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膜分离技术原理及应用膜分离技术是一种利用半透膜分离溶液中组分的技术。
其原理是通过选择性渗透的膜，使得某些溶质或溶剂能够通过膜，而其他溶质或溶剂则被阻隔在膜的一侧。
膜分离技术在生物医药、化工和环境保护等领域有广泛的应用。
膜分离技术主要包括压力驱动型和浓度差驱动型两种。
压力驱动型膜分离技术是通过施加跨膜压力，使溶液通过膜的微孔、毛细孔或薄膜孔洞，实现不同组分的分离。
浓度差驱动型膜分离技术则是通过控制溶液浓度差，利用渗透压差引发溶质分子在膜上的传质过程，实现分离。
膜分离技术具有许多优点。
首先，膜分离过程无需添加化学药剂，对环境友好。
其次，相比传统的分离方法，膜分离技术具有高效、连续和节能的优势。
此外，不同孔径、材料和结构的膜可以根据需要进行选择，进行特定的分离过程。
在生物医药领域，膜分离技术被广泛应用于血液透析、血液灌流和体外膜氧合等治疗过程中。
通过选择性渗透膜，可以将溶质、代谢产物和有害物质从血液中移除，保障患者的生命健康。
在化工领域，膜分离技术常用于溶液的浓缩、纯化和分离等过程。
例如，在饮料工业中，可以使用膜分离技术去除水中的杂质，提高产品的质量。
在气体分离领域，可以利用选择性渗透的膜分离二氧化碳和氢气，用于碳捕获和氢气纯化等应用。
在环境保护领域，膜分离技术可以用于废水处理、海水淡化和酸碱废气处理等过程。
利用膜分离技术可以将废水中的有机物、重金属离子和微生物等物质分离出来，达到废水的净化和资源回收的目的。
同时，膜分离技术还可以用于海水淡化，通过选择性渗透将盐分和杂质分离出来，得到淡水资源。
此外，膜分离技术在食品加工、生物制药和能源领域也有着重要的应用。
在食品加工中，可以利用膜分离技术实现乳制品的浓缩和分离。
在生物制药中，膜分离技术可以用于蛋白质纯化和疫苗制备等过程。
在能源领域，膜分离技术可以应用于燃料电池的气体分离、油水分离和煤炭气化过程中。
综上所述，膜分离技术是一种有效、环保的分离技术，广泛应用于生物医药、化工和环境保护等领域。
膜分离技术的应用及发展趋势一、本文概述膜分离技术，作为现代化工领域中的一种重要分离技术，已经在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面探讨膜分离技术的实际应用以及未来的发展趋势。
我们将从膜分离技术的基本原理出发，深入剖析其在水处理、生物医药、食品加工、能源工业等多个领域中的实际应用案例，以及在这些领域中取得的成效和面临的挑战。
我们还将关注膜分离技术的最新研究进展，展望其未来的发展方向和应用前景。
通过本文的阐述，我们希望能够为相关领域的研究人员和企业决策者提供有价值的参考信息，推动膜分离技术的进一步发展和应用。
二、膜分离技术的基本原理和分类膜分离技术是一种基于膜的选择性透过性质，将混合物中的不同组分进行分离、提纯或浓缩的技术。
其基本原理在于，当混合物在膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，混合物中的组分通过膜的选择性透过，从而实现不同组分的分离。
膜分离技术可以根据其操作原理和应用领域的不同，大致分为以下几类：微滤（Microfiltration, MF）：微滤主要用于分离悬浮物、颗粒物和细菌等。
微滤膜的孔径通常在1~10μm之间，可以有效截留大于膜孔径的微粒。
超滤（Ultrafiltration, UF）：超滤主要用于分离溶液中的大分子物质、胶体、蛋白质等。
超滤膜的孔径在1~100nm之间，允许小分子物质和溶剂通过，而截留大分子物质。
纳滤（Nanofiltration, NF）：纳滤膜的孔径介于超滤和反渗透之间，一般为1~100nm。
纳滤主要用于分离分子量较小的有机物、无机盐和多糖等。
反渗透（Reverse Osmosis, RO）：反渗透是膜分离技术中应用最广泛的一种。
反渗透膜的孔径极小，通常在1~1nm之间，能够截留几乎所有的溶解性盐类、有机物和微生物，从而实现水的净化。
电渗析（Electrodialysis, ED）：电渗析是利用电场力推动离子通过离子交换膜进行分离的过程。
膜分离的类型、原理和应用1. 膜分离的概念和基本原理膜分离是一种基于膜技术的分离方法，它通过选择性通透性的膜，将混合物中的组分分离出来。
膜分离的基本原理是利用膜材料对不同组分的选择性通透性，使得其中某些组分可以通过膜而其他组分被阻隔。
膜分离的基本原理根据传质机制的不同可分为以下几种类型：2. 逆渗透膜分离逆渗透膜分离是利用高压差将水溶液中的溶质分离出来的一种膜分离技术。
逆渗透膜是一种孔径非常小的膜，只能让水分子通过而阻断其他溶质的通透。
逆渗透膜分离的应用非常广泛，包括海水淡化、废水处理、饮用水净化等领域。
逆渗透膜分离的主要优点是操作简单、无化学药剂添加、能耗低，而且可以高效地将溶质从水溶液中分离出来。
3. 超滤膜分离超滤膜分离是利用不同孔径的膜将溶质和溶剂进行分离的一种膜分离技术。
超滤膜的孔径一般在0.001-0.1微米之间，可以分离出溶液中的大分子物质和胶体粒子。
超滤膜分离广泛应用于食品加工、饮料制造、医药等行业。
超滤膜分离的主要优点是操作简单、能耗低、效果稳定，可以高效地去除溶液中的悬浮物、胶体和高分子物质。
4. 气体分离膜气体分离膜是利用不同气体在膜材料上的溶解度和传质速率的差异，通过膜分离技术将混合气体分离出来。
气体分离膜一般是由特定的聚合物或无机材料制成。
气体分离膜广泛应用于气体纯化、气体回收、气体分析等领域。
气体分离膜分离的特点是操作简单、设备紧凑、无需化学药剂，而且分离效果较好。
