典型的膜分离技术介绍

   典型的膜分离技术介绍
正文
            超滤技术
             超滤（UF）也是一个以压力差为推动力的膜分离过程，一般认为超滤是一种筛孔分离过
程。在压差的推动下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，所得到的液
体一般称为滤出液或透过液，而大的粒子组分被膜截留，使它在滤剩液中浓度增大，达到溶液的净化
、分离与浓缩的目的。杭州水处理中心于20世纪80年代在国内率先研制成功该项技术。
            超滤技术的特点：
                超滤膜早期用的是醋酸纤维素膜材料，以后还用聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚氯乙
烯、聚偏氟乙烯、氯乙烯醇等以及无机膜材料。膜的孔径大约
            0.002 ～ 0.1μm,截留分子量大约为500～500000。其操作压力在0.07-0.7MPa左右。
            超滤过程有如下的特点：
            （1）过程无相变，可以在常温及低压下进行因而能耗低；
            （2）物质在浓缩分离过程中不发生质的变化，适合热敏物质的处理；
            （3）能将不同分子量的物质分级分离；
            （4）在使用过程中超滤膜无杂质脱落，保证超滤液的纯净。
            超滤技术应用领域：
            （1）电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；
            （2）制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物浓缩分离；
            （3）食品工业：果汁的浓缩澄清，蛋白质的浓缩，酶制剂的浓缩；
            （4）水处理工程：矿泉水制备，饮用水净化，以及超滤作为反渗透的预处理；
            （5）废水处理工程；工业废水处理，市政废水的处理回用；
            （6）纺织工业：纤维加工油剂的回收，洗毛废水中回收羊毛脂。
            微滤技术
               
            微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。在压差的推
动下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压的料液侧透过膜到低压侧，所得到的液体一般称为滤出
液或透过液，而大的粒子组分被膜截留，达到溶液的净化目的。除此以外，还有膜表面层的吸附截留
和架桥截留，以及膜内部的网络中的截留。微孔滤膜因孔径固定，可保证过滤的精度和可靠性。杭州
水处理中心于20世纪80年代在国内率先研制成功微滤技术。
            微滤技术的特点：
               
            微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、
聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。膜的孔径大约
            0.1～10μm,其操作压力在0.01-0.2MPa左右。微滤过程操作分死端过滤和错流过滤两种
方式。在死端过滤时，溶剂和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜，大于膜孔的溶质粒子被截
留，通常堆积在膜面上。随着时间的增加，膜面上堆积的颗粒越来越多，膜的渗透性将下降，这时必
须停下来清洗膜表面或更换膜。错流过滤是在压力推动下料液平行于膜面流动，把膜面上的滞留物带
走，从而使膜污染保持一个较低的水平。
            微滤技术应用领域：
            （1）水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除；
            （2）电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；
            （3）制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌；
            （4）食品工业：酒、饮料中酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤；
            （5）化学工业：各种化学品的过滤澄清。
            反渗透技术
               反渗透（
            RO）技术是20世纪60年代发展起来的一项膜分离技术，是依靠反渗透膜在压力下使溶液
中的溶剂与溶质进行分离的过程。杭州水处理中心在20世纪60年代开始研发反渗透技术，并于80年代
率先在国内大规模应用该技术。要了解反渗透的原理，先要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现
象，当两种含有不同浓度盐的水的中间用一张半渗透膜分开就会发现，含盐量少的一边的水会透过膜
渗到含盐量高的水中，而所含的盐分并不渗透，直到两边的含盐浓度融和到均等为止。如果在含盐量
高的水侧施加一个压力，其结果也可以使上述渗透停止，这时的压力称为渗透压。如果施加的压力再
加大，可以使水从含盐量高的一侧向含盐量低的一侧，而盐分截留住。因此，在含有盐分的水中施加
比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反的方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一侧，得到除
去盐分和微生物与有机物等物质的纯净水，这就是反渗透的原理。原理示意图如下。
            反渗透技术的特点：
               
            反渗透（RO）技术是一种高效节能技术。它依靠压力推动将水和离子分离，从而达到纯
化和浓缩的目的。该过程无相变，一般不需加热，能耗低，具有运行成本低，无污染，操作方便运行
可靠，产水水质高等诸多优点，而成为海水和苦咸水淡化最节能的技术。目前已广泛应用于医药、电
子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。反渗透
（RO）技术成为膜分离技术的一个重要组成部分。
            反渗透技术的用途：
            （1）苦咸水、海水的淡化；
            （2）去除水中有机物、细菌和胶体及溶于水中的其它杂质；
            （3）废水处理回用；
            （4）作为一种浓缩方法，能回收溶解在溶液中有价值的成份。
            反渗透技术适合应用行业：
            （1）电力工业：锅炉补给水；
            （2）电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水；
            （3）食品工业：配方用水、生产用水；
            （4）饮料工业： 配方用水、生产用水、洗涤用水；
            （5）制药行业：工艺用水、制剂用水、洗涤用水、注射用水、药物浓缩分离；
            （6）化学工业：生产用水、废水处理 、有价值的物质的浓缩分离；
            （7）饮水工程：纯水制备、饮用水净化；
            （8）石油化工：油田注入水、石化废水深度处理；
            （9）海水淡化：海岛地区、沿海缺水地区、船舶、海水油田等生产生活用水。
            纳滤技术
            
