23]Zouboulis A I, Petala M D. Performance of VSEP vibratory membrane filtration system
during the treatment of landfill leachates[J]. Desaliantion, 2008, 222:165-175.
[24]Hassan A M, Al-sofi M A K, Al-Amoundi A S,etal.A new approach to membrane and thermal
seawater desalination processes using nanofiltration membranes(Part 1)[J]. Desalination,1998, 118: 35-51.
动态膜分离技术研究进展
文章编号:1007-8924(2007)04-0091-05专题综述 动态膜分离技术研究进展 李晓波,胡保安,顾 平 (天津大学环境科学与工程学院,天津300072) 摘 要:介绍动态膜分离技术的概念,着重讨论影响动态膜分离性能的相关因素以及动态膜 在污水处理中的应用效果,指出动态膜技术具有良好的应用前景,但目前仍处于试验阶段,尚需深入研究. 关键词:动态膜;污水处理;研究进展中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 膜分离技术是当今水处理领域研究的热点,国内外均做了大量的研究工作[1-5],然而,膜污染及膜组件昂贵的价格是阻碍膜技术广泛应用的主要原因.动态膜分离技术采用大孔径材料制作膜组件,降低了膜组件的造价;同时,已有研究表明,动态膜的渗透性能更佳、抗污染能力显著提高[6-8].因此,动态膜作为一项新型的特殊膜分离技术正越来越多地受到国内外水处理技术研究者的关注[9-13]. 1 动态膜分离技术 动态膜作为一种分离技术,包含动态膜的载体 及动态膜分离层本身.动态膜的载体指用来承载动态膜的大孔径材料,一般价格低廉、易得,常见的有不锈钢丝网、普通筛网、工业滤布、筛绢等多孔材料和一些高分子材料,如烧结聚氯乙烯管等.动态膜分离层是动态膜分离技术的主体,指依附于动态膜载体之上、执行分离功能的滤饼层或污泥层.它是通过错流过滤或死端过滤的方式将某种固体或胶体微粒沉淀在载体表面上形成的.用于形成动态膜的粒子种类较多,有粘土类矿物、粉状活性炭(PAC )、ZrO 2、MnO 2、聚乙烯醇(PVA )等,也可用被处理的废液中的某种物质作为成膜物质沉淀在载体上形成动态膜,如自生生物动态膜的成膜物质为污水中的活性污泥.目前国内外关于动态膜分离技术的研究主要 集中在影响动态膜分离性能的因素及操作参数的优化方面. 2 影响动态膜分离性能的因素 2.1 pH 的影响 p H 对ZrO 2动态膜和MnO 2动态膜的影响较为 明显,这是由于MnO 2动态膜和大多数ZrO 2动态膜都是通过化学反应来生成膜粒子的. ZrO 2粒子的形成有两种方法:一种是提高含Zr 4+溶液,如无水ZrCl 4的水溶液的p H 来形成[14], 另一种是将ZrOCl 2加入到硫酸溶液中而形成[15].Zr 的水合氧化物在不同p H 下的特性不同,其粒子大小也不同.p H 较低时所生成的粒子粒径较小,随着p H 升高,粒径也逐渐升高.由于小颗粒需要更长的时间堵塞载体的孔隙,所以形成动态膜所需的时间也更长.Altman 等[16]的研究表明,动态膜的形成时间从p H 为3.5时的120min 减少到p H 为6时的45min ;Rumyantsev 等[16]的研究结果则分别是100min 和小于45min.蛋白质的截留率与p H 的关系不是很明显,p H 为3.5、5和6时形成的动态膜的截留率大于p H 为4时的动态膜. MnO 2是KMnO 4的还原产物,其反应式为4KMnO 4+6HCOONa =4MnO 2↓+2K 2CO 3+ 3Na 2CO 3+3H 2O +CO 2↑ 收稿日期:2005-09-06;修改稿收到日期:2006-01-17 作者简介:李晓波(1970-),男,河南省人,博士生,主要从事水污染治理技术的研究. 第27卷 第4期膜 科 学 与 技 术 Vol.27 No.4 2007年8月MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY Aug.2007
膜过滤技术及其应用范围介绍
膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。
一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。
新型膜分离技术研究进展