5. 电渗透膜分离电渗透膜分离是利用电场对带电粒子在膜上的迁移和选择性通透性进行分离的一种膜分离技术。
电渗透膜分离广泛应用于离子交换、电解质浓度调控等领域。
电渗透膜分离的主要优点是分离效果好、分离速度快、工艺流程简单。
6. 膜分离技术的应用膜分离技术在众多领域中发挥着重要作用，以下是一些常见的应用领域：•水处理：包括废水处理、海水淡化和饮用水净化等。
•食品加工：用于澄清果汁、分离蛋白质和去除色素等。
•医药领域：用于药物纯化、血液分离和药物递送等。
膜分离技术应用
膜分离技术是一种涉及由膜组成的装置来分离、分级、回收、组
合和提取各种固体、液体和气体物质的工艺过程，是现代生物工程、
化学工程和环境工程中常用的技术。
以实践来看，膜分离技术有多种
应用领域，以下是其中的三大应用方面：
1. 水处理。
膜分离技术在水处理方面具有强大的功能，包括净水，海水淡化，回用水处理等。
以多效催化膜和超滤膜为例，它们可以进
行溶解性有机物、微量元素、重金属离子等的去除，从而达到了水的
高纯度。
2. 发酵工艺。
膜分离技术也可以用于发酵过程中的分离和提取，
如用膜进行发酵液的浓缩和回收，用滤膜进行发酵液的细分和提纯，
如抗生素和植物激素，用膜技术来提取活性成分和精制保健食品。
3. 生物分离与纯化。
生物膜分离技术可以有效地分离、回收和精
炼特定的蛋白质、糖类和重要生物物质，如人源乳清蛋白、非蛋白氨
基酸、天然酶、抗生素和抗原等。
通过以上对膜分离技术应用的简要介绍，可以看出，膜分离技术
在水处理、发酵工艺和生物分离和纯化等多个领域都有广泛的应用，
为人类社会发展作出了重要贡献。
膜分离技术在化工生产中的应用膜分离技术是一种在化工生产过程中被广泛应用的分离技术。
通过使用特殊的半透膜，将物质分离成不同的组分，达到纯化、回收或分离的目的。
近年来，膜分离技术的应用领域不断拓展，逐渐成为化工生产的重要组成部分。
本文将介绍膜分离技术在化工领域的应用及其优势。
一、膜分离技术在化工生产中的应用1、膜分离在离子交换中的应用离子交换膜是一种特殊的膜，能够在化学反应中发挥非常关键的作用。
在化工生产中，离子交换膜被应用于流体处理、水净化和离子分离等领域。
以离子交换膜为例，用于电解水制氢、电解水制氧等反应，通过离子交换膜分离阴阳离子，分离出高纯度的氢气和氧气，不仅纯度高，而且节约了大量的水资源，提高了反应的效率和经济性。
2、膜分离在纯化中的应用化工生产中常常需要进行纯化处理，以获得更高的产品质量和更好的处理效果。
膜分离技术在化工生产中的纯化领域得到了广泛的应用。
具体而言，可以将含有杂质的溶液经过膜的过滤和分离，使水、有机溶剂和化合物的组分得到有效的分离，从而得到更高纯度的产品。
3、膜分离在气体分离中的应用在一些化工反应中，通过膜分离技术可以实现对气体的分离，得到纯度更高的气体。
目前被广泛应用的膜分离技术主要有平板式膜分离和中空纤维膜分离。
比如将烃类加工过程中得到的废气通过水膜分离器和其他设备处理，溶液和气体的分离达到了更高效和规范化的效果。
二、膜分离技术的优势相比于传统的分离技术，膜分离技术有着不可比拟的优势。
1、高效性膜分离的过程非常快速、高效，不需要占用过多的空间和时间。
而且，由于膜的特殊性质，可以有效的分离出高纯度的组分，提高了工艺的效率。
2、沉淀体积小传统的分离技术往往需要利用离心机等设备进行深度分离，而这些设备体积庞大、费用昂贵，占用大量空间和资源。
膜分离技术具有很小的体积和重量，而且容易维护和清洗，大大降低了生产成本和能源开支。
3、节能环保传统的分离技术往往需要废弃很多进行分离的溶液或溶剂，产生大量的废液和有害物质，对环境造成了很大的污染。
膜分离技术及其应用简介郭瑞丽,李 玲(新疆大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830046)摘 要:阐述了膜分离过程的特点及分离原理.介绍了膜分离技术在食品业、生物工程、环保、医疗卫生等领域的应用状况和前景.关键词:膜;膜分离技术;应用中图分类号:T Q 028.8 文献标识码:A 文章编号:1000-2839(2003)04-0410-04Membrane Separation Technology and Its ApplicationGU O Rui-li,LI-Lin(De p ar tment of Che mistry and Chemical Eng ineer ing ,X inj iang Univ er sity ,Urumuqi ,X inj iang 830046,China )Abstract :T his paper briefly intr oduced the char acter and pr inciple of membr ane technolog y .Reviewed its appli-ca tio ns in foo d industr y,biolo gical eng ineering ,env ir onment pr otection,medical t reat ment 、sanita tio n,andpointed out the pr ospect o f moder n membr ane techno lo gy.Key words :M embrane ,M embrane separation technolog y ,Applica tio n 膜分离(Membrane Separating )是利用天然或人工制备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、提纯和浓缩的方法.