膜分离技术摘要：本文简要介绍了膜分离技术的概念、发展史、应用（主要是水处理方面），以及我国膜分离技术的进展和对未来的展望。

关键词：膜；膜分离技术；水处理1、膜分离技术概述用天然或人工合成的无机或有机薄膜, 以外界能量或化学位差为推动力, 对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法通称为膜分离法。

膜分离技术具有能耗低、操作简便、无化学副作用、无相变和无二次污染等优点, 是一种高效、节能的物理分离技术。

膜分离技术已成为提高生产效率减少废物排放量和废物回收利用方面最具潜力的技术之一。

膜分离技术是近年来在全球迅速崛起的一项新技术, 近半个世纪以来, 膜分离技术得到了迅猛的发展。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法与传统的分离操作相比, 具有能耗低、分离效率高、无二次污染、工艺简单的优点。

因此在苦咸水淡化、饮用水处理、食品工业、医药工业、石油化工工业、生物工程、核工业、环境工程等领域得到了广泛应用。

作为一个环保的替代传统的分离过程,膜分离技术适合混合液体、气体和蒸气。

[ 2]2、膜分离技术的发展简史膜分离技术的发展大致可分为3 个阶段, 1960年以前为奠定基础的阶段, 主要是进行膜分离科学基础理论的研究和初期的工业开发; 1960 年至1980年为发展阶段, 期间, 许多膜分离技术实现了工业化生产, 并得到了广泛应用; 1980 年至今为发展深化阶段, 主要是不断提高已实现工业化生产的膜分离技术水平, 解决了一些难度较大的膜分离技术问题,并开发出了许多新的膜分离方法。

3、膜分离技术的应用目前现代膜工程代表一个的可能的方法实现过程强化战略,例如开发流程和方法旨在减少原材料利用率、能源消耗、生产成本,设备大小和垃圾生成膜工程已经是公认的全球的强大的工具来解决的一些主要问题工业化、人口密集的社会。

膜生物反应器(MBR)在水处理、膜业务和集成膜系统在海水和微咸水脱盐是一些重要的情况膜工程是解决发挥主导作用淡水需求的情况在低成本和最低环境影响。

在世界许多区域,传统的热海水淡化厂已经改变了使用膜过程,因为他们是10倍多积极有效的然后热选项;传统活性污泥植物已经变成了膜生物反应器由于它们的简洁(5倍多紧凑比传统的工厂),减少污泥生产,和相当程度的物理消毒。

渗透蒸发是另一个发达的膜技术,拥有巨大潜力的强化各种工业过程,例如打破共沸混合物和除去挥发性有机化合物(VOCs)中的含量从液体。

此外,渗透蒸发和蒸汽渗透加上一个传统蒸馏塔提供了几个优势包括减少能源消耗,改善产品质量,避免夹带剂,使这种技术特别适用于接近沸腾或共沸混合物,大部分的工业应用关注脱水的溶剂(如:因为乙腈脱水中使用混合膜蒸馏过程导致总成本降低高达60%)。

天然气除湿和分离的空气组件是一些其他的例子中,膜技术已经应用在工业规模。

相反,应用程序的膜接触器技术的选择性的蒸发废水回收从工业气体为了回收过程流因此最小化淡水需求,仍在研究7级以上报道的例子表明膜工程有范围更广的潜在的应用程序作为单位吗操作过程工程比其他任何可用的技术。

