膜分离技术的发展与应用

第１７卷第３期　液膜分离技术与应用　・４５・　

液膜分离技术与应用　

卢国俭　（西北矿冶研究院冶金新材料研究所　甘肃白银７３０９００）　摘要：对液膜分离技术的作用、性能、特点及其类型、组成与应用进行了讨论，证明液膜分离技　术应用前景广阔．应加快研究速度及早日实现工业化。　关键词：液膜乳化型液膜支撑型液膜栽体　

１　前言　液膜分离是分离科学与技术中的一项重　大进展，一经问世即引起科技界的广泛兴趣。　美国、日本等经济发达国家及发展中国家竞　相开展这一方面的研究，并取得了丰硕的成　果。从碳氢物的分离、金属离子的回收，到　液膜离子、电极、太阳能电池、废水处理和　农药等，遍及各个领域。目前，随着该技术　开发应用研究的深入，其应用范围仍在日趋　扩大。　液膜是指两液相间形成的界面——膜　相，通过它将两种组成不同，但又互相混溶　的溶液分离，经选择性渗透，使物质达到分　离提纯的目的。液膜通常由膜溶液、表面活　性剂及载体组成，分两大类：乳化液膜和支　撑液膜。按其传质机理又分为无载体传输和　有载体传输液膜两种，前者是由膜溶剂和表　面活性剂组成，后者则是由膜溶剂、表面活　性剂及加入一定量载体组成。目前研究应用　较多的是有载体传输液膜。这是由于载体的　存在增加了被分离物在液膜内的传输速率．　提高了液膜分离的选择性，起到了促进传输　的作用。因此，分离方法有着广阔应用前景。　液膜法的特点是：组成灵活，结构独特，　膜薄（１～ｌＯ／ｚｍ），比表面积大。因此具有高　效、快速、专一、成本低、用途广等优点。　２液膜与载体　目前世界上液膜应用技术十分活跃．主　要围绕乳化型与支撑型两大膜型。　２．１乳化型液膜　这是目前各国开发较多的一种液膜技　术，它是仿照生物膜中物质的特殊传质功能，　成功地研制出含有流动载体的传输液膜．乳　化型液膜还分为无载体传输与有载体传输液　膜两种。有载体传输液膜是通过载体与透过　物间进行了选择性可逆络合反应后，而使物　质得到分离的。与无载体传输相比，通量大、　传输速度和分离选择性高、载体用量少，因　些实用价值更大，应用前景更为广阔。该法　已广泛用于湿法冶金、医药、化工及废水处　理等领域。　２．２支撑型液膜　这是近年新开发的、属于隔膜型液膜技　术。支撑型液膜是将溶解了载体的溶液，使　之含浸在多孔支撑体的微孔内而制得的．与　乳化型液膜相比，操作简单、能耗小，对分　

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膜分离设备是利用膜分离技术而在生产工厂按照其膜分离的技术参数标准制造的大型机械设备，其设备能够起分离的作用，效果远远超出传统的分离方式。

1概述

膜分离设备是利用膜分离技术而在生产工厂按照其膜分离的技术参数标准制造的大型机械设备，其设备能够起分离的作用，效果远远超出传统的分离方式。

膜分离设备的核心技术就是膜分离技术，分离膜是具有选择性分离功能的材料，工作原理是物理机械筛分原理，分离过程是利用膜的选择性分离机理实现料液的不同组分间的分离或有效成分浓缩的过程。

膜分离技术设备与传统的过滤不同在于：膜可以在分子范围内进行选择性地分离，膜的错流式运行工艺可以解决污染堵塞问题，是一种科学先进的分离技术和工艺。

膜分离的工艺应用开发需以物料体系特性和工艺要求为基准，结合实验开展科学验证，在解决物料精制难题的同时，还要保证工艺的可行性，并适合于工业化的清洁生产为标准。

2简介

用于超过滤、反渗透、气体渗透分离、渗析、电渗析以及液膜分离等一系列膜分离操作的设备。由于膜的构型和分离过程各具特点，设备也有多种类型。有时根据过程目的或用途，分别称为超过滤器、渗透器、渗析器、电渗析器或淡化器等，其未来发展趋势为自动化，简洁化。