新型膜分离技术研究进展 摘要:膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。 关键词：膜分离；原理；应用；进展 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法(蒸发、萃取或离子交换等)相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。 1膜分离技术的分离原理和特点 1.1纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200-1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻-孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量;与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，是国内外研究的热点。余跃等[1]废水进行了去除COD和脱色的研究。结果表明，纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD。 1.2超滤 超滤的截留相对分子质量在1000-100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留(筛分)、在膜孔中的停留(阻塞)、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。徐超等[2]在中试中采用浸没式超滤膜代替传统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果，设备费用降低了。 1.3微滤 微滤是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05-10μm之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。微滤分离的实质是利用膜的“筛分”作用来进行的。即:比膜孔大的颗粒的机械截留、颗粒间相互作用及颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥架作用这三种方式来实现的。 1.4反渗透 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。学界对于反渗透分离机理的解释主要流行以下理论:溶解一扩散模型、优先吸附一毛细孔流理论、氢键理论。 自从上个世纪90年代邓宇发明了非加压吸附渗透海水淡化法以来，反渗透用于海水淡化的研究得到了极大发展[3]。在重金属废水处理领域，美国芝加哥API工艺公司采用B一9芳香族聚酞胺中空纤维膜组件处理镀镍漂洗水，废水中Niz+的分离率为92%[4]。 1.5电驱动膜
膜分离技术的介绍及应用讲解
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
新型膜分离技术的研究进展
收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合
膜分离技术及其研究
摘要 膜分离技术是指在某种驱动力的作用下利用膜对混合物中各组分的选择透过性的差异实现物质分离的技术。膜分离技术的驱动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。膜分离现象中的物质迁移现象是一种不可逆的传质过程。膜分离现象早在250多年以前就被发现但是膜分离技术的工业应用是在20世纪60 年代以后。 中国的膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的数十年来取得了长足的进步。目前中国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术从材料的应用到产品的开发等方面。经过20年的努力中国在膜分离技术的研究开发方面已涌现出一批具有实用价值接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲中国的膜分离技术和世界先进水平相比还有不小的差距还有待于进一步研究开发。
1 膜分离技术概述 1.1 膜分离技术 目前己经深入研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化和气体分离、膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放膜、仿生膜以及生物膜等过程。表 1 列出了工业应用膜过程的分类及其基本特性。 微滤是最早使用的膜分离技术是在压力差作用下进行的筛孔分离、使不溶物浓缩的过程主要用于滤除0.05~10um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。 反渗透是以压力差为推动力的膜分离过程渗透与反渗透都是通过半透膜来完成。 电渗析是在直流电作用下以电位差为推动力实现溶液的精制、纯化或淡化。 液膜是依据溶解、扩散等原理通过液相薄膜将两个组成不同而又互溶的溶液
膜分离技术及其应用_童汉清
