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膜分离技术简介
浏览: 发布日期:2018-07-16

膜分离技术受到世界各技术先进国家的高度重视 , 近 30  年来 , 美国、加拿大、日本和欧洲技术先进国家 , 一直把膜技术定位为高新技术 , 投入大量资金和人力, 促进膜技术迅速发展 , 使用范围日益扩大。 
    膜分离技术的发展和应用 , 为许多行业 
, 如纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化 , 电子工业、制药和生物工程、环境保护、食品、化工、纺织等工业, 高质量地解决了分离、浓缩和纯化的问题 , 为循环经济、清洁生产提供依托技术。 
 膜分离技术简介 
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、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理 , 不同的设备, 有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物 , 或无机材料 , 或液体制成 , 其结构可以是均质或非均质的 ,多孔或无孔的 , 固体的或液体的 , 荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至 100μm , 厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能 , 需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题 , 也是各公司严格保密的核心技术。 
1.3 膜分离技术的定义 
  把上述的膜制成适合工业使用的构型 , 与驱动设备 
( 压力泵、或电场、或加热器、或真空泵  、阀门、仪表和管道联成设备。在一定的工艺条件下操作 , 就可以来分离水溶液或混和气体。透过膜的组分被称为透过流分。这种分离技术被称为膜分离技术。 
2 膜技术的应用领域 
2.1 供水 
< 2.1.1 > 高质量饮用水供给   
  随着水体的污染和人民生活水平提高 , 人们越来越希望得到高质量的饮用水供给。采用活性炭吸附过滤和超滤结合制取高质量饮用水, 设备投资少 , 制水成本低 
, 是优质饮用水制备的经济有效方法 , 具有广阔的市场前景。 
2.1.2 工业供水   
  自来水和地下水的水质不能满足许多化学工业、电子工业和纺织工业的要求, 需要经过净化处理方可以使用 , 超滤膜技术是净化工业用水的重要技术之一。 

2.1.3  医药用水   
  医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的 , 其工艺繁琐、能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除针剂热源和终端水热源, 取得很好效果。 

2. 2  工艺水的处理 ( 分离、浓缩、分级和纯化 ) 
  在各工业生产过程中 , 往往有分离、浓缩、分级和纯化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率低、操作繁琐等缺点, 以超滤膜技术取代某种传统技术可以获得显著的经济效益。 
2.2.1 膜技术在制药工业的应用   
  膜技术广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。如血液制备的分离、抗菌素和干扰素的纯化、蛋白质的分级和纯化、中草药剂的除菌和澄清等。发酵是生物制药的主流技术, 从发酵液中提取药物 , 传统工艺是溶剂萃取或加热浓缩 , 反复使用有机溶剂和酸碱溶液 
, 耗量大 , 流程长 , 废水处理任务重。特别是许多药物热敏性强 , 使传统工艺的实用性多受限制。国际先进的制药生产线 , 大量采用膜分离技术代替传统的分离、浓缩和纯化工艺。如以膜设备浓缩纯化抗生素、中药汤及中药针剂澄清等。 
2.2.2  膜技术在食品领域工业的应用  

利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离 , 再采用其它方法精制流程。其优点是 : 生产效率和产品质量提高; 简化了工艺流程 ; 菌体蛋白不含外加杂质 , 利用价值高, 达到资源综合利用。酱油、醋的澄清、果汁澄清和浓缩、乳制品生产、制糖工业都采用了膜技术。 
< 2.2.3 >   膜技术在各种工业生产中的应用   
  凡是涉及分子级的浓缩和分离的过程 , 都有膜技术应用的机会。汽车电泳漆的在线纯化采用超滤膜除去杂质, 持续保证涂漆质量 
; 燃料工业泳超滤膜技术分离和浓缩中间体。 
2.3  在环境保护和水资源化的应用 
  膜技术在废水处理、污染防治和水资源综合利用方面得到广泛应用。在许多情况下, 不仅处理了废水 , 还能回收有用物质和能量。 

2.3.1 各种含油废水及废油的处理   
   
 采油回注水的处理 : 膜法可以除去在水中的乳化溶解油 , 提高注入水的质量。 ② 含油废水的处理 : 许多工业生产和运输业都产生大量的含油废水 , 膜滤技术是达标排放最有效的方法。 ③ 废润滑油的纯化 : 用常规技术加膜分离 , 可得到很纯的润滑油 , 适用于汽车等废机油的处理。 ④ 机床切削油的纯化回收 : 膜法可除去废切削油中的细菌和杂质 , 处理后回用。 ⑤ 废食用油的纯化处理技术 : 食用油在连续高温下产生致癌物质 , 用膜法可将这部分除去。 ⑥ 食用菜籽油的纯化 : 菜籽油中含有 15 % ~ 48 % 高含炭量的芥子酸。用膜法可除去 , 达到标准 ( 芥子酸 <5 %)   
2.3.2  废水的处理及回用   
   
 膜生物反应器处理生活污水回用中水 , 其占地面积小 , 设备投资低 , 处理水质好。 ② 印刷显影废水的处理及回用 , 采用膜技术处理可以达标排放 , 也可回收。 ③ 电镀废水可采用膜技术处理 , 水回用 , 污染物回槽利用。 ④ 印染废水采用膜分离可除去有色染料 , 得到的水回用。牛仔布印染废水可回收靛蓝燃料。 ⑤造纸废水用膜可将废水中的木质素、色素等分离出来 , 净化水可排放或回用。 
2.3.3 水的淡化技术   
   
 海水淡化技术 : 应用的膜蒸馏技术 , 适合和船用发动机热交换器连用 , 利用废热生产淡水 , 适合于中、小型渔船远航捕捞使用。 ② 咸水淡化技术 : 将天然咸水用膜淡化到应用水质标准。 
2. 4 气体分离、浓缩技术及其应用 
   
 氧化浓缩 : 可用膜装置制成安全、简便的医疗和理疗设备 , 也可用于炼钢吹氧或助燃等工业生产, 富氧浓度 35 % ~ 80 % 。 ② 氮气浓缩 : 氮气可用于食品保存、汽车存储、飞机加油、防爆及化学工业, 膜设备的氮可浓缩至 90 % ~ 98 % 。 ③ 二氧化碳、二氧化硫、氢气的分离 : 当二氧化碳、二氧化硫、氢气分别和其它气体混和在一起时 , 可用膜将它们分离出来 , 满足工业的需要。 ④ 氢气的分离和浓缩 : 在化工产品制造时 ,往往排出大量氢气 , 可用膜法将氢气分离出来。 
2.5  其它 
   
 膜法保鲜剂 : 在水果、蛋类外部侵涂一层膜可达保鲜目的。保鲜后 , 存放期长 , 外观色泽好。 ② 制造维生素  的膜法分离技术 : 用膜可以从黄豆油中提取 VE  的混合物 , 其抽提剂可循环使用。