膜分离技术综述一 膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术，是多学科交*的产物，亦是化学工程学科发展新的增长点。它与传统的分离方法比较，具有如下明显的优点：高效：由于膜具有选择性，它能有选择性地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过。选择合适的膜，可以有效地进行物质的分离，提纯和浓缩；节能：多数膜分离过程在常温下*作，被分离物质不发生相变, 是一种低能耗，低成本的单元*作；过程简单、容易*作和控制；不污染环境。二膜分离技术简介 分离膜的种类：膜是膜技术的核心，膜材料的性质和化学结构对膜分离性能起着决定性的影响。膜的种类很多，其中按材料分有高分子膜、金属膜、无机膜。高分子膜用途最广，其所使用的材料见后面附件Ⅰ。按结构分有七类：(1)均质膜或致密膜，为结构均匀的致密薄膜，见附件Ⅱ图1。(2)对称微孔膜，平均孔径为02～10。按成膜方法不同，有三种类型的微孔膜，即核孔膜、控制拉伸膜和海绵状结构膜(见附件Ⅱ图2、图3、图4)。(3)非对称膜。(见附件Ⅱ图5)，膜断面为不对称结构，是工业上应用最多的膜。(4)复合膜，如图6。在多孔膜表面加涂另一种材料的致密复合层。(5)离子交换膜(6)荷电膜(7)液膜、包括支撑液膜和乳状液膜膜分离设备(组件)板框式，见图8，结构类似板框式压滤机。卷式，见图9，结构类似出螺旋板换热器。管式，见图10，结构类似列管式换热器。中空纤维式，图11，结构类似列管式换热器，由几千根甚至几百万根中空纤维组成。膜分离过程 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)等八种。 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。 气体分离和渗透汽化是正在发展中的技术。其中气体分离相对较为成熟一些。目前已有工业规模的气体分离体系是, 空气中氧和氮的分离；合成氨厂中氨、氮、甲烷混合气中氢的分离；天然气中二氧化碳与甲烷的分离。渗透汽化是这些膜过程中唯一有相变的过程，在组件和过程设计中均有特殊的地方。它主要用于有机物／水，水／有机物，有机物／有机物分离，是最有希望取代某些高能耗的精馏技术的膜过程。80年代中期进入工业化应用阶段。 除了以上八种已工业应用的膜分离过程外，还有许多正在开发研究中的新膜过程，它们是膜萃取、膜蒸馏、双极性膜电渗析、膜分相、膜吸收、膜反应、膜控制释放、膜生物传感器等。这些膜过程目前尚处在小型试验和中试阶段。五目前基础研究的前沿课题以水处理为主的膜材料及膜研究大通量、高表面积的反渗透膜研究 截留分子量低于1000, 高于100万的超滤膜及透过机理; 抗污染膜制造孔径从1m到75m 微孔膜系列化研究 界面缩聚法制备纳滤膜活性层的方法 大通量高选择性气体分离膜研究二氧化碳分离 有机废气(VOCS)处理 渗透汽化膜从水中分离有机物的高选择性膜研究 有机物/有机物分离膜研究 无机膜超薄化, 超微孔化复合膜研究; 多组分复合膜研究 电导移动膜研究 无机与有机材料接枝膜 膜催化反应器的传质、传热模型 膜过程在环境保护及治理、水资源再生、燃料电池隔膜的理论和应用研究膜中的分子模拟
Shiro白小白