膜分离技术及其应用 童汉清 海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘 要 针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词 膜分离技术 反渗透膜 超滤膜 微滤膜 0 前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1 反渗透膜及其应用 1.1 反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2 膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3 反渗透膜的应用 1.3.1 海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2 果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年
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。 是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 反渗透（RO），以膜两侧静压为推动力，反渗透仅让水透过膜，能截留所有的离子。 是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具
膜分离技术
膜分离技术 摘要：本文简要介绍了膜分离技术的概念、发展史、应用（主要是水处理方面），以及我国膜分离技术的进展和对未来的展望。 关键词：膜；膜分离技术；水处理 1、膜分离技术概述 用天然或人工合成的无机或有机薄膜, 以外界能量或化学位差为推动力, 对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法通称为膜分离法。 膜分离技术具有能耗低、操作简便、无化学副作用、无相变和无二次污染等优点, 是一种高效、节能的物理分离技术。膜分离技术已成为提高生产效率减少废物排放量和废物回收利用方面最具潜力的技术之一。 膜分离技术是近年来在全球迅速崛起的一项新技术, 近半个世纪以来, 膜分离技术得到了迅猛的发展。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法与传统的分离操作相比, 具有能耗低、分离效率高、无二次污染、工艺简单的优点。因此在苦咸水淡化、饮用水处理、食品工业、医药工业、石油化工工业、生物工程、核工业、环境工程等领域得到了广泛应用。作为一个环保的替代传统的分离过程,膜分离技术适合混合液体、气体和蒸气。[ 2] 2、膜分离技术的发展简史 膜分离技术的发展大致可分为3 个阶段, 1960年以前为奠定基础的阶段, 主要是进行膜分离科学基础理论的研究和初期的工业开发; 1960 年至1980年为发展阶段, 期间, 许多膜分离技术实现了工业化生产, 并得到了广泛应用; 1980 年至今为发展深化阶段, 主要是不断提高已实现工业化生产的膜分离技术水平, 解决了一些难度较大的膜分离技术问题,并开发出了许多新的膜分离方法。 3、膜分离技术的应用 目前现代膜工程代表一个的可能的方法实现过程强化战略,例如开发流程和方法旨在减少原材料利用率、能源消耗、生产成本,设备大小和垃圾生成膜工程已经是公认的全球的强大的工具来解决的一些主要问题工业化、人口密集的社会。膜生物反应器(MBR)在水处理、膜业务和集成膜系统在海水和微咸水脱盐是一些重要的情况膜工程是解决发挥主导作用淡水需求的情况在低成本和最低环境影响。在世界许多区域,传统的热海水淡化厂已经改变了使用膜过程,因为他们是10倍多积极有效的然后热选项;传统活性污泥植物已经变成了膜生物反应器由于它们的简洁(5倍多紧凑比传统的工厂),减少污泥生产,和相当程度的物理消毒。 渗透蒸发是另一个发达的膜技术,拥有巨大潜力的强化各种工业过程,例如打破共沸混合物和除去挥发性有机化合物(VOCs)中的含量从液体。此外,渗透蒸发和蒸汽渗透加上一个传统蒸馏塔提供了几个优势包括减少能源消耗,改善产品质量,避免夹带剂,使这种技术特别适用于接近沸腾或共沸混合物,大部分的工业应用关注脱水的溶剂(如:因为乙腈脱水中使用混合膜蒸馏过程导致总成本降低高达60%)。 天然气除湿和分离的空气组件是一些其他的例子中,膜技术已经应用在工业规模。相反,应用程序的膜接触器技术的选择性的蒸发废水回收从工业气体为了回收过程流因此最小化淡水需求,仍在研究7级以上报道的例子表明膜工程有范围更广的潜在的应用程序作为单位吗操作过程工程比其他任何可用的技术。膜操作可以用来进行分子分离、化学转换,质量和不同阶段之间的能量转移,显示一个更高的效率比传统的分离和反应装置操作。也有一些有趣的机会集成到现有工业。膜操作过程实现过程强化的好处。
生物化工及膜分离技术研究进展
