膜技术在分离二氧化碳中的应用
1.前言
在环保、工业生产等方面的要求，工业上脱除二氧化碳一直是重要的工艺。从工业废气中脱除二氧化碳，可以减少燃烧废气对大气的污染；在天然气净化过程，脱除二氧化碳等酸性气体，可以提高天然气热值，同时减少输送管道的腐蚀。
工业上脱除二氧化碳工艺主要有化学吸收法、物理吸收法、吸附法和膜法。化学吸收法是工业上脱除二氧化碳最成熟的工艺，常用的吸收剂一般是有机胺类的水溶液。化学吸收法适用于处理气体中二氧化碳含量很低的情况，但化学吸收法中吸收剂再生需要消耗大量的外界供热，同时常用的胺类吸收剂存在设备腐蚀问题，针对化学吸收法存在的缺陷，膜技术具有装置简单紧凑、能耗低、操作方便、占地面积少等优点，研究人员已在积极研究用膜技术脱除CO2。
2.膜分离CO2技术
对于能够有效分离捕集CO2的膜材料，它需要具备以下几个特点，即：1)高CO2渗透性；2)高选择性；3)热稳定性和化学稳定性；4)抗塑化；5)抗老化；6)材料价格便宜；7)材料易加工。目前仅有少数膜材料其选择性很高，而且通常高选择性膜材料其渗透性低。目前研究CO2分离的膜材料主要为聚酰亚胺膜、载体促进传递膜、混合基质膜、碳分子筛膜、PEO （聚环氧乙烷）膜和中空纤维膜。
2.1聚酰亚胺膜
聚酰亚胺膜是研究最广泛的膜材料，因为其具有优异的化学和热稳定性、高CO2渗透性、便于成膜。一些聚酰亚胺特别是耦合六氟二酐(6FDA)基团的聚酰亚胺具有高的CO2溶解性和选择性。这主要是因为-CF3基团增加了分子链的刚度，增大链段转动的空间位阻，降低分子链间堆积密度，从而有利于提高气体的渗透性。许多研究者已经进行增强聚酰亚胺膜的渗透性和选择性方面的研究,尤其关注通过改变聚酰亚胺结构来增强扩散系数的研究。图1为聚酰亚胺膜与其他膜材料分离CO2/CH4的性能比较，可以看出一般膜材料的选择性高时其渗透性低，聚酰亚胺膜的分离性能远胜于其他膜材料。另一种引起相当多研究的聚酰亚胺是商业聚酰亚胺，Matrimid5218。Matrimid通过溴化改性，能够显著增加CO2和N2的渗透性，而只稍微降低CO2/N2的选择性。
图1.聚酰亚胺膜与其他膜材料对CO2/CH4分离性能比较
2.2载体促进传递膜
载体促进传递膜是在膜内引入载体，通常是金属离子，通过待分离组分与载体之间发生可逆化学反应而实现对待分离组分传递的强化。
Kovvali等人报道了在常压下具有优异CO2/N2选择性的一种非挥发性和粘性的聚酰胺-胺树枝状大分子（PAMAM），PAMAM在水蒸气条件下仍能保持高的CO2选择性。将PAMAM 应用于化石燃料中CO2分离是研究方向之一，因为排放的气体通常含有饱和水蒸气。然而，这种固定液膜的稳定性差，这是由于液膜仅靠毛细管力吸附在微孔内，当膜两侧存在大的压力差，则液膜溶液从微孔内流失从而导致液膜性能下降。为了克服这个问题，在PAMAM 树形分子复合膜的多孔基质层加入气体选择性层。在1bar压差和40℃下，复合膜的CO2渗透率为0.16m3(STP)m?2h?1bar?1，CO2/N2选择性为230，这些性能满足实际应用的需求，但是复合膜的机械性能和CO2分离能力仍有待提高。
Hagg等人开发了一种用于CO2分离的促进传递膜，膜涂层为交联的聚乙烯胺，膜内引入载体来增加CO2分子的结合力，从而能快速选择性的让CO2透过膜，膜的效果与原料中CO2浓度成比。这个技术是有效和环保友好的，能被用于燃煤电厂中的CO2移除。
2.3混合基质膜
混合基质膜是强化聚合物膜性能众所周知的方法。混合基质膜是通过将无机材料作为分散相填充于聚合物连续相中制备得到的复合膜。混合基质膜能够结合聚合物易于加工和无机物优异的气体分离性能的优势，从而能够更好的设计用于CO2捕集的膜。同时在聚合物基质中添加无机物能够增加物理、热和机械性能。任吉中等人发明了一种基质为聚醚酰亚胺、填料为分子筛的混合基质膜，其利用聚醚酰亚胺中的极性醚氧基团对CO2的高选择性，和具有均一互连空隙结构的分子筛能够改变聚合物聚醚酰亚胺的链段堆积，增加聚合物的自由体积分数，提高气体的渗透通量，同时分子筛具有均一的孔径分布，可以抑制大分子气体，提高了混合基质膜的气体选择性。然而混合基质膜在制造过程中有很多问题，主要包括填料粒子与聚合物的相容性、填料的分散程度、填料粒径和填料含量等。因此仍需要对现有气体分离膜进行改进，以进一步提高气体分离效率。
2.4碳分子筛膜
碳分子筛膜是由含碳前驱体材料经高温碳化制得的一种新型无机膜材料，它将碳材料丰富的微孔结构、均一孔径分布特性与膜材料高效节能的优势结合，不仅具有优异的耐高温高压和耐酸碱能力，同时还对分子尺寸相近的小分子有优异的选择性。目前聚酰亚胺是重要的前驱体，Tin等人用醇类非溶剂浸泡聚酰亚胺膜使聚合物链发生溶胀作用，制得的碳膜对CO2/CH4的选择性从78提高到88。然而膜的脆性很差，生产单位面积的碳分子筛膜成本比聚合物膜的成本高1-3个数量级，这是阻碍碳分子筛膜商业化的主要难题。
2.5PEO膜
PEO膜作为CO2分离膜材料的研究受到广泛关注，因为其聚合物含有的醚氧基团与CO2之间存在较强的相互作用使材料具有较高的CO2溶解选择性。许多研究者已经用含有PEO 的聚合物设计用于分离CO2/N2和CO2/H2的膜，部分是因为环氧乙烷单元具有高浓度的醚氧基团并且相对容易制造。然而大分子量的PEO由于结构单元规则，成膜后的结晶度高，直接导致了其分离CO2的性能降低。许多研究者为了降低PEO结晶提出了一些方法：1)使用低分子量的液态PEO；2）设计相分离的嵌段共聚物环氧乙烷链段，由于其链段过短不能在室温下有效地结晶；3）设计高度支化、交联与高浓度的PEO。然而，目前这些膜分离都仅在实验室阶段。
2.6中空纤维膜
中空纤维膜是依靠膜一侧吸收液与膜另一侧被分离的气体进行化学反应来吸收气体，因此它既具有膜分离法高选择性的优点，又有化学法高分离率的优点。Mavroudi等人用水和
二乙醇胺为吸收液，研究了中空纤维膜分离CO2-N2混合气，在以水作为吸收剂，CO2脱除率也能达到75%，以二乙醇胺为吸收液时，脱除率高达99%，模型和结果吻合得很好。介兴明等人采用采用N-甲基氧化吗啉为溶剂，在国际上首次制备出应用于气体分离，尤其是CO2分离的纤维素致密膜，该膜在溶胀状态下表现出溶解选择渗透机理，在室温下CO2渗透系数为112.5barrer，远高于传统用于CO2分离过程的醋酸纤维素膜，并且对N2理想分离因子为45，对CH4为30，对H2为16，具备较好的应用于CO2分离的潜力。
3.展望
1）目前国外已有工业化的用于天然气、沼气中CO2脱除的膜技术，而国内关于该方面的研究少见报道，国内目前只有大连化学物理研究所将膜分离技术用于天然气中的CO2分离。实验室膜分离研究过程中多为配气，气体干净，而实际的混合气成分复杂，在气体膜分离过程中，杂质会对膜产生负面影响，因此需要对工业实际情况进行实验研究。
2）当CO2含量较低时，如烟道气中CO2捕集，可采用具有高选择性和高渗透性的分离技术。在实际操作中，成本和能量因素将限制原料压缩和真空渗透的比值，在这种条件下，高膜渗透性比高CO2/N2选择性更重要。
