近幾十年來,膜分離作為(wei) 一種新興(xing) 的高效的分離、濃縮、提純及淨化技術,發展極為(wei) 迅速,已得到廣泛應用,形成了獨特的新興(xing) 高科技產(chan) 業(ye) 。經過不斷的發展,膜技術已成為(wei) 高效節能的單元操作,對相關(guan) 產(chan) 業(ye) 的發展起到了很大的推動作用。
膜分離技術采用的是具有特定性質的半透膜,它能選擇性地透過一種物質,而阻礙另一種物質。早在19世紀中葉,用人工方法製備的半透膜業(ye) 已問世,但由於(yu) 其透過速度低、選擇性差、易於(yu) 阻塞等原因,未能應用於(yu) 工業(ye) 生產(chan) 。1960年Loeb和Sourirajan製備了一種透過速度較大的膜。這種膜具有不對稱結構,稱為(wei) 非對稱膜(asymmetric membrane)。而早期的膜,其結構與(yu) 方向無關(guan) ,稱為(wei) 對稱膜如圖:
非對稱膜表麵為(wei) 活性層,孔隙直徑在10°m左右,厚為(wei) 2×10~5×10'm,起過濾作用;下麵是支持層,厚為(wei) 0.5×10~1.0×10*m,孔隙直徑為(wei) 0.1×106~1.0×10°m,起支持活性層作用。活性層很薄,流體(ti) 阻力小,孔道不易被阻塞,顆粒被截留在膜的表麵。不對稱膜的出現是膜製造上的一種突破,它為(wei) 膜分離技術走向工業(ye) 化奠定了基礎。
膜分離技術與(yu) 傳(chuan) 統的分離過程相比,具有無相變、設備簡單、操作容易、能耗低和對所處理物料無汙染等優(you) 點。許多已經成熟的和不斷研發出來的技術,如反滲透、超濾、微濾、納濾、電滲析、滲析、氣體(ti) 分離、滲透汽化、無機膜、膜反應及控製釋放等,在化工、電子、醫藥、食品加工、氣體(ti) 分離和生物工程等各行業(ye) 的廣泛應用,產(chan) 生了很大的經濟效益和社會(hui) 效益。
其中的反滲透(reverse osmosis,簡稱RO)、納濾(nano filration,簡稱NF)、超濾(olra flration,簡稱UF)與(yu) 微孔過濾(micro filtration,簡稱MF,微濾)等過程的應用最為(wei) 廣泛,它們(men) 之間沒有明確的分界線,均屬壓力驅動型液相膜分離過程,溶質或多或少被截留,截留物質的粒徑在某些範圍內(nei) 相互重疊。它們(men) 是典型的膜過濾
幾種膜過濾過程特性比較
脫分離過程 | 驅動力(壓力差)/MPa | 傳(chuan) 遞機理 | 透過膜的物質 | 被膜截留的物質 | 膜的類型 |
微濾(MF) | 0.1~0.2 | 顆粒大小形狀 | 水、溶劑和溶解物 | 懸浮物、細菌類、微粒子(0.1~10μm) | 多孔膜 |
超濾(UF) | 0.1~0.5 | 分子特征、大小形狀 | 溶劑、離子和小分子(相對分子質量<1000) | 生物製品、膠體(ti) 和大分子(相對分子質量1000~30000) | 非對稱膜 |
反滲透(RO) | 1.0~10 | 溶劑的擴散傳(chuan) 遞 | 水、溶劑 | 全部顆粒、溶質和鹽 | 非對稱膜、複合膜 |
納濾(NF) | 0.5~2.5 | 離子大小及電荷 | 水、溶劑(相對分子質量>200) | 溶質、二價(jia) 鹽、糖和染料(相對分子質量200~1000) | 複合膜 |
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