动态与信息 专题报道 生物化工及膜分离技术研究进展 现代生物技术是新兴高技术领域中的重要技术之一,是21世纪高新技术的核心。它在生物学、分子生物学、细胞生物学和生物化学等基础上发展起来,是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础,基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四大先进技术所组成的新技术群。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点,目前最具代表性的应用领域是生物医药和农业。生物技术与化学工程相结合而形成的生物化工技术已成为生物技术的重要组成部分。生物化工技术为生物技术提供了多种高效率的反应器、新型分离介质、工艺控制技术和后处理技术,从而可以促进生物技术不断更新和提高;因而新兴的生物化工技术已经成为当今世界高技术竞争的重要焦点之一。生物化工产品的分离技术也被称为生物技术的下游加工术,是整个生物技术的重要组成部分,它的成功与否,是决定生物技术成果能否转变为具有实用价值和竞争力的产品的重要因素。生物化工产品的分离与化学物质的分离相比具有一定的特殊性,产品大多要求高纯度并具有一定的生物活性,因其易受化学、物理和生物等外界环境因素的破坏而发生变性,因而生化分离过程一般要求在快速、低温、洁净的条件下进行。总之,生物化工产品的分离技术具有一定特殊性。 1 生物化工分离过程的重要性及一般步骤生物化工分离过程是生物化学工程的重要组成部分,一般指的是从发酵液或酶反应液中分离生物产品,它是生物技术转化为生产力过程中不可或缺的重要环节。生物产品一般是从杂质含量远远高于产物的悬浮液中进行分离的,而且产品要求纯度较高,只有经过分离加工过程,才可以制得符合规定要求的产品,因此分离是生物化工工业化的必需手段。与此同时,进行生化分离过程十分困难,这是由于产物原料液的含量极低与产物的高纯度要求之间的差异造成的,而且分离的方法复杂,因此,开发新的分离工艺手段也是提高经济效益的手段。由于生物化工产品不同(如酶或代谢产物),所采用的分离方法也不同。但大多数生物化工分离过程常采用4个分离步骤:1)对发酵液或酶反应液预处理,进行固液分离。在这个步骤中过滤和离心是常用的基本单元操作。在过滤操作中有时为了减少过滤介质的阻力,采用了膜分离技术。但该过程对产物的含量改善作用很小。2)进一步分离。此步骤使产物的含量增加。常用的分离方法有吸附、萃取等,如合成ATP 时用颗粒活性炭作吸附剂。3)高度分离。在这个步骤中分离技术对产物具有一定的选择性,典型方法有层析、电泳等。4)精制,先进行结晶析出再干燥即可。合成ATP时,用离子交换树脂进行浓缩,最后用五氧化二磷干燥器进行减压干燥,可得ATP成品。生物化工过程中常用的分离方法如蒸馏、萃取、过滤、结晶、 元操作过程,而另一些则为新近发展的分离技术,如细胞膜破碎技术(包括球磨破碎和化学破碎等)、膜分离、色层分离等。在此着重介绍膜分离技术。 2 膜分离技术概述 膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途,甚至会导致一次工业革命的高新技术之一,成为当今世界各国研究热点。膜分离作为一种新发展的高新分离技术,其应用领域不断扩大,广泛应用于化工、食品、水加工业、医药、环境保护、生物技术、能源工程等领域,并发挥了巨大的作用。我国对膜分离技术的研究是从20世纪60年代对离子交换膜的研究开始的。从60年代的反渗透技术到90年代的渗透汽化技术,我国的膜分离技术得到了迅速的发展。经过几十年的努力,目前我国在膜分离技术研究开发方面已成功地研制出一批具有实用价值、接近或达到国际先进水平的成果,如无机膜反应分离技术等。 3 膜分离技术的原理及优点 膜分离是指用半透膜作为障碍层,借助于膜的选择渗透作用,在能量、浓度或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离提纯。由于半透膜中滤膜孔径大小不同,可以允许某些组分透过膜层,而其它组分被保留在混合物中,以达到一定的分离效果。利用膜分离技术来进行分离具有如下优点:膜分离过程装置比较简单,同时操作方 032化 学 试 剂2008年3月
膜分离技术及其原理的介绍
膜分离技术及其原理的介绍
人们对膜进行科学研究是近几十年来的事。反渗透膜是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：20世纪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也日益得到重视和发展。 一、膜分离原理 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜，推动力也不同。目前已经工业化应用的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。 二、膜分离技术 反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大过程在技术上已经相当成熟，已有大规模的工业应用，形成了相当规模的产业，有许多商品化的产品可供不同用途使用。这里主要以反渗透膜和超滤膜为代表介绍一下。 反渗透膜(RO)