3）载体促进传递膜因其稳定性差而未能实用化，但其显著优势已引起广泛关注，提高其固定液膜的稳定性、降低液膜的有效厚度是重要的研究方向。
参考文献：
[1]秦向东，温铁军，金美芳.脱除与浓缩二氧化碳的膜分离技术.膜科学与技术，1998，18（6）：7-13.
[2]Merkel T C,Lin H Q,Wei X T,et al.Power plant post-combustion carbon dioxide capture:An opportunity for membranes.Journal of Membrane Science,2010,359:126-139.
[3]Brunetti A,Scura F,Barbieri G,et al.Membrane technologies for CO2separation.Journal of Membrane Science,2010,359:115-125.
膜过滤技术及其应用范围介绍 北京陶普森膜应用工程技术有限公司孙永杰 过滤是分离液体中固体性颗粒的常用方法之一。我们熟悉的土壤就是一个天然过滤器，池塘、湖泊和河流中的地表水在通过不同类型的土壤之后，渗透聚积成相对洁净的地下水，土壤让水透过的时候截留了其它成分，如颗粒物和污染物等，而渗透到深处的地下水得到了净化。 过滤是实验室常用的物料分离技术。从筛网、滤纸到膜滤器等技术手段的延伸、发展，促进了产品提纯技术的提高，净化效果明显，分离精度大大提高。在能量消耗，过滤效果和操作简便方面，相比于传统的分离方法如蒸馏或结晶，膜过滤技术的表现优于其他分离过程。在许多分离领域，膜过滤克服了传统技术局限性，尤其对生化或药物的加工应用过程，膜技术的应用提高了产品品质和收率，因为其中的蛋白质和有效成分大多是热敏感的。因膜过滤为物理过滤方式，膜材质稳定性强，经验证的实验室过滤工艺，很容易被放大和改进，更易成功应用到实际的大规模生产中。 在生物和制药技术行业的许多领域，包括食品和饮料行业，生物技术和饮用水处理行业，都普遍使用过滤膜用于过滤。 过滤膜的工作原理：膜过滤器的原理类似于上面提到的地下水渗透过程，人工制备的膜相当于地表土层，待过滤的溶液中一部分的小分子物质可以通过薄膜的微孔，其渗透性取决于孔的大小。比滤膜孔更小的颗粒可透过滤膜，而比滤膜孔大的颗粒就被截留下来。
一般情况下，膜的孔径决定了应用，根据孔径的大小，将不同的过滤膜技术分为四类：微滤，超滤和纳滤以及反渗透。 1. 微滤膜技术 过滤膜的孔径一般在5μm和0.1μm之间。在微生物实验中经常被使用孔径为0.1μm至0.2μm的膜，可以分离出酵母菌和细菌，是一种温和快速的杀菌方法。在工业化生产上，这种滤膜技术通常为过滤器的滤芯，广泛应用在医药，食品和饮料工业生产线中。例如，生物制药厂用于生物反应器中微生物生长阶段之后的“收获”和细菌菌体的分离，废水处理或浑浊液的油水分离等。 2. 超滤膜技术 超滤技术常常用于大分子的浓缩和脱水，超滤膜过滤“孔径”在0.1μm和0.01μm之间。由于该技术主要用于分离或浓缩蛋白质分子，所以膜的过滤孔径被定义为“分子量切断”(MWCO)或“标称分子量切断”(NMWC)，单位为道尔顿(质量单位，等于一氧原子的1/16)。MWCO值表示可被膜截留的球状分子的小分子量。为了安全起见，应总是选择MWCO值至少比要分离的大分子的分子量高20%。这种膜过滤技术的应用操作压力，通常在2-10巴之间。 3.纳滤技术 是纳米级过滤技术的简称，纳米级过滤的膜过滤器，其孔径小于0.005μm，可截留更小的有机分子和大部分盐类物质，以及重金属离子等。陶普森纳米级过滤需要更高的外部压力，过滤压力一般在10-80巴之间。
题目：膜分离技术读书报告日期2015年11月20日
目录 一、膜的种类特点及分离原理 (1) 二、最新膜分离技术进展 (3) 1. 静电纺丝纳米纤维在膜分离中的应用 (3) 1.1 静电纺丝技术的历史发展 (3) 1.2 静电纺丝纳米纤维制备新型结构复合膜 (3) 1.2.1 在超滤方面 (4) 1.2.2 在纳滤方面 (4) 1.2.3 在渗透方面 (5) 1.2.4 静电纺丝纳米纤维制备空气过滤膜 (5) 2. 多孔陶瓷膜应用技术 (6) 2.1 高渗透选择性陶瓷膜制备技术 (7) 2.1.1 溶胶—凝胶技术 (7) 2.1.2 修饰技术 (7)
一、膜的种类特点及分离原理 膜分离技术（membrane separation technology, MST）是天然或人工合成的高分子薄膜以压力差、浓度差、电位差和温度差等外界能量位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。常用的膜分离方法主要有微滤（micro-filtration, MF）、超滤（ultra-filtration，UF）、纳滤（nano-filtration，NF）、反渗透（reverse-osmosis, RO）和电渗析（eletro-dialysis, ED）等。MST具有节能、高效、简单、造价较低、易于操作等特点、可代替传统的如精馏、蒸发、萃取、结晶等分离，可以说是对传统分离方法的一次革命，被公认为20世纪末至21世纪中期最有发展前景的高新技术之一，也是当代国际上公认的最具效益技术之一。 分离膜的根本原理在于膜具有选择透过性，按照分离过程中的推动力和所用膜的孔径不同，可分为20世纪30年代的MF、20世纪40年代的渗析（Dialysis, D）、20世纪50年代的ED、20世纪60年代的RO、20世纪70年代的UF、20世 纪80年代的气体分离 （gas-separation, GS）、20世纪90 年代的PV和乳化液膜（emulsion liquid membrane, ELM）等。 制备膜元件的材料通常是有 机高分子材料或陶瓷材料，膜材料中的孔隙结构为物质透过分离膜而发生选择性分离提供了前提，膜孔径决定了混合体系中相应粒径大小的物质能否透过分离膜。图1是MF、UF、NF、RO的工作示意图。MF的推动力是膜两端的压力差，主要用来去除物料中的大分子颗粒、细菌和悬浮物等；UF的推动力也是膜两端的压力差，主要用来处理不同相对分子质量或者不同形状的大分子物质，应用较多的领域有蛋白质或多肽溶液浓缩、抗生素发酵液脱色、酶制剂纯化、病毒或多聚糖的浓缩或分离等；NF自身一般会带有一定的电荷，它对二价离子特别是二价阴离子的截留率可达９９％，在水净化方面应用较多，同时可以透析被RO膜截留的无机盐；RO是一种非对称膜，利用对溶液施加一定的压力来克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反向从溶液