由于其省能、高效、简单、造价低、易于操作,可代替传统的分离技术(如精馏、蒸发、萃取、结晶等过程),所以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技术之一[1].1 膜分离过程的发展概况[2] 膜分离现象在大自然中,特别是在生物体内是广泛存在的.早在1748年法国学者Abble Nollet 就发现了膜分离现象.但膜分离技术的大发展和工业应用在19世纪60年代以后.1960年洛布(Loeb)和索里拉金(So urirajan)教授制成了第一张高通量和高脱盐率的醋酸纤维素膜,这种膜具有非对称结构,从此使反渗透从实验室走向工业应用,其后各种新型膜陆续问世.1967年美国杜邦公司首先研制出以尼龙-66为膜材料的中空纤维膜组件;1970年又研制出以芳香聚酰胺为膜材料的“Permasep -9”中空纤维膜组件,并获得1971年美国柯克帕特里克化学工程最高奖.从此反渗透技术在美国得到速猛的发展,随后在世界各地相继应用.其间微滤和超滤技术也得到相应得发展.20世纪80年代后,膜分离技术和传统分离技术的结合,发展出一些新的杂化膜过程,如膜蒸馏、膜萃取及膜吸收等.据报道,世界膜产品市场销售额已超过100亿美元,且以14%～30%的年增长速度在发展,膜产业将成为21世纪新型十大高科技产业之一.2 膜分离技术特点[3] 膜分离与传统的分离技术(蒸馏、吸收、萃取、深冷分离等)相比,具有以下特点:(1)膜分离过程不发生相变化,因此膜分离是一种节能技术,.第20卷第4期新疆大学学报(自然科学版)Vol.20,No.42003年11月J ournal of Xin jian g U nivers ity (Natural Science Edition)Nov.,2003 收稿日期:2002-12-06作者简介:郭瑞丽(1978-),女,硕士研究生.(2)膜分离过程是在压力驱动下,在常温下进行的分离过程,特别适合对热敏性物质,如酶、果汁、某些药品的分离浓缩、精制等.(3)膜分离通常是一个高效的分离过程,其适用范围极广,从微粒级到微生物菌体,甚至离子级等都有它的用武之地,其关键在于选择不同的膜类型.(4)膜分离设备本身没有运动部件,很少需要维护,可靠度很高,操作十分简单.(5)膜分离装置简单、分离效率高,而且可以直接插入已有的生产工艺流程,不需要对生产线进行大的改变.3 膜分离过程的原理及分类[4-5]3.1 膜分离原理在膜分离过程中,由于膜具有选择透过性,当膜两侧存在某中推动力(如压力差,浓度差,电位差等),原料侧组分选择性地透过膜以达到分离提纯的目的.其传递过程极为复杂,通过多孔型的膜有孔模型、微孔扩散模型、优先吸附—毛细管流动模型;通过非多孔膜的主要是溶解—扩散模型等.因而不同的膜过程使用的膜不同,推动力不同,其传递机理也不同.3.2 根据分离物质的不同,膜分离过程可分为以下几种:(1)微滤:其膜孔径在0.05～2.0 m 之间,所需压力为100kPa 左右,适用于细菌、微粒等的分离.(2)超滤:以压力差为推动力,膜孔径在0.0015～0.02 m 之间,所需压力为100～1000kPa 左右,溶液脱大分子及大分子分级.(3)纳滤:以压力差为推动力,膜孔径平均为2nm ,适用于从水溶液中分离除去小分子物质.(4)反渗透:以压力差为推动力,膜孔径小于0.002 m ,所需压力为0.1～10M Pa 左右,适用于低分子无机物和水溶液的分离.(5)渗析:以浓度差为推动力,适用于水溶液中无机盐和酸的脱出.(6)电渗析:以电位差为推动力,适用于从溶液中脱出或富集电解质的过程.4 膜材料和膜组件[2,6-8] 要将膜用于分离过程必须进行两方面的开发工作,首先是选用合适的膜材料研制出具有高选择性、高通量、能大规模生产的膜,其次是研制出性能良好的膜组件.其中膜是膜分离技术的核心,而膜的透过性能主要取决于膜材料的化学特性和分离膜的形态结构.4.1 膜材料膜材料一般要求有良好的成膜性,热稳定性,化学稳定性,耐酸、碱以及微生物侵蚀和耐氧化性能.如:反渗透、超滤、微滤膜材料最好是亲水性的(hydro philic );电渗析膜则必须耐酸、碱性和热稳定性能的离子型膜材料;气体分离特别是渗透汽化,要求膜材料对透过组分有优先溶解、扩散能力,若用于有机溶剂分离,还要求膜材料耐溶剂;膜蒸馏和膜吸收要求要疏水性(hy drophobic)膜材料.因此不同的膜分离过程对分离膜的要求不同,选择合适的膜材料是膜分离技术首要解决的.目前研究和应用的膜材料主要是高聚物材料和无机材料,其中以高聚物膜应用的最多.4.1.1 高聚物膜材料目前研究和应用的高聚物分离膜材料有:(1)天然物质的衍生物 如醋酸纤维,乙酸丁酸纤维,再生纤维素,硝酸纤维素等.(2)人造物质 如聚酰胺,聚砜,聚碳酸脂,聚乙烯,聚丙烯,聚呋喃,聚四氟乙烯,聚酰亚胺等.(3)特殊材料 如电解质复合膜,多孔玻璃,ZrO 2/聚丙烯醇,ZrO 2/碳等.在这些材料中,以醋酸纤维素和聚砜类应用最广.4.1.2 无机膜无机膜是指用无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃和沸石等制成的膜.无机膜耐高温,耐生411第4期郭瑞丽等:膜分离技术及其应用简介物降解,有较宽的pH值范围,机械强度大等优点.