            纳滤（Nanofilitration，NF）是一种新型分离技术。杭州水处理中心于20世纪90年代率
先在国内研制成功该技术。纳滤膜在其分离应用中表现出两个显著特征：一个是其截流分子量介于反
渗透膜和超滤膜之间，为200～2000；另一个是纳滤膜对无机盐有一定的截流率，因为它的表面分离层
由聚电介质所构成，对离子有静电相互作用。从结构上看纳滤膜大多是复合型膜，即膜的表面分离层
和它的支撑层的化学组成不同。根据第一个特征，推测纳滤膜的表面分离层可能拥有1nm左右的微孔结
构，故称之为“纳滤”。
            纳滤技术的特点：
            ① 膜结构绝大多数是多层疏松结构；
            ② 分离过程无任何化学反应，无需加热，无相转变，不会破坏生活活性，不会改变风味
、香味。
            应用领域：
            一．低聚糖的分离和精制；
            二．果汁的高浓度浓缩；
            三．肽和氨基酸的分离；
            四．抗生素的浓缩和纯化；
            五．牛奶及乳清蛋白的浓缩；
            六．农产品的综合利用；
            七．膜生化反应器的开发。
            电渗析技术
               
            电渗析（ED）是在直流电场作用下，利用荷电离子膜的反离子迁移原理从水溶液和其他
不带电组分中分离带电离子的膜过程，是一个以电位差为推动力的膜分离过程。杭州水处理中心于20
世纪60年代在国内率先成功研制电渗析技术。在电渗析器内设置多组交替排列的阴、阳离子交换膜，
在直流电场作用下，阳离子穿过阳膜向负极方向运动；阴离子穿过阴膜向正极方向运动。这样就形成
了去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室，将浓水排放，得到的淡水即为去盐水。这一过程就是
电渗析除盐的原理。
            电渗析技术的特点：
            （1）过程无相变，仅用电能来迁移水中的离子，在一定的含盐量条件下，电渗析被认为
是能耗较少的技术；
            （2）工艺过程洁净，药剂耗量少，污染环境小；
            （3）装置设计与系统应用灵活，操作维修方便；
            （4）原水回收率较高，一般能达到65～80%；
            （5）预处理简便，设备经久耐用。
            电渗析技术应用领域：
            （1）水处理工程：苦咸水除盐；
            （2）电力工业：锅炉补给水制备；
            （3）制药行业：药物的除盐提纯；
            （4）食品工业：果汁的除盐，乳清的除盐；
            （5）废水处理工程：工业废水处理，提取有价值成分。
            电去离子技术
               
            电去离子（EDI）技术国际上20世纪90年代开始逐渐发展起来的新型超纯水制备技术，是
纯水生产技术史上的一次革命性的进步。杭州水处理中心于2000年率先在国内研制成功该项技术。该
技术巧妙地将电渗析技术和离子交换技术相融合，通过阴、阳离子交换膜的选择性透过作用与离子交
换树脂对离子的交换作用，在直流电场作用下，实现离子的定向迁移，从而完成水的深度除盐，同时
水的电离解产生的氢离子和氢氧根离子对离子交换树脂进行再生，因此，不需酸碱化学再生而能连续
制取超纯水。该技术具有技术先进、操作简便和不污染环境的优点，成为第三代超纯水制备技术。
            超纯水制备技术发展史：
            第一代：预处理 -阳床-阴床-混床
            第二代：预处理 -反渗透-混床
            第三代：预处理 -反渗透-电去离子（EDI）
            电去离子（EDI）技术的特点：
            （1）可连续生产超纯水，产水水质稳定；
            （2）不需酸、碱再生，节约酸、碱消耗以及相应的储运和再生设施；
            （3）无再生污水产生，工艺过程洁净，不需污水处理设施；
            （4）避免了化学品对操作人员的伤害；
            （5）结构紧凑，占地面积小；
            （6）运行操作简单，劳动强度低。
            电去离子（ EDI）技术应用领域：
            （1）电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水制备；
            （2）电力工业：高压锅炉补给水制备；
            （3）制药行业：医用纯化水的制备；
            （4）化学工业：溶液的脱盐提纯；
            （5）实验室：分析用超纯水的制备。

很棒，谢谢楼主