摘要 膜分离技术是指在某种驱动力的作用下利用膜对混合物中各组分的选择透过性的差异实现物质分离的技术。膜分离技术的驱动力可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。膜分离现象中的物质迁移现象是一种不可逆的传质过程。膜分离现象早在250多年以前就被发现但是膜分离技术的工业应用是在20世纪60 年代以后。 中国的膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的数十年来取得了长足的进步。目前中国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术从材料的应用到产品的开发等方面。经过20年的努力中国在膜分离技术的研究开发方面已涌现出一批具有实用价值接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲中国的膜分离技术和世界先进水平相比还有不小的差距还有待于进一步研究开发。
1 膜分离技术概述 1.1 膜分离技术 目前己经深入研究和开发的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透汽化和气体分离、膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放膜、仿生膜以及生物膜等过程。表 1 列出了工业应用膜过程的分类及其基本特性。 微滤是最早使用的膜分离技术是在压力差作用下进行的筛孔分离、使不溶物浓缩的过程主要用于滤除0.05~10um的悬浊物质颗粒。主要应用于截留颗粒物、液体澄清以及除菌。 超滤是在压力差作用下进行的筛孔分离过程。 纳滤是从水溶液中分离除去中小分子物质的过程( 分子量为300~500）其原理是在超滤和反渗透间提供了一种选择性媒介在浓缩有机溶质的同时也可脱盐。 反渗透是以压力差为推动力的膜分离过程渗透与反渗透都是通过半透膜来完成。 电渗析是在直流电作用下以电位差为推动力实现溶液的精制、纯化或淡化。 液膜是依据溶解、扩散等原理通过液相薄膜将两个组成不同而又互溶的溶液
膜技术在分离二氧化碳中的应用 1.前言 在环保、工业生产等方面的要求，工业上脱除二氧化碳一直是重要的工艺。从工业废气中脱除二氧化碳，可以减少燃烧废气对大气的污染；在天然气净化过程，脱除二氧化碳等酸性气体，可以提高天然气热值，同时减少输送管道的腐蚀。 工业上脱除二氧化碳工艺主要有化学吸收法、物理吸收法、吸附法和膜法。化学吸收法是工业上脱除二氧化碳最成熟的工艺，常用的吸收剂一般是有机胺类的水溶液。化学吸收法适用于处理气体中二氧化碳含量很低的情况，但化学吸收法中吸收剂再生需要消耗大量的外界供热，同时常用的胺类吸收剂存在设备腐蚀问题，针对化学吸收法存在的缺陷，膜技术具有装置简单紧凑、能耗低、操作方便、占地面积少等优点，研究人员已在积极研究用膜技术脱除CO2。 2.膜分离CO2技术 对于能够有效分离捕集CO2的膜材料，它需要具备以下几个特点，即：1)高CO2渗透性；2)高选择性；3)热稳定性和化学稳定性；4)抗塑化；5)抗老化；6)材料价格便宜；7)材料易加工。目前仅有少数膜材料其选择性很高，而且通常高选择性膜材料其渗透性低。目前研究CO2分离的膜材料主要为聚酰亚胺膜、载体促进传递膜、混合基质膜、碳分子筛膜、PEO （聚环氧乙烷）膜和中空纤维膜。 2.1聚酰亚胺膜 聚酰亚胺膜是研究最广泛的膜材料，因为其具有优异的化学和热稳定性、高CO2渗透性、便于成膜。一些聚酰亚胺特别是耦合六氟二酐(6FDA)基团的聚酰亚胺具有高的CO2溶解性和选择性。这主要是因为-CF3基团增加了分子链的刚度，增大链段转动的空间位阻，降低分子链间堆积密度，从而有利于提高气体的渗透性。许多研究者已经进行增强聚酰亚胺膜的渗透性和选择性方面的研究,尤其关注通过改变聚酰亚胺结构来增强扩散系数的研究。图1为聚酰亚胺膜与其他膜材料分离CO2/CH4的性能比较，可以看出一般膜材料的选择性高时其渗透性低，聚酰亚胺膜的分离性能远胜于其他膜材料。另一种引起相当多研究的聚酰亚胺是商业聚酰亚胺，Matrimid5218。Matrimid通过溴化改性，能够显著增加CO2和N2的渗透性，而只稍微降低CO2/N2的选择性。 图1.聚酰亚胺膜与其他膜材料对CO2/CH4分离性能比较
膜分离技术及其应用 童汉清 海金萍 (蚌埠高等专科学校食品系,蚌埠市233030) 摘 要 针对膜分离技术的一系列独特优点,介绍了工业中常用的各种分离膜的性能、材料及其各自的应用,并简述了世界上最新的膜分离技术及其发展方向。 关键词 膜分离技术 反渗透膜 超滤膜 微滤膜 0 前言 膜分离是用半透膜分离均相混合物中不同组分的一种方法。由于膜分离技术在生产中物料无相变过程,因而无需再沸器、冷凝器等设备,与蒸发、精馏等分离技术相比具有显著的节能、高效等特点,特别是对于食品工业,膜分离技术可以完好地保留食品原有色、香、味,而其营养成分又不会被高温破坏。因而膜技术在世界范围内引起人们极大关注,被誉为重大的新技术革命之一。 现代膜技术的开发还仅仅是近三十年的事情,虽然近年来有了较大的发展,但目前仍处于发展和完善的过程中。国内外膜分离技术已在许多不同行业得到应用,并取得了良好效果。 1 反渗透膜及其应用 1.1 反渗透膜的性能 反渗透膜的孔径在0.3～2nm之间,通常为非对称的微孔结构膜,压差作为操作推动力,工作压力可高达7.0～7.5M Pa,膜通量一般为0.5m3/(m2d)。 反渗透膜能截留住除水分子、氢离子、氢氧根离子以外的其它物质,因而主要用于水和其它物质的分离。 1.2 膜材料 最先开发并成功应用的反渗透膜材料是醋酸纤维素,70年代以来逐渐开发出一些新型反渗透膜材料,如芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯撑氧、磺化聚磺酸盐、聚酰胺羧酸、聚乙烯亚胺、聚甲苯二异氰酸酯和等离子处理聚丙烯腈等。醋酸纤维素在强酸和弱碱条件下易发生水解且不耐高温,易受微生物和酶的作用,在正常使用时还会发生蠕变使透水速率降低。尽管存在这些缺点,但目前工业上最广泛使用的两种反渗透膜材料,还是首选醋酸纤维素,其次为聚酰胺。 1.3 反渗透膜的应用 1.3.1 海水淡化 反渗透膜分离技术被广泛应用于海水淡化。在全世界海水淡化装置中,约有30%用反渗透方式来实现。反渗透膜由极薄致密表层和多孔支撑层构成,具有高透水率及高脱盐率,可脱去海水中99%以上的盐离子。 1.3.2 果汁、果酒等产品的浓缩 膜浓缩是在常温下进行的。用反渗透膜对果汁、果酒进行浓缩,可保证维生素等营养成分不受破坏以及挥发质不损失,并可保留其原有的风味,这是其它浓缩技术难以做到的。另外,反渗透膜可以完全除去细菌和病毒,使产品不加任何防腐剂而延长储存期,食用更加卫生可靠。 19 《化工装备技术》第20卷第2期1999年
膜分离技术及其原理的介绍