膜操作可以用来进行分子分离、化学转换,质量和不同阶段之间的能量转移,显示一个更高的效率比传统的分离和反应装置操作。

也有一些有趣的机会集成到现有工业。

膜操作过程实现过程强化的好处。

考虑到作为一个全球水资源短缺问题的选项水生产/净化/重用流程是唯一的可能的解决方案为后代。

净化和重用污水来说是至关重要的开采上升饮用水和减少其消费。

治疗和回收过程的水是必不可少的预防进一步污染水资源。

生产饮用水从盐水和污染水域是必不可少的增加的量水质良好。

今天膜工程起了主要作用在水里海水淡化和水处理。

事实上,60.0%的全世界的总再生水(约6520万立方米/d)生产通过反渗透(RO)技术。

反渗透技术的成功是由于较低的能量消费和更便宜的价格(约23%)与尊重传统的水净化技术。

其他膜过程的优点相对较小足迹和模块化使容易适应的过程规模。

成功已经应用膜对水的操作治疗都是压力驱动(如。

,微滤(MF),超滤(UF)、纳滤、反渗透(NF),和膜生物反应器)和电驱动(如。

,电渗析)流程。

这些过程已经工业应用程序因为 如果正确地设计、制造,和他们显示高运营操作稳定性、自过程开始。

[ 6]利用微过滤,包含了其他事情,杀菌,澄清,以及处理含油废水(由于除油效率高、低能源成本,和紧凑的设计与传统治疗曼氏金融等机械分离、过滤、化学乳化)。

一般而言,MF用于消除与粒径微粒在亚微米范围。

对超滤膜已经开发和多年来证明在一个广泛的应用,如工业污水严重污染。

在最近年佛罗里达大学一直还考虑在海水淡化安装,特别是当治疗表面海水和改造升级现有的传统的反渗透预处理系统。

纳滤是一种压力驱动的膜操作属性之间的超滤和罗依。

NF膜有相对较高的费用和是通常具有较低的单价离子排斥比RO膜,但保持较高的拒绝二价离子。

NF膜一直忙着预处理单元操作在火电和膜海水淡化过程,对软化微咸水和海水中,以及在膜介导废水填海及其他工业分离。

反渗透通常是用来分离溶解的盐和离子。

它的应用范围从生产超纯水为半导体和药物使用海水淡化的海水的饮用水生产净化工业废水。

电渗析(ED)已经在商业使用海水淡化的微咸水在过去的三十年里,特别是对于小型和中型的过程。

膜是一种绝对的屏障细菌和病毒的案例也超滤,MBR工艺提供了一个相当的水平上的消毒。

这个产生的高质量和消毒废水意味着MBR流程可以是特别适合重用和回收废水。

“正向渗透法”,“压力延迟渗透,反向电渗析。

向前渗透(FO),“压力延迟渗透(PRO),并逆转电渗析(RED)是一些膜的工艺接收近年来越来越多的关注。

FO是一个膜过程,利用渗透压不同的跨膜诱导流动的水通过膜,从提交给一个高度集中化的解决方案。

这个过程的挑战是找出一个集中得出解决方案,可以有效地从干净的水中提取,然后重用。

FO可以使用在许多科学领域和工程包括水和废水处理、海水/苦咸水淡化、食品加工、药物交货,和电力生产。

主要的FO优势是低能量输入和低膜污染的倾向就蒸发和压力驱动的膜过程。

前进的过程要求,然而,识别的解决方案与聚合物膜和容易不反应的分离从产品新鲜水。

适当的细胞膜与大幅减少内部浓度极化、高水渗透率、高拒绝溶质,高化学稳定性和较高的机械强度在两个平板和中空纤维配置必须也开发了为了推进领域的FO。

“压力延迟渗透(PRO)”是另一个已知的膜过程一起反向电渗析(RED),可用于发电的盐度梯度。

PRO和RED有他们自己的应用领域:PRO似乎更适应从集中发电盐水卤水由于高功率密度组合与更高的能量回收。

出于同样的原因,RED似乎更有吸引力的发电用海水和河流水。

直到现在,这些技术的主要缺点是高价格的膜。

然而,一个复议的这些膜过程是值得的,由于下降膜成本,增加化石燃料的价格和不断增加的必要性有可持续的转换盐度梯度能源用于未来。

此外,PRO,RED,FO,总的来说,盐度梯度的基础技术,可能成为真正竞争只有在集成的系统,在能源生产、水生产,和盐水还原是最终的目标。