3类型

由有机合成膜构成的膜分离设备，主要类型为：①板框式装置。在尺寸相同的片状膜组之间，相间地插入隔板，形成两种液流的流道。由于膜组可置于均匀的电场中，这种结构适用于电渗析器。板框式装置也可应用于膜两侧流体静压差较小的超过滤和渗析。②螺卷式装置。把多孔隔板（供渗透液流动的空间）夹在两张膜之间，使它们的三条边粘着密合，开口边与用作渗透液引出管的多孔中心管接合。再在上面加一张作料液流动通道用的多孔隔板,并一起绕中心管卷成螺卷式元件。料液通道与中心管接合边及螺卷外端边封死。多个螺卷元件装入耐压筒中，构成单元装置。操作时料液沿轴向流动，可渗透物透过膜进入渗透液空间，沿螺旋通道流向中心管引出。该设备适用于反渗透和气体渗透分离，不能处理含微细颗粒的液体。③管式装置。用管状膜并以多孔管支撑，构成类似于管壳式换热器的设备，分内压式和外压式，各用多孔管支撑于膜的外侧或内侧。内压式的膜面易冲洗，适用于微过滤和超过滤。④ 杭州沃腾膜工程有限公司 Hangzhou Watech Membrane Engineering CO，。LTD

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膜分离技术及其应用发展

作者：李旭珂

来源：《农业与技术》2017年第14期

摘 要：作为一种能耗低、设备简单、操作方便和效率高的分离技术，膜分离技术受到广泛的关注。本文综述了膜分离技术在生产实际上的应用发展，着重介绍了微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术的特点及其应用展望。

关键词：膜分离技术；微滤；超滤；纳滤；反渗透

中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170733042

引言

膜分离技术是利用具有一定选择透过性的过滤介质对物质进行分离纯化的技术。它被国际上公认为20世纪末—21世纪中期最有发展前途的重大生产技术。随着物理化学、生物学等学科的深入发展，各种新型膜材料及制膜技术得到不断开拓。现代工业对节能、资源再生、环境污染消除的需求日益加强，各种膜分离技术在水处理、石油化工、食品、医药、环境保护等领域得到应用。

1 膜分离技术的实质和特点

膜分离技术的实质是根据混合物的物理、化学性质的不同，使其被具有不同选择透过性的膜分离开。

膜分离技术的优点：其分离效率高，且大多数可在较温和的条件进行，操作的温度和压强较低，适合生物活性物质的分离，可最大限度地保存产品的生物活性；其分离过程能耗小，一般不涉及相变。此外，膜分离过程还有污染小、操作灵活、易实现自动化等优点。

当然，膜分离技术也有一定的缺陷和不足。膜易受到污染，从而使膜性能降低甚至丧失滤过能力。膜的耐药性、耐热性有限使其使用范围受到限制，单独采用膜分离技术效果有限。

2 膜分离技术的种类及其特点

微滤：膜孔径约0.1μm，利用膜的“筛分”作用进行分离的压力驱动型膜过程，主要用来从气相和液相物质中截留微米及亚微米级的细小悬浮物、微生物、污染物等达到净化、分离和浓缩的目的。在膜两侧静压差的作用下，小于膜孔的粒子能透过膜，大于膜孔的粒子被截留在膜的表面上。 龙源期刊网

膜分离技术的应用及发展趋势

摘要：综述世界和中国膜分离技术的发展．并对膜分离技术的基本特性、技术特点、膜材料、分类及膜分离装置进行了简单介绍；并介绍了膜分离法在化工及石油工业、食品工业、医药工业和医疗设备、生物技术和环境工程中的应用，并分析了膜分离技术将会在膜材料、新的膜过程和集成膜过程3个方面的发展趋势。同时指出如果能解决膜产品的价格、膜污染和膜分离性能的提高这3个膜的制约因素，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；发展趋势；膜材料；膜过程

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等。正在开发研究中新的膜过程有：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l列出了工业应用膜过程的分类及其基本特性。

1.2膜分离技术特点

与传统的蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等分离技术相比，膜分离具有以下特点：

1.2.1 膜分离通常是一个高效的分离过程

1.2.2 膜分离过程的能耗（功耗）通常比较低

1.2.3 多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对热敏物质的处理

1.2.4 膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所以很少需要维护，可靠度很高。它的操作十分简单，而且从开动到得到产品的时间很短，可以在频繁的启、停下工作。