反渗透膜使用的材料，最初是醋酸纤维素(CA)，1966年开发出聚酰胺膜，后来又开发出各种各样的合成复合膜。CA膜耐氯性强，但抗菌性较差。合成复合膜具有较高的透水性和有机物截留性能，但对次氯酸等酸性物质抗性较弱。这两种材料耐热性较差，高温度大约是60℃左右，这使其在食品加工领域的应用中受到限制。 超滤膜(UF) 超滤膜也是使用CA做材料，后来各种合成高分子材料得以广泛应用。其材料多种多样，共同特点是具有耐热、耐酸碱、耐生物腐蚀等优点。 以上就是为大家介绍的全部内容，希望对大家有帮助。
新型膜分离技术的研究与发展(1)
膜分离技术的研究与发展 化学专业学生：刘洋 摘要：从现代化工和新技术发展的需求出发 ,论述了化工分离技术的重要性, 各新型分离技术的原理应用及发展现状, 并对当代化工新型分离技术的发展特点进行了探讨。 关键词: 新型分离技术 ; 膜分离 ; 集成过程; 应用 化工分离工程是高等学校化学工程及工艺专业的专业基础课和必修课，主要研究各种分离过程的原理与分离物系质量、热量、动量传递过程即设备内同时进行的物理变化和化学变化的基本规律，该门课程的开设不仅要求学生具备化工原理、物理化学、化工热力学等学科基础知识，同时，还要求学生掌握一定的数值计算方法，具有一定计算机能力[1-3]。文章就近年来在化工分离工程课程教学实践，结合对化工分离工程课程的相关认识，探索了课程教学改革。 世界万物都是由有序自发地走向无序，所有的纯物质都逐渐变成混合物。分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提纯或纯化的一门新型学科，正是这种需求，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。新型分离技术目前受到材料开发、生产成本及其他学科发展的限制，工业化应用程度还不高，但它们已经在某些高新领域显示出良好的分离性能和强劲的发展势头。 1 膜分离技术的概念与原理 借助于具有分离性能的膜而实现分离的过程称为膜分离过程。由于膜分离过程一般没有相变，既节约能耗，又适用于热敏性物料的处理，因而在生物、食品、医药、化工、水处理过程中备受欢迎。膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对液相或者气相混合物内的不同成分进行分离、提纯、浓缩的先进加工技术。根据膜分离过程的不同特征可分为微滤( MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)、渗析(D)、电渗析(ED)、电去离子技术(EDI)和气体分离(Gs)等过程。 膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3种。膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离子交换、离心分离、溶媒抽提、静电除尘、袋式过滤、吸附/再生、絮凝/共聚、倾析/沉淀、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法。 2 国外分离技术的发展及研究进展[4］ 早在上世纪 30 年代，硝酸纤维素微滤膜已商品化，近年来开发出聚四氟乙烯为材料的微滤膜新品种，它使用范围非常广，销售额居于各类膜的首位. 从上世纪 70 年代，超滤应用于工业领域，现在应用领域非常广泛.上世纪 80 年代，新型含氟离子膜在氯碱工业应用成功.第三代低压反渗透复合膜，性能大幅提高，已在药液浓缩、化工废液、超纯水制造等领域得到广泛应用.1979 年 Monsanto 公司成功研制出
膜分离技术的发展趋势
膜分离技术的发展趋势 膜分离过程作为一门新型的高效分离、浓缩提纯及净化技术，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。膜分离技术的发展趋势可由以下两个方面说明。一、技术上的发展趋势 从技术上看，虽然膜分离已经获得了巨大的进展，但多数膜分离过程还处在探索和发展阶段，具体可概括为下列四点。 （1）新的膜材料和膜工艺的研究开发 为了进一步提高膜分离技术的经济效益，增加竞争能力，扩大应用范围，要求降低膜成本，提高膜性能，具有更好的耐热、耐压、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、抗污染、易清洗等特点，这些要求推动了膜材料和膜工艺的研究开发。 ①高聚物膜在今后相当长的一段时间内，高聚物仍将是分离膜的主要材料。其发展趋向是开发新型高性能的高聚物膜材料，加强研究使膜皮层"超薄"和"活化"的技术，具体包括四个方面。 a.适合各种膜分离过程的需要，合成各种分子结构的新型高聚物膜并定量地研究膜材料的分子结构与膜的分离性能之间的关系。 开发新型高聚物膜的另一种途径是制造出高聚物"合金"膜材料，将两种或两种以上已有的高聚物混合起来作为膜材料。这样，此分离