但由于无机膜不易成型,制膜的材料较少且成本贵,实际应用的无机膜不多,销售量占整个膜市场的20%左右,目前主要有陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分子筛碳膜等.4.2 膜组件及其特点工业上常用的膜组件有以下几种型式:管式膜组件,中空纤维式膜组件,板框式膜组件和螺旋卷式膜组件,其优缺点见表1:表1 膜组件形式与比较型式优点缺点使用状况板式膜组件构造简单,可单独更换膜片,不易被纤维屑等异物堵塞装置成本高,流动状态不良,浓差极化严重,易堵塞,不易清洗,膜的堆积密度小适用于小容量规模,已商业化管式膜组件流动状态好,流速易控制,安装拆卸、换膜和维修方便,能够处理含有悬浮固体的溶液,机械清除杂质比较容易与平板膜组件相比,管式膜组件制备条件较难控制,单位体积内有效膜面积小,压力降大,管口密封也比较困难适用于中小规模,已商业化螺旋卷式膜组件结构紧凑,单位体积内的有效膜面积大料液需要预处理,膜组件的制作工艺复杂,要求高,尤其用于高压操作时难度大,易污染,清洗难度大适用于大规模,已商业化中空纤维式膜组件膜的堆积密度小;不需外加支撑材料;浓差极化可忽略,价格低廉制作工艺和技术复杂,易堵塞,不易清洗适用大规模,已商业化5 膜分离技术在各工业领域的应用5.1 水处理工业应用[9-12]膜分离技术应用范围是广泛的,其首先开发研究和应用的都是在水处理领域.在国外,工业废水处理和日用中的废水处理膜技术应用已广为普及,有些过程已成为标准的单元操作.反渗透海水淡化过程也已成熟,特别是1990年后,随着膜技术的不断进步,它在扩大和保护水资源方面的贡献越来越突出.5.2 在食品工业中的应用[13-15]大多数膜分离过程中,物质不发生相变,分离系数较大,操作温度在室温左右,因而膜分离技术在食品加工领域有其独特的实用性.整个分离过程在密闭系统中进行,避免和减轻了热和氧对食品风味和营养成分的影响,只需加压、输送和反复循环,费用约为蒸发浓缩的1/2～1/5,还有冷杀菌潜势.目前膜分离技术已应用于乳制品、豆制品的加工、酶剂的提纯浓缩、果蔬汁的澄清及浓缩、天然色素等食品添加剂的分离浓缩及卵蛋白的浓缩等;5.3 在生物工程、医疗、卫生方面的应用[5.7.16-18]近年来,膜技术在生物制品工业中的应用开发方兴未艾,许多国家的政府不断强化支持力度,吸引了一大批膜科技专家致力于生物制品工业中的应用研究.其研究内容已涉及药厂微生物发酵液脱酸或浓缩利用;发酵液在有机溶剂萃取之前的浓缩纯化;有机物水溶剂和水分离及其循环利用;有机溶剂抽取后物质的浓缩和水溶液中活性物质的浓缩;医用纯水及注射用水制备;中药注射剂及口服液的制备等.在制药工业的生产线装备新型的膜分离装置,开发制药新工艺,是当今制药工业技术创新的一大潮流.5.4 在环境工程中的应用[19]随着人们保护环境意识的提高,水资源的匮乏,污水净化和回用越来越重要.膜分离技术既能对废水进行有效地净化,又能回收有用物质,同时还可节约能源.例亚硫酸纸浆废液中含有许多有价值的成分,其量约为原料木材中所含量的一半.固体成分的60%是高分子量的木质素磺酸盐,30%是还原糖如甘露醇、半乳糖和木糖.我国吉林亚松实业股份有限公司引进丹麦DDS公司成套超滤设备用于处理亚硫酸钙纸浆的二次废液,使木质素磺酸盐的产量从年产3000t提高到5000t,纯度提高到94%,得率85%以上.经超412新疆大学学报(自然科学版)2003年滤膜浓缩后其透过液中低分子量木质素磺酸盐、糖和无机盐可将其氧化发酵生产饲料蛋白或厌氧发酵生产醇.5.5 在石油化工中的应用[20-21]作为高新技术的膜分离技术,使得石油化工中的污染,资源利用及产品质量和能耗等各方面都有了较大的改进.例在合成氨的生产中,每天将有大量氢气被混在施放气中白白地烧掉.20年前国外开发的一种叫(Prism )的氢反应器解决了这个问题.它进料气的氢浓度大约是60%,经聚砜型中空纤维复合膜的分离,回收氢的平均浓度接近90%,氢的回收率通常都在95%以上,有的已达98.5%.据报道,日产1000t 的合成氨厂由于采用了这种膜分离装置,每天将可增产50t 氨.6 膜技术在我国的应用前景 膜技术是一门新兴的多学科交叉的高技术.我国膜分离技术从开始建立已有40年的历史,目前全国已建立了一只具有相当水平的科研队伍也形成了相当规模的生产能力,相信随着膜科技工作者的共同努力,膜技术的应用将从深度和广度两方面不断扩展,并在各行业的发展中起巨大的作用,甚至是突破性的作用.新疆是一个自然资源十分丰富、石油化工工业相对集中的地方,膜技术的应用将在开发利用资源、发展地方经济、技术创新等方面发挥作用,为新疆的建设作贡献.参考文献:[1]Co t L ,P ro ceeding of the thir d international conference on ino rg anic membrane[M ],Wo rcester ,U SA ,1994.157.[2]王学松.膜分离技术及其应用[M ].北京:科学出版社,1994.[3]郑领英,王学松.膜技术[M ].北京:化学工业出版社,2001.[4]程淑英,龚莉莉.膜分离技术应用现状与展望[J].化工技术经济,1999,2:15-18.[5]严希康.膜分离技术在生物工程中的应用[J].中国医药工业杂志,1995,26(10):472-475.[6]郑领英.膜分离与分离膜[J ].高分子通报,1999(9):134-138.[7]俞俊棠,唐孝宣.生物工艺学[M ].上海:华东理工大学出版社.1997.[8]E.Zuzek,S.Per ez Cat n, C.P.A rcipr ete,et al.A symmetr ic ceramic micr opo ro us membranes[J].G ranular M atter ,2001,3(1):145-147.[9]邵刚.膜法水处理技术[M ].北京:冶金工业出版社,2001.[10]汪洪生,陈雍森.国外模技术进展及其在水处理中的应用[J].膜科学与技术,1999,19(4):17-19.[11]林斯清.海水和苦咸水淡化[J].水处理技术,2001,27(1):57-59.