（2）大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较 低；
（3）膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏 性物料；
（4）膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高， 操作、维 护都十分方便。
1.5、分离膜性能
分离膜（Membrane）是膜分离过程的 核心部件，其性能直接影响着分离效果、 操作能耗以及设备的大小。分离膜的性能
微滤、超滤、纳滤和反渗透均为压力推动 的分离过程，即在压力差的作用下，溶剂 及小分子能通过膜，而盐、大分子、微粒 等被截留，其截留程度取决于膜结构。
微滤 微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜 允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过， 但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体 的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般 为0.7bar。
（2）截留分子量 在超滤和纳滤中，通常用截留分子量表示
其分离性能。截留分子量是指截留率为 90%时 所对应的最小分子量。截留分子量的高低，在 一定程度上反映了膜孔径的大小，通常可 用一系列不同分子量的标准物质进行测定。
（3）分离因数
对于气体分离和渗透汽化过程，通常用分离因数 表示各组分透过的选择性。对于含有A、B两组分 的混合物，分离因数定义为
借助外界能量，物质由低位到高位流动； 借助本身的化学位差，物质由高位到低位流动
推动力：压力差、浓度差、电位差、温度差
1.3、膜分离法的分类
一般可分为：微滤（microfiltration ）、超 滤（ultrafiltration;hyperfiltratio）、纳滤 （nanofiltration;NF）和薄膜过滤反渗透 （reverse osmosis，RO;reverse osmosis;RO ）
第七章 反渗透和纳滤脱盐
第一节 膜法分离
1.1、膜分离法简介
膜的概念 膜——具有选择透过性的一层薄薄的凝聚物质。
薄膜分离系统用于去除小颗粒及溶解盐。膜分离 （Membrane Separation）——是以选择性透过膜为分离介 质，在膜两侧一定推动力的作用下，使混合物中的某些组 分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到浓缩、 提纯等目的的分离过程。
超滤 超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力 (压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高 的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过 膜表面的微孔筛选可截留分子量为1000—100000的 物质。水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜， 可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量 的有机物等。透膜压一般为1~7bar。
纳滤 纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷，这是它 在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质 量为数百的物质，也可脱除无机盐的重要原因。主 要去除直径为1nm左右的溶质粒子，故被命名为 “纳滤膜”，二价或高价离子，特别是阴离子的截 留率比较高，可大于90%，而对一价离子的截留率 一般低于90%。截留物相对分子质量为200-1000 。 透膜压一般为3.5~16bar。
主要包括两个方面：透过性能 与分离性能

1．透过性能 能使待分离的混合物有选择的透过是分离膜的最基本条件。表征膜透
过性能的参数是透过速率。
透过速率——指单位时间、单位膜面积透过组分的通过量， 对于水溶液体系，又称透水率或水通量，以J表示。
式中： J ——透过速率，m3/(m2·h)或 kg/(m2·h)； V——透过组分的体积或质量，m3或kg； A——膜有效面积，m2； t ——操作时间，h。
非对称膜的作用主要由很薄的致密皮层决定，传质阻力小， 其透过速率较对称膜高得多，因此非对称膜在工业上应用 十分广泛。
式中 xA,xB——原料中组分A与组分B的摩尔分率； yA,yB ——透过物中组分A与组分B的摩尔分率。
1.6、膜的分类
按结构分： 对称膜（无孔膜、多孔膜）
非对称膜（一体化非对称膜、复合膜）
对称膜是一种均匀的薄膜，又称均质膜。膜的横 截面结构及形态是均匀的，厚度一般在10~200 μm之间，传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的 厚度可以提高透过速率。
（2）非对称膜
非对称膜的横断面是不对称结构，由一薄薄的皮层和多孔 亚层构成。包括一体化非对称膜＆复合膜 。 一体化非对称膜是用同种材料制备、由厚度为 0.1~0.5μm的致密皮层和50~150 μm的多孔支撑层构成， 其支撑层结构具有一定的强度，在较高的压力下也不 会引起很大的形变。 复合膜：致密皮层与多孔亚层由不同材料构成，使每 一层独立发挥最大作用。
（1）截留率 对于反渗透过程，通常用截留率表示其分
离性能。截留率反映膜对溶质的截留程度， 对盐溶液又称为脱盐率，以R表示，定义为
式中CF ——原料中溶质的浓度，kg/m3； CP——渗透物液中溶质的浓度，kg/m3。
100％截留率表示溶质全部被膜截留,此为理想的半渗 透膜；
0％ 截留率则表示全部溶质透过膜，无分离作用。
膜的透过速率与膜材料的化学特性和分离膜的形 态结构有关，且随操作推动力的增加而增大。此 参数直接决定分离设备的大小。
2．分离性能 分离膜必须对被分离混合物中各组分具有选
择透过的能力，即具有分离能力，这是膜分离过 程得以实现的前提。
不同分离过程中膜的分离性能有不同的表示方 法，如截留率、截留分子量、分离因数等。
反渗透 反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有 溶解性盐及分子量大于 100 的有机物，但允许水分 子透过。醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于 95%，反渗透复合膜脱盐率一般大于 98%。操作压 力较高，一般为2～10 Mpa。
1.4、膜分离技术的优点
（1）膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度 的分离；
加压的供水流平行通过薄膜表面，部分水流通过 薄膜，被排除的颗粒在剩余的水流中浓度会越来 越高。由于溶液是连续性的流过，被排除的颗粒 不会沉积，反而会被浓缩液带走。因此，进水流 在通过薄膜后便分为通过薄膜的溶液（渗透液） 和残留的浓缩液。
1.2、膜分离过程的特点
膜分离过程均需要一定能量 物质选择透过膜的能量可分为两类：