内容发布更新时间 : 2024/6/3 22:03:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

膜技术分类

膜分离是以以外界能量或电位差为推动力，通过天然或人工合成的有机或无机薄膜，对双组分或多组分的溶质或溶剂进行分离、提纯的方法。膜分离法可用于液相和气相。由于膜的种类和功能很多，不可能用单一的方法来明确分类。常规的方法有以下几种。 （1）按膜的型式分类

卷式膜、中控纤维膜、管式膜、平板式膜等。 （2）按膜的材料分类

a．天然膜 如生物膜。

b. 合成膜 高分子有机膜或无机膜。 （3）按膜的结构性分类

a．多孔膜 微孔介质与大孔膜。 b. 非多孔膜 无机膜与聚合物膜。

c. 液膜 分为无固相支撑型和有固相支撑型。 （4）按膜的作用机理分类

a. 吸附性膜，如反应膜和多孔膜。 b. 扩散性膜，如聚合物膜。

c. 离子交换膜，如阳离子交换膜和阴离子交换膜。 d. 选择渗透膜，渗透膜和反渗透膜。 e. 非选择渗透膜，如过滤型的微孔膜。

目前工业应用中常见的膜分离方法有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO），几种膜的过滤图谱见图。

第一章 超 滤

1.1超滤的发展

1903 年 Becchold 根据研究结果提出超滤概念，世界上第一次超滤试验是Schimidt 在 19 世纪 60 年代利用牛心包膜截留阿拉伯胶；20 世纪 70 年代，由于化学工业的飞速发展，研制出许多超滤膜，并很快得到商业化生产销售。在超滤膜的实际应用中，日、美等国应用最多，超滤膜最初应用于化工和医药行业，后来用于海水淡化中反渗透膜的前处理。超滤应用的领域是多方面的，第一可在水的脱盐中作为反渗透的预处理与反渗透联合使用；第二可应用于市政饮用水净化或者市政污水再生回用等；第三可应用于医药行业，分离各种大分子和小分子药物比如青霉素、凝血酶等；第四可应用于食品加工行业的果汁、残渣处理等。

超滤对病原体、悬浮物、浊度等具有绝对的屏障作用，可以完全去除悬浮颗粒，出水悬浮物<0.5mg/L，浊度<0.1NTU，对细菌的去除率>6log，病毒的去除率>4log；可以部分去除附着在悬浮物上的可溶物质如大分子有机物等。超滤膜对溶质的分离过程主要有：

（1）在膜表面的机械截留筛分

（2）在膜孔表面和膜孔内的吸附一次吸附 （3）在膜孔中停留被去除阻塞

一般认为超滤是一种筛分分离过程,其分离原理如图所示,在静压差的推动力作用下,原料液中的溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜低压侧,一般称为滤出液或透过液,而大粒子组分被膜阻拦,使它们在滤剩液中的浓度增大。按照这样的分离机理,溶质被截留是因为溶质分子太大,不能进入膜孔或则由于大分子溶质在膜孔中的流动阻力大于溶剂和小分子溶质,不能进入膜孔。但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素,其影响表现为被截留的物质与膜材料的相互作用,相互作用包括范德华力、静电引力、氢键作用力等。

超滤是反渗透的理想预处理设备。我国对超滤技术的研发起步于 20 世纪 70 年代，1978 年聚砜超滤膜的研制成功为复合膜研制提供了基础。80 年代进入快速发展阶段，目前已经有 30 多个单位和超过 200 个厂家从事超滤膜的研究和生产，年产值达数亿元。先后研制出醋酸纤维膜（CA）、聚砜膜（PS）、聚丙烯腈膜（PAN）、聚偏氟乙烯膜（PVDF）、聚氯乙烯膜（PVC）、聚醚砜膜（PES）等，并迅速进行生产和使用；其组件型式有中空纤维、板式、管式、卷式等。我国使用超滤技术应用于电泳漆回中首先获得成功，并迅速应用到工业废水处理和高分子如酶和蛋白等浓缩分离中，其应用范围越来越广。经过 40 年的发展，我国目前已有中空纤维、卷式和板式等结构的超滤及装置，所使用的超滤膜材料也有十几种。 1.2 超滤膜组件型式

超滤是在压力差的推动力作用下进行的液相分离过程，超滤是一种筛分过程，超滤过程的原理示意图如下图所示。在一定的压力作用下，原水中的原料液和小颗粒物从进水侧透过产水侧，一般称为透过液，而大分子及大颗粒物被膜阻挡，原水中被截留物质逐渐被浓缩而后以浓缩液（反洗排水）排出。