膜就会具有两种或两种以上高聚物的功能特性。这种制膜方法比合成法更经济、更迅速。 c. 对制成的高聚物膜进行表面改性，针对不同的分离过程引入不同的活化基团，使膜表面达到"活化"。 d. 高性能的膜材料确定后，同样重要的是要找到一个能使其形成合适形态结构的制膜工艺。进一步开发出制造超薄、高度均匀、无缺陷的非对称膜皮层的工艺。 ②无机膜由于存在不可塑、受冲击易破碎、成型差以及价格较贵等缺点，一直发展较慢。无机膜今后的发展方向是研究新材料和新的制膜工艺。 ③生物膜与高聚物膜在分子结构上存在巨大差异。高聚物膜以长链状大分子为基础;生物膜的基本组成为脂质、蛋白质和少量碳氢化合物。生物膜具有最好的天然传递性能，具有高选择性、高渗透性的特点。但近几年来研究的合成生物膜都不稳定，寿命很短，今后的发展趋势是制造出真正能在工业上实际应用的生物膜。 （2）开发集成膜过程和杂化过程 所谓"集成"是指几种膜分离过程组合来用。"杂化"是指将膜分离过程与其他分离技术组合起来使用。原因是∶单一的膜分离技术有它的局限性，不是什么条件下都适用的。在处理一些复杂的分离过程时，为了获得最佳的效益，应考虑采用集成膜过程或杂化过程。近年来膜技术与其他技术的联合应用已得到了一定的发展，如∶反渗透与超滤
膜分离技术综述
膜分离技术应用综述 摘要：膜分离工程技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等工业，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。由于膜分离的优势，越来越多的中药研究者正致力于开发膜技术在中药工业中的应用。膜分离技术 (微滤、超滤、纳滤、反渗透膜技术)在中药领域中发挥着非常重要的作用，可应用于中药提取液的纯化、浸膏制剂的制备、口服液的生产、注射剂的制备以及热原的去除等。膜分离技术将在中药现代化进程中发挥重大作用，并对中药的规范化和标准化生产起到一定的促进作用。由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。 关键词：生物分离下游工程膜分离 正文： 1、常用的膜分离过程 1.1微滤 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。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 1.2超滤 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。1.3纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业。1.4反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 1.5其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
膜分离技术研究进展+文献名称
膜分离技术研究进展 组员：吴佳曦、张雯辉、郭志新、李耀睿、刘汉飞、王伦、张振斌膜分离技术在近20年发展迅速，其应用已从早期的脱盐发展到化工、轻工、石油、冶金、电子、纺织、食品、医药等工业废水、废气的处理，原材料及产品的回收与分离和生产高纯水等，是适应当代新产业发展的重要高新技术。膜分离技术不但在工业领域得到广泛应用，同时正在成为解决能源、资源和环境污染问题的重要技术和可持续发展的技术基础。 膜分离是借助于膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的过程。目前常见的膜分离过程可分为以下几种，电渗析(Electrodialysis，ED)、反渗透(Reverse osmosis，RO)、微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、纳滤(Nanofiltration，UF)和液膜分离等。 膜技术具有分离效率高、能耗低、无相变、操作简便、无二次污染、分离产物易于回收、自动化程度高等优点，在水处理领域具有相当的技术优势，是现代分离技术中一种效率较高的分离手段。 在环境过程中膜分离技术以其独特的作用而被广泛用于水的净化与纯化过程中。下面分类介绍一下膜分离技术的研究现状。 1 电渗析技术研究现状（刘汉飞） 电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择渗透性(与膜电荷相反的离子透过膜，相同的离子则被膜截留)，使溶液中的离子作定向移动以达到脱除或富集电解质的膜分离操作。它可使电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析技术普遍应用于食品生化行业以及废水处理。下面分类对这几方面的应用现状做一介绍。 1.1 电渗透技术在食品行业中的应用 利用电渗析技术对酱油进行脱盐处理，可以制得低盐酱油并基本保持酱油原有风味，但要损失一部分作为酱油指标的氨基酸态氮和有机酸等有效成分，从而将酱油的含盐量降低。但国内尚无这方面的报导，刘贤杰等采用电渗析技术进行了酱油脱盐的研究。研究结果显示：原酱油食盐含量19.4%，经电渗析处理后，酱油含量降至约9%，食盐以外的有效成分也有一些被除去，比较明显的是作为酱油品质指标的氨基酸态氮，有约8%的损失。酱油风味大致不变，证明了电渗