截留率（R）、透过液通量（J）和溶质浓 缩倍数（N）与总流量(Q)有关，实验者需在不 同的流量下，测定原料中初始溶质浓度、透过液 中溶质浓度、浓缩液中溶质浓度、透过液体积和 实验时间（即透过液体积流量Q），膜面积由实 际设备确定。最后在坐标图上绘制截留率～流量 (R～Q)、透过液通量～流量（J～Q）和溶质浓 缩倍数～流量（N～Q）的关系曲线。
中溶质的相对分子质量及浓度有关，通常的压差在 2MPa左右，也有高达10MPa的；介于反渗透与超滤 之间的为纳滤过程，膜的脱盐率及操作压力通常比反
渗透低，一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至 几千的物质。
3.1微滤与超滤
微滤过程中，被膜所截留的通常是颗粒性杂质，可将 沉积在膜表明上的颗粒层视为滤饼层，则其实质与常规过 滤过程近似。本实验中，以含颗粒的混浊液或悬浮液，经 压差推动通过微滤膜组件，改变不同的料液流量，观察透 过液测清液情况。
纳滤（NF） 芳香聚纤胺
0.4
0.7
反渗透(RO) 芳香聚纤胺
0.4
0.7
对于微滤过程，可选用1％浓度左右的碳酸钙溶液， 或100目左右的双飞粉配成2％左右的悬浮液，作为实验 采用的料液。透过液用烧杯接取，观察它随料液浓度或 流量变化，透过液侧清澈程度变化。
本装置中的超滤孔径可分离分子量5万级别的大分 子，医药科研上常用于截留大分子蛋白质或生物酶。作 为演示实验，可选用分子量为6.7万－6.8万的牛血清白 蛋白配成0.02％的水溶液作为料液，浓度分析采用紫外 分光光度计，即分别取各样品在紫外分光光度计下 280nm处吸光度值，然后比较相对数值即可（也可事先 作出浓度－吸光度标准曲线供查值）。该物料泡沫较多， 分析时取底下液体即可。
3.2反渗透与纳滤
反渗透是一种依靠外界压力使溶剂从高浓度侧向低 浓度侧渗透的膜分离过程，其基本机理为Sourirajan在 Gibbs吸附方程基础上提出的优先吸附－毛细孔流动机 理，而后又按此机理发展为定量的表面力－孔流动模型 （详见教材）。
纳滤过程界于超滤和反渗透两者之间，其截留的粒 子相对分子量通常在几百到几千之间。
对于超滤，筛分理论被广泛用来分析其分离机理。该 理论认为，膜表面具有无数个微孔，这些实际存在的不同 孔径的孔眼像筛子一样，截留住分子直径大于孔径的溶质 和颗粒，从而达到分离的目的。应当指出的是，在有些情 况下，孔径大小是物料分离的决定因数；但对另一些情况， 膜材料表面的化学特性却起到了决定性的截留作用。如有 些膜的孔径既比溶剂分子大，又比溶质分子大，本不应具 有截留功能，但令人意外的是，它却仍具有明显的分离效 果。由此可见，膜的孔径大小和膜表面的化学性质将分别 起着不同的截留作用。
用日常自来水（显然钙离子、镁离子等成为溶质成分）通过膜组件
而得出的透过液通量。
(1—3)
式中， N------浓溶缩质液浓的缩浓倍度数N，；kmol/ccm3PR；
c R ---透过液的浓度，kmol/m3。
cP
该值比较了浓缩液和透过液的分离程度，在
某些以获取浓缩液为产品的膜分离过程中（如大 分子提纯、生物酶浓缩等），是重要的表征参数。
3.3膜性能的表征
一般而言，膜组件的性能可用截留率（R）、透过液通量（J）和 溶质浓缩倍数（N）来表示。
R
c0－cP c0
100％ （1—1）
式中， R－截流率；
－原料液的浓度，kmol/m3；
c －0 透过液的浓度，kmol/m3。 cP
对于不同溶质成分，在膜的正常工作压力和工作温度下，截留率 不尽相同，因此这也是工业上选择膜组件的基本参数之一。
四. 实验装置与流程
本实验装置均为科研用膜，属超低压条件下使用，透过液通量 和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况，实验中不可将膜 组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表。
膜组件
膜材料
微滤（MF） 聚丙稀混纤
膜面积/m2 0.5
最大工作压力 /Mpa
0.15
超滤（UF） 聚聚丙稀
0.1
0.15
(1—2)
JVP L m2h
式中， J －透过液S通t量，L/(m2h)
－透过液的体积，L；
SV －P 膜面积，m2；
t －分离时间，h。
其中，
Q
Vp ，t 即透过液的体积流量，在把透过液作为产品侧
的某些膜分离过程中（如污水净化、海水淡化等），该值用来表征
膜组件的工作能力。一般膜组件出厂，均有纯水通量这个参数，即
纳滤和反渗透均可分离分子量为100级别的离子， 故取0.5％浓度的硫酸钠水溶液为料液，浓度分析采用 电导率仪，即分别取各样品测取电导率值，然后比较相 对数值即可（也可根据实验前做得的浓度－电导率值标 准曲线获取浓度值）。
对于基本型膜分离实验装置，将四个膜分离过程并 联于同一套管路装置，均通过预过滤器，然后经公共料 液线、轻液线和浓液线，进行分离实验。实验中，分别 针对不同膜组件，选用各自适用的料液，逐个进行单回 路实验，且换作另一路实验时，均应重新清洗管路，实 验完毕，必须对膜组件进行反清洗，使之去除浓差极化 效应而使膜回复正常分离性能，之后还需通保护液添加 于各膜组件中，以起保护作用。
五．实验步骤
微滤 在原料液储槽中加满料液后，打开低压料液泵回流阀和低压料液
泵出口阀，打开微滤料液进口阀和微滤清液出口阀，则整个微滤单元 回路已畅通。 在控制柜中打开低压料液泵开关，可观察到微滤、超滤进口压力表显 示读数，通过低压料液泵回流阀和低压料液泵出口阀，控制料液通入 流量从而保证膜组件在正常压力下工作。改变浓液液转子流量计流量， 可观察到清液浓度变化。
超滤膜分离
四个过程的主要区别在于被分离物粒子或分子的
大小和所采用膜的结构与性能。微滤膜的孔径范围为 0.05～10μm，所施加的压力差为0.015～0.2MPa； 超滤分离的组分是大分子或直径不大于0.1μm的微粒， 其压差范围约为0.1～0.5MPa；反渗透常被用于截留 溶液中的盐或其他小分子物质，所施加的压差与溶液
超滤 在原料液储槽中加满料液后，打开低压料液泵回流阀和低压料液
泵出口阀，打开超滤料液进口阀、超滤清液出口阀和浓液出口阀，则 整个超滤单元回路已畅通。
在控制柜中打开低压料液泵开关，可观察到微滤、超滤进口压力 表显示读数，通过低压料液泵回流阀和低压料液泵出口阀，控制料液 通入流量从而保证膜组件在正常压力下工作。通过浓液转子流量计， 改变浓液流量，可观察到对应压力表读数改变，并在流量稳定时取样 分析。