膜分离技术及应用.

2024年3月14日发(作者：陈杰瑞)

膜分离技术及应用

1 膜分离技术的简介

1.1 膜分离的概念

利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动

力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

膜分离的一般示意性图见图

1。

1.2 膜的简介

在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层

物质称为膜。

膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。

被膜分开的流体相物质

图1 膜分离过程示意图

是液体或气体。

膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。

1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求：

（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力

范围在0.1~0.5Mpa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa

（2）耐高温：高通量带来的温度升高和清洗的需要

（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；

（4）化学相容性：保持膜的稳定性；

（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；

（6）成本低。

1.2.2 膜的分类

按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜

按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜

按材料分：有机高分子（天然高分子材料膜、合成高分子材料膜）膜、无机材料膜

1.2.3 各种膜材料

（1）天然高分子材料膜

主要是纤维素的衍生物，有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。其中醋酸纤维膜

的截盐能力强，常用作反渗透膜，也可用作微滤膜和超滤膜。醋酸纤维膜使用最高

温度和pH范围有限，一般使用温度低于45~50℃，pH3~8。再生纤维素可制造透析

膜和微滤膜。

（2）合成高分子材料膜

市售膜的大部分为合成高分子膜，种类很多，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、

聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。其中聚砜是最常用的膜材料之一，主要用于制造

超滤膜。

聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃，有些可高达

125℃，适用pH范围广(pH=l~13，耐氯能力强，可调节孔径范

围宽(1~20nm。但聚砜膜耐压能力较低，一般平板膜的操作压

力权限为0.5~1.0MPa。

聚酰胺膜的耐压能力较高，对温度和pH都有很好的稳定

性，使用寿命较长，常用于反渗透。

（3）无机（多孔）材料膜

主要有陶瓷、微孔玻璃、不锈钢和碳素等。目前实用化的无机

膜主要有孔径0.1μm以上的微滤膜和截留相对分子质量l0kD

以上的超滤膜，其中以陶瓷材料的微滤膜最为常用。