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膜技術(shù)簡介
為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和飲用水方面的要求，各種膜的技術(shù)應(yīng)運而生。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑�！∧な蔷哂羞x擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。膜的孔徑一般為微米級，依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù)材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
微濾（MF） 又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質(zhì)分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。
對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通�？讖椒秶�0.1～1微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離�？勺鳛橐话懔弦旱某吻�、保安過濾、空氣除菌。
超濾（UF） 是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05um至1000um分子量之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通�？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
對于超濾而言，膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)有機物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對大分子有機物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
應(yīng)用：澄清純化分離所采用的膜主要是超/微濾膜，由于其所能截留的物質(zhì)直徑大小分布范圍廣，被廣泛應(yīng)用于固液分離、大小分子物質(zhì)的分離、脫除色素、產(chǎn)品提純、油水分離等工藝過程中。
超/微濾膜分離可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉(zhuǎn)鼓、離心機分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。
澄清純化技術(shù)可采用的膜分離組件主要有：陶瓷膜、平板膜、不銹鋼膜、中空纖維膜、卷式膜、管式膜。
納濾（NF） 是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)， 其截留分子量在80～1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾�；诩{濾分離技術(shù)的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
對于納濾而言，膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應(yīng)截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時進行。
應(yīng)用：在濃縮提純工藝上主要采用截留分子量在100～1000Dal的納濾膜。納濾膜的主要特點是對二價離子、功能性糖類、小分子色素、多肽等物質(zhì)的截留性能高于98%，而對一些單價離子、小分子酸堿、醇等有30～50%的透過性能，常被應(yīng)用于溶質(zhì)的分級、溶液中低分子物質(zhì)的洗脫和離子組分的調(diào)整、溶液體系的濃縮等物質(zhì)的分離、精制、濃縮工藝過程中。
納濾膜分離技術(shù)常被用于取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸發(fā)、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮、中和等工藝過程。
濃縮提純技術(shù)可采用的膜組件主要有：卷式膜、管式膜。
反滲透（RO） 是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動力，而實現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個重要組成部分，因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運行成本低、無污染、操作方便運行可靠等諸多優(yōu)點 ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節(jié)能、最簡便的技術(shù).目前已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中首選的水處理技術(shù)。
反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛。
膜分離的基本工藝原理是較為簡單的。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。在單位時間（Hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。
由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節(jié)能、體積小、可拆分等特點，使膜廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環(huán)保行業(yè)中。對不同組成的有機物，根據(jù)有機物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達到最好的膜通量和截留率，進而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運行成本。