人们对膜进行科学研究是近几十年来的事。反渗透膜是膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。其发展的历史大致为：20世纪30年代微孔过滤;40年代透析;50年代电渗析;60年代反渗透;70年代超滤和液膜;80年代气体分离;90年代渗透汽化。此外，以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程也日益得到重视和发展。 一、膜分离原理 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜，推动力也不同。目前已经工业化应用的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)等。 二、膜分离技术 反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大过程在技术上已经相当成熟，已有大规模的工业应用，形成了相当规模的产业，有许多商品化的产品可供不同用途使用。这里主要以反渗透膜和超滤膜为代表介绍一下。 反渗透膜(RO)
反渗透膜使用的材料，最初是醋酸纤维素(CA)，1966年开发出聚酰胺膜，后来又开发出各种各样的合成复合膜。CA膜耐氯性强，但抗菌性较差。合成复合膜具有较高的透水性和有机物截留性能，但对次氯酸等酸性物质抗性较弱。这两种材料耐热性较差，高温度大约是60℃左右，这使其在食品加工领域的应用中受到限制。 超滤膜(UF) 超滤膜也是使用CA做材料，后来各种合成高分子材料得以广泛应用。其材料多种多样，共同特点是具有耐热、耐酸碱、耐生物腐蚀等优点。 以上就是为大家介绍的全部内容，希望对大家有帮助。
二氧化碳脱除方法的分析与讨论 摘要：作为主要的温室气体，CO2减排问题引起全球范围的广泛关注。本文阐述了燃煤烟气中二氧化碳脱除的多种方法。研究了各种CO2的吸收方法，包括物理吸收法中的膜吸收法、吸附剂等，物化吸附法，还有化学吸收剂中的氨水、有机氨等吸收方法，并分析各种方法的特点及优缺点。 关键词：温室效应二氧化碳脱除 1 引言 近年来，越来越多的学者认为全球气候变暖和海平面上升是由CO2为主导因子的温室效应引发的[1-4]。CO2的排放速度正随着人类利用能源速度的增长而迅速地增长，据政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，人类活动产生的CO2将从1997年的271亿t/a增长到2010年的950亿t/a，而大气中CO2的体积分数也将从现有的360×10-6增长到2005年的720×10-6 [5]。温室效应的严重性迫使越来越多的国家和国际机构表示出对CO2排放问题的关切。我国在CO2排放方面正面临着日益增加的巨大压力，预计2030年前后CO2排放问题有可能成为制约我国经济增长最主要的约束之一[6]。 2 物理法 ` 物理溶剂吸收法[7] 物理溶剂吸收法利用吸收剂对二氧化碳的溶解度与其它气体组份不同而进行分离。常用的溶剂有水、甲醇、碳酸丙烯酯等。 （1）水洗法应用最早，具有流程简单、运行可靠、溶剂水廉价易得等优点，但其设备庞大、电耗高、产品纯度低并造成污染等特点，一般不采用。 （2）低温甲醇法应用较早，具有流程简单、运行可靠外，能耗比水洗法低，产品纯度较高，但是为获得吸收操作所需低温需设置制冷系统，设备材料需用低温钢材，因此装置投资较高。
（3）碳酸丙烯酯法（简称PC法）是近年来中小型氨厂常用脱碳和回收二氧化碳的方法。它具有溶液无毒、浓溶液对碳钢腐蚀性小，能耗比甲醇法低等优点，缺点是PC溶剂循环量大，造成溶剂损耗大，操作费用较高。 膜分离法 膜分离法利用各种气体在薄膜材料中的渗透率不同来实现分离，用于二氧化碳分离的膜分离器有中空纤维管束和螺旋卷板式两种[7]。膜分离CO2的原理是依靠CO2气体与薄膜材料之间的化学或者物理作用，使得CO2快速溶解并穿过该薄膜，从而使CO2在膜的一侧浓度降低，而在膜的另一侧达到富集[8]。根据气体分离的不同机理，膜分离法又分为吸收膜和分离膜2类。分离膜技术是基于混合气体中CO2与其它组分透过膜材料的速度不同而实现CO2与其它组分的分离。相比之下，吸收膜技术只是在薄膜的另一侧有化学吸收液，并依靠吸收液来对分离气体进行选择，而微孔薄膜材料只起到隔离气体与吸收液的作用[9]。其技术原理分别如图1所示。 图1：膜分离法分离CO2的示意图 … 目前膜分离法用于分离烟气中的CO2面临以下问题：烟气中CO2浓度太低，烟气处理量巨大；烟气必须冷却到100℃之下以防止高温对膜的破坏；需提前除掉烟气中的化学物质或对膜进行化学处理，以防止膜受到烟气中的化学物质破
膜分离技术的研究与发展 化学专业学生：刘洋 摘要：从现代化工和新技术发展的需求出发 ,论述了化工分离技术的重要性, 各新型分离技术的原理应用及发展现状, 并对当代化工新型分离技术的发展特点进行了探讨。 关键词: 新型分离技术 ; 膜分离 ; 集成过程; 应用 化工分离工程是高等学校化学工程及工艺专业的专业基础课和必修课，主要研究各种分离过程的原理与分离物系质量、热量、动量传递过程即设备内同时进行的物理变化和化学变化的基本规律，该门课程的开设不仅要求学生具备化工原理、物理化学、化工热力学等学科基础知识，同时，还要求学生掌握一定的数值计算方法，具有一定计算机能力[1-3]。文章就近年来在化工分离工程课程教学实践，结合对化工分离工程课程的相关认识，探索了课程教学改革。 世界万物都是由有序自发地走向无序，所有的纯物质都逐渐变成混合物。分离技术是研究生产过程中混合物的分离、产物的提纯或纯化的一门新型学科，正是这种需求，推动了人们对新型分离技术不懈的探索。新型分离技术目前受到材料开发、生产成本及其他学科发展的限制，工业化应用程度还不高，但它们已经在某些高新领域显示出良好的分离性能和强劲的发展势头。 1 膜分离技术的概念与原理 借助于具有分离性能的膜而实现分离的过程称为膜分离过程。由于膜分离过程一般没有相变，既节约能耗，又适用于热敏性物料的处理，因而在生物、食品、医药、化工、水处理过程中备受欢迎。膜分离是利用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对液相或者气相混合物内的不同成分进行分离、提纯、浓缩的先进加工技术。根据膜分离过程的不同特征可分为微滤( MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗透蒸发(PV)、渗析(D)、电渗析(ED)、电去离子技术(EDI)和气体分离(Gs)等过程。 膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透3种。膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离子交换、离心分离、溶媒抽提、静电除尘、袋式过滤、吸附/再生、絮凝/共聚、倾析/沉淀、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法。 2 国外分离技术的发展及研究进展[4］ 早在上世纪 30 年代，硝酸纤维素微滤膜已商品化，近年来开发出聚四氟乙烯为材料的微滤膜新品种，它使用范围非常广，销售额居于各类膜的首位. 从上世纪 70 年代，超滤应用于工业领域，现在应用领域非常广泛.上世纪 80 年代，新型含氟离子膜在氯碱工业应用成功.第三代低压反渗透复合膜，性能大幅提高，已在药液浓缩、化工废液、超纯水制造等领域得到广泛应用.1979 年 Monsanto 公司成功研制出