[12]D .P aul ,S .K .Sikdar .Clean pr oductio n w it h membr ane technolog y [J ].Clean Pr oduct s a nd Pr o cesses ,1998,1(1):39-44.[13]郑领英.国外膜分离技术在食品工业的应用概况[J].膜科学与技术,1998,18(3):1-5.[14]习文社,肖国江,邱宪利.利用膜分离技术制取功能性大豆蛋白[J].食品科技,1999,(3):16-19.[15]孙兰萍.膜分离技术-食品工业领域的新型分离手段[J ].食品研究与开发,2001,22(4):21-25.[16]郭立玮,金万勤,彭国平.21世纪的植物药深加工现代化技术-膜分离[J ].南京中医药大学学报,2000,16(2):65-67.[17]张翠萍.膜分离技术在医药和医院中的应用[J].中国医学物理学杂志.2000,17(1):44-47.[18]蔡邦肖等.加快发展我国生物发酵制药工业的膜技术应用[J].中草药.2002,22(3):52-55.[19]朱淑飞,钱钰,鲁学仁.膜技术在环保领域中的应用与发展[J ].水处理技术,2001,27(1):2-5.[20]顾爱萍,白玉洁.膜分离技术在石油化工领域中的应用与发展[J].天津化工,2001,(5):16-18.[21]董子丰.气体膜分离技术在石油化工中的应用[J].膜科学与技术,2000,20(3):38-41.责任编辑:陈 勇413第4期郭瑞丽等:膜分离技术及其应用简介。
膜分离技术的应用随着现代科技的发展，人们对于新能源、水资源等方面的利用和保护显得更加重视。
这时候，各种环保技术开始走进我们的生活中。
其中，膜分离技术作为一种重要的分离技术，在很多领域得到了广泛的应用。
一、膜分离技术介绍膜分离技术是一种基于物质分子运动规律而设计的一种新型分离技术。
它通过透过特制的有选择性的膜将多组成的混合物分开，从而达到分离目的。
它不需加压，也不需消耗大量能量，而且操作简单，成本低廉，所以在化工、环保、生物医药、食品加工等多个领域都得到了广泛的应用。
二、膜分离技术在水处理领域的应用水是人类的生命之源，但是人口的快速增长、工业污染等因素，导致水资源越来越短缺，这时候膜分离技术的应用就显得尤为重要了。
在水处理领域，膜分离技术主要应用于水的过滤、浓缩、脱盐等方面。
在海水淡化领域，膜分离技术已经成为主流的海水淡化技术，产出的淡水水质高、产量大、操作简单。
在我国，南部沿海地区已经建立了多个海水淡化厂，采用膜分离技术，为当地居民和工业提供了大量的淡水资源。
另外，在水处理领域的膜分离技术还可以应用于废水的处理和再利用，利用膜分离技术对废水进行脱盐、浓缩等处理，使废水重新得以利用，同时节约了大量的水资源。
三、膜分离技术在生物领域的应用膜分离技术在生物领域也有很广泛的应用，它必须通过特别微孔或大分子筛分材料实现其特定的分子过滤，才能分离出生物样品中的有效物质，例如蛋白质、核酸等。
这有助于加快生物研究的速度，提高生物研究的效率。
在制药领域，膜分离技术也是一种重要的技术手段。
膜分离技术可以分离纯化药品、蛋白质的生产纯化等。
四、膜分离技术在食品加工领域的应用在食品加工领域，膜分离技术最常用于果汁、乳制品、蛋白质分离制备等领域。
在果汁加工领域，使用膜分离技术可以使果汁的浓缩、分离、漂白等更加稳定，保证果汁的营养价值和品质。
乳制品分离制备领域，膜分离技术可以通过微孔过滤技术，将生乳中不良成分过滤掉，获得高质量的乳品。
膜分离技术应用
膜分离技术是一种复杂的过程，以膜作为分离屏障，利用压力或浓度差来分离物质。
主要用于分离、纯化、净化气体、液体及其他混合物，广泛应用于农业、农药、食品和饮料、航空、燃料电池、天然气处理、污水处理、半导体制造等行业。
由于膜分离技术的优势，例如高效率、低能耗、低成本、无污染等，使它在农业中得到了广泛的应用。
例如，在农业中可以使用膜分离技术进行液体和固体的分离，从而获得高品质的能源，从而提高生产效率和创造价值。
同时，膜分离技术也可以用于精细液体和气体的分离，以获得高纯度的原料，满足农药的制造、食品的制备和液体的净化等各种需求。
在航空行业，膜分离技术也得到了广泛运用，例如：使用膜分离技术可以提高柴油的性能，减少污染物的排放，使其符合航空燃料排放标准；另外，还可以使用膜分离技术分离空气中的水份；此外，膜分离技术也可以用于燃料电池系统中，可提高元件的性能和耐久性。
在天然气处理领域，膜分离技术可以有效的提取油气的极低浓度的气体成分，如氢气、二氧化碳、乙烯等，生产高品质的天然气；另外，膜分离技术也可以用于污水处理，从而可以从污水中提取出特定的有机物和水，用于工业用水处理和生活用水处理。
此外，膜分离技术也可以用于半导体制造，可有效分离半导体和纳米材料，满足其生产要求。
总之，膜分离技术作为一种无污染、低能耗、高精度分离技术，已经得到了广泛的应用，在各个行业都发挥着重要的作用。
膜分离技术的发展与应用随着现代工业的不断发展，越来越多的化工生产需要用到分离工艺来提取纯品或者脱除污染物。
膜分离技术作为分离工艺的一种，具有分离效率高、设备简单、可控性强和操作成本低等优点，因此在化工、环保和食品加工等领域得到了广泛的应用。
一、膜分离技术的发展史膜分离技术的起源可以追溯到20世纪50年代。
最早的商业膜是薄膜压力式膜，后来经过不断改进，发展出了中空纤维膜、平面式膜和螺旋筒式膜等。
现在，各种膜材料如聚酯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚四氟乙烯等都可以用于制造膜，膜的孔径大小也可以根据需要进行精确控制。
二、膜分离技术的应用领域1.水处理和污水处理：膜分离技术可以用于去除水中的悬浮物、悬浮菌、细菌和有机物等。
