膜分离技术简介.doc

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1、膜分离技术简介膜分离技术简介摘要：简要叙述膜分离技术的原理、特点、分类及其在工业上的广泛应用并展望它的发展前景。关键词：膜分离应用前景1引言自从1748年AbbieNollet发现了动物体内的半透膜以来，膜分离技术经过近3个世纪的不断发展和完善，n前已成为一种重要的单元工艺。现在我们所指的膜分离法，是指用天然的或人工合成的高分子薄膜，通过在膜两侧施加-•种或多种推动力，使原料屮的某些组分选择性的优先透过膜，从而达到混合物分离和产物的提取、浓缩、纯化等门的。2膜分离的机理膜分离过程有多种，不同的分离过程所采用的膜及施加的推动力不同。具体如下：微滤：膜孔径为0.05—10um

2、,为均相非对称膜，主要从气相和液相物质屮截留更细小的悬浮物、微生物、微粒、细菌、污染物等，以达到净化和浓缩的H的,属于压力驱动型的膜分离过程。其实质是利用膜的“筛分”作用来进行的。“筛分”作用即比膜孔大的颗粒的机械截留、微粒间的相互作用及膜表面的吸附、颗粒间的桥梁作用这三种方式实现的。超滤：膜孔径为0.001—0.05kim,为非对称复合膜，主要用于分离液相物质如生物大分子等。超滤的分离机理是压力驱动下的筛孔分离过程。超滤与微滤类似，不过其膜孔径更小，过滤精度更高，实际压力比微滤略高。反渗透：膜孔径为0.1-lnm非对称复合膜。与其他压力驱动膜过程相比，反渗透是最精细的过

3、程。其过滤实质是利用反渗透膜具有的选择透过性溶剂而截留离子物质的性质。其常用于截留溶液屮的盐或者其他小分子物质之间，压力差与溶液屮的溶质浓度有关。电渗析：是在电场力的作用力下，溶液屮的反离子发生定向迁移并通过膜，以达到去除溶液屮离子的一种膜分离过程。所采用的膜为荷电的离子交换膜。FI前电渗析已大规模用于苦咸水脱盐、纯净水制备等，也可以用于有机酸的分离与纯化。膜电解与电渗析在传递机理丄相同，但存在电极反应，主要用于食盐电解生成氢氧化钠及氯气等。气体分离：是根据混合气体屮各组分在压差推动力下透过膜的渗透速率不同，实现混合气体分离的一种膜分离过程。课用于空气中氧、氮的分离，合成

4、氨厂的氮、氧分离，以及天然气屮二氧化碳、甲烷的分离等。渗透汽化与蒸汽渗透的基本原理是利用被分离混合物屮某组分有优先选择性透过膜的特点，使进料侧的优先组分透过膜，并在膜下游侧气化去除。渗透汽化和蒸汽渗透过程的差别仅在于进料的相态不同，前者为液态进料，后者为气相进料。3膜的应用与传统分离技术相比，膜分离技术具有以下特点：（1）膜分离过程不发生相变,与其他方法相比能耗较低，能量的转化效率高；（2）膜分离过程可在常温下进行,特别适于对热敏感物质的分离；（3）通常不需要投加其他物质，可节省化学药剂,并有利于不改变分离物质原有的属性；（4）在膜分离过程屮，分离和浓缩同时进行，有利于回

5、收有价值的物质；（5）膜分离装置简单，可实现连续分离，适应性强，操作容易且易于实现自动控制。因此，膜分离技术在化学共有人、食甜工业、医药工业、生物工程、石油、环境领域等得到广泛的应用，而且随着膜技术的发展，其应用领域还在不断扩大。3.1石油化工中的应用⑴膜分离技术，由于其分离过程无相变，高效，节能，工艺简单，可在常温下操作，能大大减少投资，增加经济效益。利用R0技术代替石化行业屮以及出盐，如：大连化物所欲上海吴泾化工厂研制的空纤维膜氢氮分离装置，在石化企业屮已产生显著的经济效益；大连化物所开发了移动式膜法富氧车应用与采稠油区的三次采油。渗透蒸发技术最有希望取代蒸倔分离技术

6、，清华大学在此方面有着较为深入的研究。3.2在水处理中的应用现在，应用较多的膜分离处理方向为废水的处理。尽管废水治理达标排放的方法很多，但毫无疑问，膜技术应用最为普遍。废水处理屮常采用超滤和纳滤技术。据研究采用纳滤技术处理城市污水，可有限地降低水的浊度、色度及有机物。经超滤处理后的出水可用于循环冷却水，造纸用水等对水质要求不高的工业用水源，这大大提高了水的利用率。3.3在食品工业中的应用⑵膜分离技术在食品工业屮有广泛应用，主要有利用膜分离技术对植物蛋白进行浓缩、提纯和分离，加工乳制品，对卵蛋白、动物血浆进行浓缩，提纯明胶，加工饮料、处理淀粉废水等。膜分离技术用于食品加工有

7、很多优点。与传统方法相比，不会因加热而产生色、香、营养成分等质量指标的恶化；节省能源、设备占地面积小；更重要的事由于分离膜性能的提高，能在很高精度水平下分离各种成分。3.4在医药工业和医疗设备方面的应用膜分离技术在这方面的应用以有30年的历史。现在微滤、超滤、反渗透和渗透等膜技术已经在医药和医疗设备上得到了广泛的应用。在制药工业屮主要用于：利用微滤技术进行药物澄清；利用超滤和反渗透技术进行药液精致和浓缩；利用分渗透技术制备灭菌体，除热源水和注射水等；最典型的渗透应用时人工模拟肾脏进行血液的透析分离等。在医疗设备方面除了用于药物