膜分离技术应用综述 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
《食品科学概论》课程论文 论文题目：膜分离技术应用综述 学 院 ：生物工程学院 专 业 ：食品科学与工程 年级班别 ：09级一班 学 号 ：10122 学生姓名 ：齐莹 学生 指导教师 ：陈清禅 2011年 5 月 24 日 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
膜分离技术应用综述 齐莹 10122 摘要综述膜分离技术的特点、种类及分离机理，介绍国内外膜分离技术的研究进展及其在各个领域的应用现状，同时指出该技术存在的问题，提出选用更佳的膜材料以及多种膜分离技术联用是其今后的发展方向。 关键词膜分离技术微滤超滤食品工业 膜分离是在20世纪初出现，上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。据统计，膜销售每年以14%~30%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场[1] 。 1膜分离的简介 1. 1 膜的定义 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。 1. 2 膜的种类 分离膜包括:反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ,纳滤膜(0. 001 ～0. 005μm) 超滤膜(0. 001 ～0. 1μm) 微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、
膜分离技术应用综述 摘要：膜分离工程技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等工业，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。由于膜分离的优势，越来越多的中药研究者正致力于开发膜技术在中药工业中的应用。膜分离技术 (微滤、超滤、纳滤、反渗透膜技术)在中药领域中发挥着非常重要的作用，可应用于中药提取液的纯化、浸膏制剂的制备、口服液的生产、注射剂的制备以及热原的去除等。膜分离技术将在中药现代化进程中发挥重大作用，并对中药的规范化和标准化生产起到一定的促进作用。由于历史的原因，生物技术发展初期，绝大多数的投资是在上游过程的开发，而下游处理过程的研究投入要比上游过程少得多，因而使得下游处理过程的研究明显落后，已成为生物技术整体优化的瓶颈，严重地制约了生物技术工业的发展，因此，当务之急是要充实和强化下游处理过程的研究，以期有更多的积累和突破，使下游处理过程尽快达到和适应上游过程的技术水平和要求。 关键词：生物分离下游工程膜分离 正文： 1、常用的膜分离过程 1.1微滤 鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 1.2超滤 早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。1.3纳滤 纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保净水和污水处理及其资源化工业。1.4反渗透 由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 1.5其他常用膜分离过程 除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
膜分离技术及其应用领域分析 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。 一、膜分离技术原理及特点 膜分离技术以选择性透过膜为分离介质，如图1所示，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离、提纯的目的。膜分离技术以其低能耗、高效率被认为是理想的分离技术之一。 图1膜分离技术原理 利用膜分离技术进行分离所具有的特点包括：1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。3）膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。 基于膜分离技术所具有上述特点，是现代生物化工分离技术中一种效率较高的分离手段，完全可以取代传统的过滤、吸附、蒸发、冷凝等分离技术，所以膜分离技术在生物化工分离工程中起着很大的作用。 二、膜分离技术种类分析 按照膜孔径和成膜材料分类，常用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透以及气体分离等。各种膜过程具有不同的分离机理，可适用于不同的对象和要求。按分离原理和按被分离物质的大小区分的分离膜种类，从下表可以看出，几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域。反渗透和纳滤作为主要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
膜分离技术的应用现状及发 展前景 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
膜分离技术的应用现状及发展前景 摘要：膜分离技术( Membrane Separation Technologies)是近十几年发展起来的一种高新技术，随着膜设备和技术的不断发展和成熟，其在各行业中有着广泛的应用。本文介绍了膜分离技术的特性，阐述了膜分离技术在食品工业、水处理、生物技术、医药工业和医疗设备方面的应用，并展望膜分离技术应用领域的发展前景，分析膜分离技术在膜材料、新的膜过程和膜通量等方面的发展趋势，同时指出膜分离技术将在人类社会的发展史上起到不可替代的作用。 关键词：膜分离技术；膜生物反应器；选择透过性膜；膜材料； 前言： 膜分离技术是指用天然或人工合成的具有选择透过性膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的边缘学科高新技术[1]。由于膜分离技术具有节能、高效、简单、造价低、无相变、可在常温下连续操作等优点，而且特别适合热敏性物质的处理的特点，其应用已渗透到人们生活和生产的各个方面，现已被广泛应用于化工、环保、生物工程、医药和保健、食品和生化工程等行业[2]。虽然膜分离技术的应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，但是随着新型膜材料的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断深入, 膜分离技术应将得到更加广泛的应用，其在未来是世界各国研究的热点，它将在各个领域发挥更引人注目的作用。 现本文对膜技术的特点、类型及其在各方面的应用现状进行综述，并且提出了膜分离技术的发展前景。 1 膜分离技术的特点 膜分离技术作为一种新型的分离技术, 具有以下特点[3]： 1.1 在常温下进行，特别适用于热敏性物质的分离、分级、提纯和浓缩，且可 以同步进行能较好地保持产品原有的色、香、味和营养成分； 1.2 分离过程中不发生相变，挥发性物质损失少，节约能源； 1.3 具有冷杀菌作用，保存期长，无二次污染； 1.4 选择性好，应用范围广，但要选择相应的膜类型； 1.5 设备简单，易于操作，可连续进行，效率高。 2 膜分离技术的类型