例如，采用微滤膜可以去除水中的悬浮颗粒和胶体，采用超滤膜可以去除水中的大分子有机物。
此外，雾化膜还可以用于水中的重金属离子去除。
2.制药领域：膜分离技术可以用于分离、纯化和浓缩药品，例如血浆分离、酶制剂纯化、药品提纯、微生物培养液过滤等。
在医药行业，膜分离技术已成为一项不可或缺的技术。
3.生物工程领域：膜分离技术可以用于分离、浓缩和纯化生物技术产物。
例如，采用微滤膜可以去除含细胞残留的发酵液中的颗粒物，采用超滤膜可以去除分子量较小的有机物和无机盐。
4.食品加工领域：膜分离技术可以用于奶制品、果汁、啤酒等食品的过滤、浓缩和分离。
例如，采用微滤膜可以去除牛奶中的脂肪球和杂质，采用逆渗透膜可以浓缩果汁等。
5.化工领域：膜分离技术可以用于生产过程中的分离、纯化和浓缩。
例如，采用气体分离膜可以分离出二氧化碳和氢气等单一气体，采用逆渗透膜可以去除废水中的离子、有机物、杂质等。
三、膜分离技术的前景膜分离技术具有广泛的应用前景。
一方面，随着人们对生态环境的越来越关注，膜分离技术在环保领域的应用会越来越广泛；另一方面，随着人们对高效、低能耗的设备需求不断增加，膜分离技术的应用也将不断扩大。
与此同时，膜分离技术也面临着一些挑战。
膜分离技术的应用及原理1. 引言膜分离技术是一种重要的分离技术，在各个领域具有广泛的应用。
本文将介绍膜分离技术的原理和其在工业、医药等领域的应用。
2. 膜分离技术的原理膜分离技术是利用半透膜对溶质进行选择性传输的一种技术。
其原理基于溶质在膜上的传质和透过膜的选择性。
下面将详细介绍膜分离技术的原理和分类。
2.1 膜分离技术的传质原理膜分离技术的传质原理主要涉及扩散、溶剂拖曳和压力差。
扩散是指溶质在膜上由高浓度区域向低浓度区域的自由运动；溶剂拖曳是指流体效应引起的溶质移动；压力差是通过施加压力使溶质从高压区域向低压区域传输。
2.2 膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同，膜分离技术可以分为微滤、超滤、纳滤和反渗透等几种类型。
下面分别介绍这些膜分离技术的原理和应用。
2.2.1 微滤技术微滤技术利用孔径在0.1-10微米范围的膜进行分离。
其原理是通过孔径较大的膜，使溶质的颗粒和悬浮物截留在膜表面，从而实现固体与液体的分离。
微滤技术在饮水处理、制药工业等领域有着广泛的应用。
2.2.2 超滤技术超滤技术的膜孔径范围为0.001-0.1微米，可以用于分离和浓缩高分子物质。
超滤技术主要基于物质的分子大小和分子量的不同。
在食品加工、环境工程等领域，超滤技术被广泛应用于蛋白质分离、废水处理等。
2.2.3 纳滤技术纳滤技术是利用纳孔径膜进行分离的一种技术。
纳滤技术的膜孔径范围为1-100纳米，可以分离溶液中不同分子大小的物质。
纳滤技术在生物医药、食品加工等领域中具有重要应用，例如分离生物大分子、清除微生物等。
2.2.4 反渗透技术反渗透技术是利用高压驱动溶剂从低浓度到高浓度方向渗透，同时截留溶质的一种分离技术。
反渗透技术的膜孔径范围为0.0001-0.001微米，可以实现对溶质的高效分离和去除。
该技术在海水淡化、废水处理等方面具有广泛的应用。
3. 膜分离技术的应用膜分离技术在许多领域具有广泛的应用。
下面列举了几个典型的应用领域。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 膜分离技术及其应用 作者：朱鋆珊 马平 郭丽 来源：《当代化工》2017年第06期
摘 要： 膜分离属于传质分离中的速率分离，与精馏、吸收等传统分离技术不同，属于一种新型的分离技术，由于其优异的性能近年来在人们生产和生活中应用非常广泛。主要介绍了膜分离技术在水处理、食品、医药和保健、化工和石油化工等方面的应用。并对其发展前景进行了展望。
关 键 词：膜分离；水处理；食品；医药；化工 中图分类号：TQ 028.8 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2017）06-1193-03 The Membrane Separation Technology and Its Application ZHU Yun-shan，MA Ping，GUO Li （Yinchuan Energy Institute， Ningxia Yinchuan 750105， China） Abstract： Membrane separation belongs to the rate separation in the mass transfer separation， and is different with traditional separation technologies， such as distillation， absorption. The membrane separation as a kind of new separation technology is widely applied in the production and life in recent years because of its excellent performance. In this paper， application of the membrane separation in water treatment， food， medicine and health care， chemical and petrochemical and other fields was mainly introduced. And its development prospect was also discussed.