海水淡化系统的一个示例使用FO的目的提高水回收和降低盐水正向渗透水复苏增强在海水淡化微咸水的。

特别是,他们发现,高水经济复苏(大于98%)可以达到的过程这反渗透盐水流进一步淡化海水的FO。

另一种方法在传统的海水淡化技术如多级闪蒸馏和反渗透。

这两个技术涉及高热能和高操作分别的压力,导致过度的运营成本如果石油价格不断上升。

由MF / NF / RO产生这么多高质量的矿物盐,获得他们的销售可能会覆盖更多比完全成本的海水淡化过程。

然而,开发和商业的可用性适当的膜和模块制造尤其是医学的目的,改善膜通量通过最大限度地减少边界层热/质量传递抗性和热损失通过膜,是必要的对于工业开发这项技术。

4、我国的膜分离技术发展曾一度受制国外技术封锁的中国膜工业，现已在反渗透膜技术、PVC 合金中空纤维膜生产应用、热致相分离（TIPS）、法制聚偏氟乙烯（PVDF）、中空膜三个领域取得了重大突破，令膜工业发展后劲十足。

预计，虽然面临国内外经济增速放缓的形势，但凭借先进的自主技术，我国膜工业仍将以不低于20%的增速发展，在节能环保中担纲越来越重要的角色。

我国膜工业有三大创新亮点，主要体现在下述几方面：（1）反渗透膜技术达到世界先进水平。

此前该技术一直被国外垄断。

2008 年以来，国产反渗透膜脱盐率已达到国际最尖端水平的99.7%，且抗氧化、抗污染能力强。

在品质达到世界先进水平的同时，成本也大大降低，加上服务大大增强，国产反渗透膜的国内市场占有率从之前的2%～3%增加到近12%。

这将大大加快我国海水淡化、工业废水处理等领域的科技进步。

（2）独创PVC 合金中空纤维膜，填补国际空白。

PVC 成本低，原料丰富易得。

我国在全球范围内首创的以PVC为原料制备中空纤维膜技术，具有抗污染、强度高等多种优势，且节能环保，如今已成为饮用水深度处理的主流技术，实现了日产30 万t 净化水装置安全稳定运行近2 年。

与传统的二次净化水技术相比，它不仅可彻底去除重金属、微生物、高分子污染物等，且避免了致癌物溴酸盐的产生，所产净化水水质完全符合国家106 项水质安全卫生指标，将在国家强制执行的饮用水达标工程中扮演核心角色。

（3）攻克了TIPS法PVDF中空制膜工艺。

TIPS 工艺简单、膜孔径分布窄、孔隙率高，所制得的膜产品品质均匀、强度高。

由于国外实行技术封锁，此前我国一直沿用传统的非溶剂致相制膜工艺。

如今我国已成功实现TIPS小试和中试，正在筹备工业化，不久将实现大规模生产。

受益于自主创新、国家大力拉动内需以及环保节能产业的快速发展，我国膜工业将承接近两年25%~30%的增速，将以20%以上的增速持续健康发展，大大高于国内GDP 增速。

5、我国膜分离技术发展中的问题与展望膜分离技术与现行的各种水处理技术相比有其突出的优点, 因叱近年来得到较快的发展。

但与发达国家的发展速度和我国四化建设的要求相比, 还是很不适应的。

为了加快我国膜分离技术的发展速度, 我们还需要做很大的努力, 并采取一些积极的对策。

首先国家要组织一支强有力的膜科学研究队伍, 从财力物力上给予支持。

而把现有的力量组织起来, 进行联合攻关是当务之急。

目前我国在这方面的研究力量本来就比较薄弱, 但仍不能充分发挥作用。

一些高技术课题往往难以深入展开, 而对一些比较简单的成熟技术却在进行着重复性研究, 这样既浪费人力物力和时间, 又无法对高技术难关很快突破, 这就会影响我国膜科学技术的发展速度和水平。

其次是要狠抓科研成果的推广和应用。

我国的研究与生产脱节, 也是限制我国膜科学技术发展的重要原因。

目前有些科研成果无力变成产品而只好搁置起来, 或者由科研单位自己制成产品或者转给乡镇企业( 目前我国工业膜装置的生产厂家大多是乡镇企业) 来生产, 这样就很难保证拿出高质的产品, 推广和应用自然会受到一定的限制, 这个问题必须引起国家有关部门的重视给予妥善地解决。