膜分离技术概论 XXX 机械工程及自动化专业机械104班1003010414 摘要：膜分离是在20世纪60年代迅速发展起的一门分离技术，膜分离主要包括分离、浓缩、纯化和精制等功能且操作简单、易于操作，因此目前膜分离技术被广泛应用于供水、制药、食品、环保、废品回收、水的淡化等工业生产过程中，产生了巨大的经济效益和社会效益。本文首先介绍了膜分离技术中的一些概念、膜的种类及其原理，然后介绍了一些常见的膜分离过程在实际生产中的应用；最后介绍了我国膜分离技术的发展概况及前景。 关键词：膜分离，技术，前景，概况 Membrane-Seperating technology Abstract: Membrane-Seperating technology is a separating technology which developed fast in the 1960s. This technology involves in various functions like separating、concrntrating、purifying and refining,what else, for it’s easily to operate it’s now widely used in the fields of water supplyment、medicine production、food、environment protecting、waste water recycling and so on, make great economical and social benefits. This passage first explain some concepts membrane technology、main theory involved and sort of it. Key words: Membrane-Seperating，technology，introduction，prospect 1膜分离技术的原理 现代膜分离技术分离的根本原理在于膜具有选择透过性。膜分离法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，可用于液相和气相。对于液相分离，可用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系。以下重点介绍反渗透的基本原理、微滤原理及超滤原理。
CO2脱除技术的研究现状 摘要：随着全球温室效益的加剧，以CO2为代表的温室气体减排问题愈来愈受到广泛的关注。本文阐述了多种CO2脱除技术，比较分析了物理溶剂吸收法、膜分离法、吸附法、低温分离法、O2/CO2循环燃烧法、胺法、氨法等技术的特点。 关键词：CO2脱除、物理溶剂吸收法、膜分离法、循环燃烧法、胺法、氨法 世界上约75%的CO2排放来自化石燃料燃烧，其中煤炭是一种高CO2排放燃料。现有电厂CO2年排放量约106亿吨，占全世界排放总量的40.16% ，其中燃煤电厂76亿吨，占发电行业排放量的72%[1-3]。因此，采用捕集、储存或利用电厂烟气中CO2的方法被认为是近期内减缓CO2排放较为可行的措施。现有电厂烟气中CO2脱除技术主要有吸收法、吸附法、膜法、低温法等[4-6]。本文对CO2脱除技术的应用、反应机理、研究进展等做了总结和分析。 1 物理溶剂吸收法 物理吸收法的原理是利用各组分在溶剂中的溶解度随着压力、温度变化的原理来进行分离，从而达到分离处理CO2的目的。在整个吸收过程中不发生化学反应，因而消耗的能量比化学吸收法少，通常物理吸收法中吸收剂吸收CO2的能力随着压力增加和温度降低而增大，反之则减小。物理吸收法中常用的吸收剂有丙烯酸酯、N-甲基-2-D吡咯烷酮、甲醇、二甲醚乙醇、聚乙二醇以及噻吩烷等高沸点溶剂。目前，典型物理吸收法有环丁砜法、加压水洗法、N-甲基吡咯烷酮法、、低温甲醇法、碳酸丙烯酯法等。物理吸收法由于CO2在溶剂中的溶解服从亨利定律，因此这种方法仅适用于CO2分压较高的条件下。 2 膜分离法 目前CO2膜分离技术已经在天然气净化等工业中得到了一定的应用，但从整体上来说仍处于发展阶段。高性能CO2分离膜制备技术的缺乏制约了该技术的进一步发展，因此现在科研人员都在致力于开发高性能CO2分离膜。气体膜分离是由不同气体组分透过膜的速率不同而实现的，形成速率不同的主导原因导致选择透过机制有多种。根据选择透过机制的不同可将CO2分离膜分为扩散选择膜、溶解选择膜、反应选择膜及分子筛分选择膜四大类[7, 8]。 2.1 扩散选择膜 扩散选择膜一般对气体的亲和性不强，主要依靠不同大小的分子在膜内扩散速度的不同来实现分离。它是商业化应用最广泛的一种分离膜，如醋酸纤维素（CA）膜、聚砜（PS）膜、聚酰亚胺（PI）膜，CO2渗透系数为5~10Barrer，CO2/ N2分离因子为20~30。但是这些膜的选择性还远不能满足捕集CO2的要求，一些研究者通过设计合适的分子结构，使膜的聚合物链段能够“刚”、“柔”搭配，并堆积成合适的孔结构，从而提高CO2的扩散性，降低N2的扩散性，由此使膜的透过性和选择性提高，如国际著名的气体膜研究专家Koros的研究。但由于CO2与N2的分子动力学直径相近，经过这种方法调控后，膜的分离性能仍不能满足捕集CO2的要求。如何精确调控聚合物链段尺寸，使CO2扩散性增强而N2的扩散性减低，是研究者面临的一个难题。 2.2 分子筛分选择膜 分子筛分选择膜中具有与气体分子大小相当的孔结构，通过气体分子与膜中孔大小的比