Key words： Membrane separation； Water treatment； Food； Medicine； Chemical 1 前 言 膜分离技术由于具有可常温下进行、不发生相变化、能耗低，适应对象广泛，操作容易、装置简单、易于自动控制和不污染环境等优点[1]，现已被广泛应用于水处理、食品、医药和保健、化工和石油化工等行业。膜技术的发展使膜工艺成本不断降低，随着能源短缺、环境污染、水资源短缺等问题的不断突出，使得该技术应用越来越广泛。同时，也将会对节能减排，环境保护等方面做出重大贡献。
2 膜分离技术的应用 2.1 在水处理方面的应用 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.1.1 饮用水处理 水体污染随着工业的发展日益严重，沉淀式滤水法、煮沸、臭氧杀菌等传统的水处理技术，已不能满足人们对饮用水质量的需求[2]。膜分离技术处理饮用水主要是去除水中的有害物质（如细菌、病菌等），并过滤悬浮物。将微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术用于饮用水处理工作中，不仅过滤作用强大，还能除去水中纳米级颗粒，对提升饮用水水质效果良好，近年来在净水器领域应用较为广泛。
裴亮等[3，4]采用聚合氯化铝混凝与超滤膜联用技术净化微污染水，考察该工艺净化COD、氯离子、浊度和铁离子的效果。结果表明，混凝与超滤联用技术不仅对有机物、氯离子、浊度以及铁离子净化效果良好，且该工艺运行稳定，出水水质满足饮用水卫生标准。
2.1.2 海水淡化方面 淡水资源短缺已经成为世界性的难题，各个国家和地区致力于海水淡化的研究，通过不断提高海水有效利用率，来缓解水资源短缺的现状。在海水淡化方面膜分离技术主要有节能和高脱盐两个方面。正渗透膜分离技术具有低能耗、低污染、高回收的特点，目前已在海水淡化、污水净化和能源等领域得到了迅速发展[5]。反渗透海水淡化技术是一种高效、节能、先进的液体分离技术，在脱盐领域成为重要的主流技术，其突出的特点是成本低[6]。
2.1.3 工业废水方面 水是人类赖以生存的基础，水资源更是社会可持续发展的重要保障[7]。水污染严重，水质型缺水更加剧了水资源的短缺。
洪磊等[8]针对煤气化高浓污水含量高有机难降解物质、油含量高、固体悬浮颗粒多，处理难度大的问题，以复合酸为破乳剂除油协同膜过滤工艺对煤气化高含量污水进行除油除尘前处理实验。结果表明，该方法对水中的油和固体悬浮颗粒的去除率达到85%，99%以上，有效解决酚氨回收热交换器堵塞问题，提高酚回收率15%左右，为后续处理奠定基础。
刘华云[9]利用反渗透膜和超滤相组合的分离工艺来处理丙烯睛废水，重点研究了反渗透膜不同型号、不同工艺参数等对处理效果的影响，并对其处理稳定性进行了评价。结果表明：在一级和二级反渗透膜为陶氏反渗透膜，进水温度控制在30 ℃以下，pH值在调节为9.6～10.6时，废水的化学需氧量（COD）下降率达到83.4%，氰根去除率达到51.1%，经过6个月的稳定性试验，氰根平均去除率在71%以上，出水油质量浓度小于5 mg/L，COD平均下降率在81%以上。通过对反渗透膜进出水中的无机离子成分进行分析，发现丙烯睛废水中无机铁离子和300～400 nm的有机物组分是造成膜污染的重要原因。膜技术处理丙烯睛废水装置运行稳定，自动化程度高，初步分析每吨废水可减少运行成本7.5元，跟目前传统方法相比，经济效益显著。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 随着膜技术的不断发展，膜分离技术在含油废水的处理中也取得了良好的应用效果[10]。Chen等[11]利用改性聚丙烯微滤膜对含油废水进行处理，通量在2 000 L/（m2·h）时，截留率保持在99%以上，处理效果较佳。Zhang等[12]利用改性后的聚偏氟乙烯超滤膜对含油废水进行处理，通量在3 415 L/（m2·h）时，截留率达到99.95 %，应用效果良好。
2.2 在食品方面的应用 张晓辉等[13]以小麦粉酶解液为对象，采用超滤纯化手段分离制备高纯度谷朊粉。通过正交实验，确定了最优组合条件，压力为0.25 MPa，pH为6.0，固液比为3%，温度为25 ℃下，谷阮粉纯度为83.23%。
