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1、第34卷 第5期化 工 技 术 与 开 发Vol134No152005年10月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryOct12005膜分离及应用展望陈红霞(济宁职业技术学院生物化学工程系,山东济宁 272037) 摘 要:膜技术是20世纪60年代后迅速崛起的一种分离技术,在工业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的工作原理、特点和分类,阐述了膜分离技术在工业中的应用,分析了目前存在的问题,并展望了膜技术应用领域的发展趋势。 关键词:膜分离;膜技术;应用 中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:167129905(2
2、005)0520014205 膜分离技术是国际上公认的20世纪末至21世1.2.1 按膜结构分类纪中期最有发展前途的前沿技术。膜分离是以选择 膜的形态结构决定了分离机理,也决定了其应性透过膜为分离介质,当膜两侧存在推动力时,原料用,可分为固膜和液膜。固膜又分为对称膜(柱状孔的组分可透过选择膜而对混合物进行分离、提纯、浓膜、多孔膜、均质膜)和不对称膜(多孔膜、具有皮层缩的一种分离过程。膜分离作为一种新型的分离方的多孔膜、复合膜);液膜又分为存在于固体多孔支法,与传统的分离过程如过滤、精馏、萃取、蒸发、重撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜。结晶、脱色、吸附等相比,具有能耗低
3、、单级分离效率1.2.2 按化学组成分类高、设备简单、无相变、无污染等优点。因此,膜分离 不同的膜材料具有不同的化学稳定性、热稳定技术广泛应用到化工、食品、医药医疗、生物、石油、性、机械性能和亲和性能。目前已有数十种材料用于电子、饮用水制备、三废处理等领域,并将对21世纪制备分离膜,分别为有机材料的纤维素类、聚酰胺的工业技术改造产生深远的影响。类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类、含氟聚合物;无机材料的陶瓷(氧化铝、氧化硅、氧化锆1 膜分离技术等)、硼酸盐玻璃、金属(铝、钯、银等);天然物质改性1.1 膜分离原理或再生而制成的天然膜。 膜可以是固相、液相或气相,膜
4、的结构可是均质1.2.3 按膜的作用机理分类或非均质的,膜可以是中性的或带电的,但必须具有 有吸附性膜(多孔膜、反应膜)、扩散性膜(高聚选择性通过物质的特性。它的工作原理为:一是根据物膜、金属膜、玻璃膜)、离子交换膜、选择渗透膜(渗混合物物质的质量、体积、大小和几何形态的不同,透膜、反渗透膜、电渗析膜)、非选择性膜(加热处理[1]用过筛的方法将其分离;二是根据混合物的不同化的微孔玻璃、过滤型的微孔膜)。学性质分离开物质,物质通过分离膜的速度(溶解速1.3 膜分离过程的类型及特点度)取决于进入膜内的速度和进入膜的表面扩散到 膜分离过程有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗膜的另
5、一表面的速度(扩散速度)。而溶解速度完全析、透析、膜蒸馏、渗透蒸发等,常见膜分离的特点见取决于被分离物与膜材料之间化学性质的差异,扩表1。散速度除化学性质外还与物质的分子量有关,速度 各种膜分离装置主要由膜分离器(膜组件)、泵、愈大,透过膜所需的时间愈短,混合物透过膜的速度过滤器、阀、仪表及管路组成。根据产生需要,常用的相差愈大,则分离效率愈高。膜组件形式主要有平板式、管式、螺旋卷式、中空纤1.2 膜的分类维式,最近又出现了动态膜。各种膜组件的优缺点比 目前广泛应用的分离膜是高聚物膜,但具有分较见表2。离功能的膜种类繁多,具体分类如下:作者简介:陈红霞(19622),女
6、,山东济宁人,济宁职业技术学院副教授收稿日期:2005205209第5期 陈红霞:膜分离及应用展望 15[2]表1 主要膜分离过程分离过程特点微滤超滤纳滤反渗透电渗析透析膜对称微孔膜不对称微孔膜不对称微孔膜复合膜(不对称膜)离子交换膜对称或不对称微孔膜推动力压力差压力差压力差压力差电位差浓度差截留粒径0.02～10Lm0.001～0.01Lm2nm0.1～1nm机制筛分筛分筛分溶液2扩散电子迁移筛分加上扩散度差纤维素类、二醋酸纤维素类、聚酰胺、纤维素、三醋酸纤醋酸纤维素、芳香硝酸纤维素、再生聚偏氟乙烯、聚砜、维素、氰乙
7、基醋酸醋酸纤维素、醋酸聚酰胺2酰肼、聚苯纤维素、赛璐玢、聚丙烯腈、聚丙烯、纤维、聚砜、磺化纤维素2三醋酸纤聚乙烯、聚丙烯、砜酰胺、聚苯并咪纤维素、乙烯2乙烯膜材料聚碳酸酯、聚四氟聚砜、聚砜酰胺、维素、磺化聚砜、聚氯乙烯、聚砜、唑、聚苯并咪唑醇共聚物、甲基丙乙烯、氧化铝和聚偏氟乙烯、聚丙磺化聚醚砜、芳香磷酸锆、钒酸铝酮、芳香聚醚酰胺、烯酸甲酯、聚丙氧化锆制备的陶烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺复合材料①芳香聚酰胺②烯③、聚碳酸酯④瓷膜、玻璃、金属甲基丙烯酸甲酯2丙烯腈共聚物平板式、管式、管式、卷式、平板式、管式、膜组件卷式、中