收稿日期：2011－04－18 作者简介：陈默（1986—），硕士研究生，从事含能化合物的合成研究；王建龙，教授，博士生导师，通讯联系人，主要从事含能化合物合成及炸药中间体的制备、 应用及开发。新型膜分离技术的研究进展 陈 默，曹端林，李永祥，王建龙 （中北大学化工与环境学院，山西太原030051） 摘要：膜分离技术是一项新兴的高效、快速、节能的新型分离技术。作为一种新型分离技术，在多种领域得到了广泛的应用。综述了反渗透、 电渗析、纳滤、微滤、超滤、气体分离、渗透汽化和膜反应器等各种膜分离技术的分离原理、特点，在工业中的应用以及目前存在的问题。最后展望了膜技术的应用前景。关键词：膜分离；原理；应用；进展中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1008－021X （2011）05－0031－03 Research Progress of Membrane Technology CHEN Mo ，CAO Duan －lin ，LI Yong －xiang ，WANG Jian －long （College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：The membrane extraction technique is a new type extraction technique with high efficiency ，high speed and saving energy．Membrane separation technology is applied widely as a new kind of separation technology．The separation mechanism and characteristics of different kinds of membrane technologies were introduced ，including electrodialysis ，reverse osmosis ，nanofiltration ，ultrafiltration ，microfiltration ，gas separation ，pervaporation ，membrane reactor．Further more ，the application and current problems of different membrane technologies were extensively summarized．Finally ，application prospect of membrane separation technology was presented．Key words ：membrane separation ；principle ；application ；progress 膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子 薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。与传统分离方法（蒸发、萃取或离子交换等）相比，它是在常温下操作，没有相变，最适宜对热敏性物质和生物活性物质的分离与浓缩，具有高效、节能，工艺过程简单，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。1膜分离技术的分离原理和特点1．1 纳滤 纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200 1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技 术， 是国内外研究的热点。余跃等［1］ 对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD 和脱色的研究。结果 表明， 纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD 。Salzgitter Flachstahl 电镀厂采用膜技术处理 镀锌废水， 回收其中的Zn 2+ 和H 2SO 4，其结果达到了设计要求［2］。常江等［3］ 在完成用新型纳滤膜处 理模拟含Ni 2+ 废水实验室研究的基础上，进行了电 镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等［4］ 研究报道将DK 型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。1．2 超滤 超滤的截留相对分子质量在1000 100000之间。超滤过程的分离机理一般认为是压力驱动的筛孔分离过程，是膜表面上的机械截留（筛分）、在膜孔中的停留（阻塞）、在膜表面及膜孔内的吸附三种形式。 徐超等 ［5］ 在中试中采用浸没式超滤膜代替传 统砂滤工艺处理浊度较低的滦河水，取得较好的处理效果， 设备费用降低了。罗涛等［6］ 采用混凝沉淀－超滤工艺对微污染原水进行试验，结果表明，组合
一、学习安排 1、学习目标要明确，做好切实可行的计划； 2、合理安排时间，按时完成学习任务； 3、养成做笔记的习惯； 4、认真地完成布置的作业，养成自主的学习习惯； 5、多向老师和同学请教； 6、及时做好考前的复习工作。 总之，虽然客观制定了个人初步学习计划，还存在许多不完善与不足之处，还需要今后根据自己的切实情况，在学习中不断地补充，加以改进、及时地总结经验，以合格的成绩来完成自己的学业。 二、学习心得 在以前的学习过程中都没有接触过这类知识，所以由对膜的不理解进而升华为对膜的好奇，进而增加了对学习这门课程的兴趣。以前书本中介绍过人体中的一种膜-细胞膜。细胞膜有重要的生理功能，它既使细胞维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜会对物质进行选择性的进出，那么是不是所有的膜类材料都有此功能呢?带着疑问，带着兴趣开启了胡老师与我们的《膜分离技术及应用》这门课程的学习，在课堂上，通过老师的详细介绍，我收获颇多。 1.超滤膜的简介 超滤(Ultra-Filtration ,UF)是一种压力驱动的膜分离过程，是根据分子的大小和形态进行分离的。自20世纪60年代以来，超滤很快从实验规模发展成为重要的工业单元操作技术，它已广泛用于食品、医药，工业废水处理，高纯水制备及生物技术工业。在工业废水处理方面应用最普遍的是电泳涂漆过程，城市污水处理及其他工业废水处理领域都是超滤未来的发展方向。 2.超滤膜在废水处理中的应用：含油废水处理 机械行业工件的润滑、清洗和石化行业的炼制及加工等都会产生含油废水，