菊粉酶解制备低聚果糖（FOS）过程中，酶解液中通常含有一定量的单糖、蔗糖和未酶解完全的菊粉；刘彬等[14]为了制备高纯度低聚果糖，酶解液先后经超滤（除去未完全酶解的菊粉）和大孔吸附树脂纯化（分离FOS、单糖和蔗糖）处理。因此，探讨超滤技术最佳工艺参数，比较4种树脂（CSR-1Na、CSR-2Na，CSR-3Na，CSR-1Ca）对FOS的纯化效果，选择最佳树脂并对其纯化工艺参数进行优化。结果表明，超滤技术的最佳操作工艺参数为：操作压差1.0 MPa·循环流量2 L/min，pH 6.0；该条件下，超滤的渗透通量为10.8 L/（m2·h），FOS透过率为93.7%，纯度为63.84%。CSR-1Na型树脂对FOS的纯化效果较好；大孔树脂最佳纯化工艺参数为：操作温度60 ℃，体积流速1.5 mL/min，操作pH =6.0～6.5；该条件下FOS（纯度大于95%）的回收率为83.26% 。
熊福军等[15]采用膜集成技术从桅子果实中提取桅子黄色素。结果发现：采用50 nm陶瓷膜对桅子果实提取液进行过滤除杂，通量比较稳定，达到253 L/（m2·h）。陶瓷膜清液澄清透明后。采用3 000 Da分子量超滤膜进行色素和栀子苷的分离纯化，在浓缩倍数14，添加4倍洗水条件下，可使溶液中OD值降到0.24。最后采用纳滤膜对纯化后的桅子黄色素进行浓缩10倍，可使冷冻干燥后的桅子黄色素色价可达到402，OD值小于0.24，达到出口国际水平标准。
许学书等[16]以干酪素酶解产物为介质对膜分离进行了研究。讨论了碱性和中性条件下膜分离过程中膜两侧浓度、流通量和总氮截留率的变化。发现pH值低污染度高，截留分子量大的膜污染度大。用0.1mol/L的氢氧化钠和5 mL/L的84消毒液浸泡洗涤可使膜的水通量恢复94%。在干酪素水解液的超滤中，阻力主要来自于凝胶层。凝胶层的阻力比膜阻力大1至2个数量级。
2.3 在医药和保健方面的应用 彭艳梅等[17]采用不同截留分子的膜单元，对不同工艺环节中的药液进行膜分离，以齐墩果酸量、药液澄明度、成品得率为指标，考察不同膜单元对不同工艺环节中的药液膜分离效果的影响。通过中试放人，选择型号为24 126号膜单元和22 557号膜单元组合，具有较好的膜龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 分离效果；控制药液温度10～40 ℃，压力0.1～0.35 MPa、一级膜滤出料体积流量1.4 L/min，二级膜滤出料体积流量13.6 L/min操作参数，得到澄清透亮红棕色液体，主要有效成分齐墩果酸损失约14%，成品得率提高了12.6%；经抗炎、抑菌主要药效学试验比较，两者疗效无显著性差异（P> 0.05）。膜分离技术应用于喉咽清口服液纯化工艺基本可行。
汪陈平等[18]以理化分析、保健成分含量、感官、稳定性、保健作用作为考察指标，比较分析研究了膜分离技术在保健酒生产中的应用效果。结果表明，膜分离技术的应用降低了保健酒干浸出物含量与货架期沉淀风险，提高了保健成分含量，改善了酒体风格，不仅起着缓解体力疲劳作用，而且还显著降低了血清尿素氮水平。
翟小玲等[19]将膜分离技术应用于痔炎消颗粒的分离纯化，改善水提醇沉工艺耗用乙醇多、生产成本高、安全风险大的缺陷。采用以膜通量、干膏收率和芦丁含有量转移率为指标，优化无机陶瓷膜和超滤膜的膜滤工艺。结果表明，选择孔径为0.2 μm的无机陶瓷膜，温度40～50 ℃，操作压力0.10～0.12 MPa的条件以及截留相对分子质量为
100 000的管式超滤膜。在温度30～35 ℃，操作压力0.30～0.40 MPa的条件下，能够有效减少痔炎消颗粒中的杂质，同时较好地保留有效成分。采用膜分离技术替代痔炎消颗粒的水提醇沉工艺时，既能避免醇沉工艺的缺陷，又能有效地保证产品的质量。
应用膜分离技术分离浓缩土瞥虫、全蝎匀浆提取液中的蛋白质和多肤类成分。陈卉等[20]采用高压平板膜，考察不同孔径超滤膜及操作压力对膜分离指标的影响，比较纳滤膜与反渗透膜对多肽蛋白膜分离液的浓缩效果，优选最佳膜浓缩操作压力。确定最佳膜分离浓缩工艺条件为：土鳖虫、全蝎匀浆提取液在2 MPa的操作压力下采用截留相对分子量（Mr）5.0×104超滤膜进行分离，收集膜分离液，在4 MPa操作压力下通过截留Mr 200的纳滤膜进行浓缩，得到膜浓缩液。膜分离浓缩前后蛋白多肽类成分的总转移率为（85.54 0.30）%。膜浓缩液经冷冻干燥，得冻干品纯度为（55.72 0.86）%。
