膜分離技術簡介

一、膜分離的概念：

        膜分離是利用膜的選擇性，以膜兩側存在的能量差作為推動力，將流體組分進行分離的方法。膜分離的核心是膜，膜必須是半透膜，即能透過一種物質，而阻礙另一種物質。膜分離常與離心機分離技術結合使用。

二、膜的概念：

        把流體分隔成兩部分的一層薄的凝聚相物稱為膜。

        膜是均一的一相，或由兩相以上凝聚物構成的復合體。

        被膜分開的流體是液體或氣體。

        膜的厚度應＜0.5mm，否則不能稱為膜。

三、膜的基本要求：

  1、耐壓：膜孔徑小，要保持高透過通量就必須施加較高的壓力，在0.1～0.5MPa，反滲透膜的壓力更高，在1～10MPa。

  2、耐高溫：高透過通量帶來的溫度升高和清洗的需要。

  3、耐酸堿：防止分離和清洗過程中的水解。

  4、化學相容性：保持膜的穩定性。

  5、生物相容性：防止生物大分子的變性。

四、膜的分類：

  1、按孔徑大小：反滲透膜、納濾膜、超濾膜和微濾膜。

  2、按膜結構：對稱膜、不對稱膜和復合膜。

  3、按材料：天然高分子材料膜、合成高分子材料膜、無機材料膜和復合材料膜。

五、膜材料：

  1、天然高分子材料膜：

        主要是纖維素衍生物，有醋酸纖維和再生纖維素等。其中醋酸纖維膜的截鹽能力強，常用作反滲透膜，也可用作超濾膜和微濾膜，醋酸纖維膜zui高使用溫度和PH值范圍有限，溫度在45～50℃，PH值3～8。再生纖維素可制造透析膜和微濾膜。

  2、合成高分子材料膜：

        主要有聚砜、聚酰胺、聚酰亞胺、聚烯類和含氟聚合物等。

        聚砜zui常用，用于制造超濾膜。聚砜膜耐高溫（70～80℃，可達125℃），適用PH值l～13，耐氯能力強，可調節孔徑范圍寬（1～20nm），但耐壓能力較低，壓力極限在0.5～1MPa。

        聚酰胺耐壓較高，對溫度和PH值穩定性高，壽命長，用于制造反滲透膜。

  3、無機材料膜：

        主要有陶瓷、微孔玻璃、不銹鋼和碳素等。

        多孔陶瓷膜主要利用氧化鋁、硅膠、氧化鋯和鈦等陶瓷微粒燒結而成，膜厚方向不對稱。

        無機材料膜機械強度高、耐高溫、耐化學試劑和耐有機溶劑，但不易加工，成本較高。

  4、復合材料膜：

        將含水金屬氧化物（如氧化鋯）膠體微粒等沉積在陶瓷管的多孔介質表面形成的膜，其中沉積層起篩分作用。復合材料膜透過通量大，通過改變PH值容易形成和除去沉積層，清洗容易，但穩定性較差。

六、膜分離過程的分類：

  1、反滲透：

（1）推動力：壓力差。

（2）透過物質：水和溶劑，透過粒徑小于0.5nm。

（3）被截留物質：無機鹽、糖類、氨基酸和有機物。

  2、納濾：

（1）推動力：壓力差。

（2）透過物質：水和溶劑，透過粒徑小于1nm。

（3）被截留物質：無機鹽、糖類、氨基酸和有機物。

  3、超濾：  

（1）推動力：壓力差。

（2）透過物質：溶劑、離子和小分子，透過范圍在1nm～0.1μm。

（3）被截留物質：蛋白質、各類酶、細菌、病毒、膠體和微粒子。

  4、微濾：

（1）推動力：壓力差。

（2）透過物質：水、溶劑和溶解物，透過范圍在0.1～10μm。

（3）被截留物質：懸浮物、細菌類、微粒子和大分子有機物。

  5、滲析：

（1）推動力：濃度差。

（2）透過物質：離子、低分子量物質、酸、堿。

（3）被截留物質：無機鹽、糖類、氨基酸和有機物。

  6、電滲析：

（1）推動力：電位差。

（2）透過物質：離子。

（3）被截留物質：離子。

  7、滲透氣化：

（1）推動力：壓力差、濃度差。

（2）透過物質：蒸汽。

（3）被截留物質：液體、無機鹽。

  8、氣體分離：

（1）推動力：濃度差。

（2）透過物質：易透過氣體。

（3）被截留物質：不易透過液體。