其油一般为漂浮油、分散油和乳化油三种存在形式。其中乳化油的分离难度最大，用电解或化学法破乳使油粒凝聚的费用较高，而超滤就不需要破乳直接可将油水分离，特别适用于高浓度乳化油的处理和回收。超滤处理乳化油废水时，界面活性剂大部分可透过，而超滤膜对油粒子完全阻止，随浓度增加油粒子粗粒化成为漂浮油浮于液面上，再用撇油装置即可撤除。陆晓千等用超滤膜技术处理清洗车床、设备等含油污水，颜色为乳白色，含油(1000～5000)mg/L，COD浓度高达(10000～50000)mg/L，经超滤膜处理后，颜色透明。含油低于10mg/L，COD(1700～5000)mg/L，除油滤99％。 3.纳滤膜的简介 纳滤膜（Nanofiltration membrane，NF）又称疏松型反渗透膜，它是介于反渗透与超滤之间的一种膜分离技术。但纳滤膜多数为荷电膜，其对无机盐的分离行为不仅受到化学势梯度控制，同时也受到电势梯度的影响。其表面由一层非对称性结构的高分子与微孔支撑体结合而成，以压力差为推动力，对水溶液中低分子量的有机溶质截留，而盐类组分则部分或全部透过，从而使有机溶质得到同步浓缩和脱盐的目的。 4.纳滤膜在废水处理中的应用 在金属加工与合金生产中产生的金属废水，含有浓度相当高重金属离子。将这些重金属离子生成氧氧化物沉淀除去是处理含重金属废水的一般措施。采用纳滤膜技术，不仅可以回收90％以上的废水，使之纯化，而且同时使重金属离子含量浓缩10倍左右，浓缩后的重金属具有回收利用的价值。如果条件控制适当，纳滤膜还可以分离溶液中的不同金属。 三、学习总结 通过胡老师对课程的认真讲述，我了解了膜分离技术中的一些概念、膜的种类及其原理，同时也介绍了一些常见的膜分离过程在实际生产中的应用以及我国膜分离技术的发展概况及前景。目前膜分离、浓缩、纯化技术正在被各个领域广泛应用，随着膜技术的不断发展和对产品质量的不断提高，各行业对传统工艺改造更新的要求越来越迫切，膜分离技术也有了更为广阔的应用前景。这几个月来，我们由浅入深，时刻跟着老师的节奏去复习和预习，老师要求的重点我会主动记
膜分离技术的发展及其工业应用 摘要:膜分离技术作为新型高科技分离技术之一,倍受众多工业的关注。综述了膜分离技术的发展,及今后的发展趋势,对其在石化行业、水处理、食品行业主要工业应用进行较为详细的阐述。 关键词:膜分离技术;膜发展;膜应用 分离技术的发展与人类的生产实践密切相关,伴随着生产力的发展,科学技术的进步,分离的方法也从简到繁,从低级到高级,工艺从一种方法到多种联用。已由过去简单的蒸馏分离技术发展到现在复杂的超临界萃取技术,膜分离技术等。 膜分离技术[1],顾名思义,是利用一张特殊制造的,有选择透过性能的薄膜,在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。实践证明,当不能经济地用常规的分离方法得到较好的分离时,膜分离作为一种分离技术往往是非常有用的,并且膜分离技术还可以和常规的分离方法结合起来使用,使分离技术投资更为经济。表1是几种主要的膜分离过程及其传递机理,推动力,透过物,膜类型的比较。 表1几种主要的膜分离过程 1发展史 膜分离在生物体内广泛存在,而人们对其的认识、利用、模拟,及至目前的人工合成的过程却是极其漫长而曲折的。膜分离技术发展大致可分为3个阶段: ——50年代,奠定基础的阶段,主要是对膜分离科学的基础理论研究和膜分离技术的初期工业开发; ——60年代～80年代,发展阶段,主要是使一些膜分离技术实现工业化生产,同时又开发研制了几种重要膜分离过程; ——90年代～至今,发展深化阶段,主要是不断提高已实现工业化的膜分离水平,扩大使用范一些难度较大的膜分离技术的开发得到突飞猛进的发展,并开拓了新的膜分离技术。
1.1膜分离技术的起源 200多年前,Abbe Nollet在1748年观察到水可以通过覆盖在盛有酒精溶液瓶口的猪膀胱进入瓶中,发现了渗透现象。但是,直到19世纪中叶Gra-ham发现了透析(Dialysis)现象,人们才开始对膜分离现象重视起来,并开始研究。最初,许多生理学家使用的膜主要是动物膜。1867年Moritz Taube制成了人类历史上第一张合成膜——亚铁氰化钠膜,并以近代的观点予以论述。随后,Preffer用这种膜在蔗糖和其他溶液进行试验,把渗透压和温度及溶液浓度联系起来。接下来Van′t Hoff以Preffer的结论为出发点,建立了完整的稀溶液理论。1911年Donnan研究了荷电体传递中的平衡现象。1920年,Gibbs从热力学角度提供了认识渗透压现象和它与其他热力学性能关系的理论。1925年世界上第一个滤膜公司(Sartorius)在德国Gottingen公司成立。1930年Treorell Meyer,Sievers等对膜电动势的研究,为电渗析和膜电极的发明打下了基础。1950年W.Juda等试制成功第一张具有实用价值的离子交换膜,电渗析过程得到迅速发展。 1.2膜分离技术的发展 60年代末期,加利福尼亚大学的Yuster、Loeb、Sourirajan等对膜材料进行了广泛的筛选工作,结果发现乙酸纤维素也具有特殊的半透性质。为了改进乙酸纤维素的透水性能,他们采用过氯酸镁水溶液为添加剂,经过反复试验,终于在1960年首次制成世界上具有历史意义的高性能非对称的乙酸纤维素反渗透膜,这使得Allied-Singned公司开创了RO工业应用的时代。随后,制膜技术不断机械化、自动化,膜的形式也从平板膜发展到管式膜及中空膜等。1971年Du Pont化学公司也推出三醋酸纤维素中空纤维透过器。微滤、反渗透、超滤、透析及气体分离等膜分离技术都在60～80年代相继得到迅速发展。 1.3发展趋势 近10多年来世界各国对膜分离技术的重视,极大地促进膜技术的发展,90年代Get Gmb H公司推出了渗透蒸发。中科院近来开发的某种新型渗透汽化膜及其工艺过程,将变革MTBE 的生产工艺,产生可观的经济效益。近几年开发的纳滤膜分离技术,其膜的孔径比反渗透膜稍大,截留粒子的直径为几个nm,分子量为200～500,允许通过单价离子,低分子量有机溶剂。我国对纳滤技术的开发和应用也相当广泛。 随着新型膜材料的开发和膜过程的改进,膜分离技术将不仅可以替代某些单元操作,而且可以与许多单元操作相结合,以取得更好的分离效果。例如将膜分离技术与催化反应结合起来形成膜反应器 1 膜分离技术概述 随着纳滤分离技术越来越广泛地应用于食品、医药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程,纳滤膜分离机理的研究也成为当今膜科学领域的研究热点之一。 1.1 微滤 微滤主要是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。在给定压力下[(50~100) kPa],溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为(0.1~20)Lm的对称微孔膜,只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留,从而使溶液或水得到净化。微滤技术是目前所有膜技术中应用最广、经济价值最大的技术。主要用于悬浮物分离、制药行业的无菌过滤等。在微滤方面今后应着重研究开发廉价膜组件;耐高温抗溶剂的膜及组件;不污染,易清洗的长寿命膜。 1.2 超滤 超滤和微滤一样,也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程。同微滤过程相比超滤的分离技术,可用于传统分离手段较难处理的恒沸物、近沸物系的分离,微量水的脱除及水中微量有机物的去除。渗透蒸发是利用溶液的吸附扩散原理,以膜两侧的蒸汽压差[(0~100)kPa])做为推动力,使一些组分首先选择性地溶解在膜料液的侧表面,再扩散透过膜,最