ES)微滤膜 具有良好的化学稳定性和热稳定性，
砜
耐辐射，机械强度较高。
含 聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚四氟 氟 乙烯膜(PTFE)、聚全氟磺酸 材 料
化学稳定性好，耐高温。如PTFE膜， －40～260oC，可耐强酸，强碱和各 种有机溶剂。具疏水性，可用于过滤 蒸气及腐蚀性液体。
P2 P3
膜过程的一些术语
1
2 3
浓差极化：在膜分离过程中， 一部分溶质被截留，在膜表 面及靠近膜表面区域的浓度 越来越高，造成从膜表面到 本体溶液之间产生浓度梯度，
这一现象称为“浓差极化”。
Cf Cm Cp
浓差 膜层 渗透侧
极化层
极化层
膜过程的一些术语
传递阻力：
1）膜阻Rm:与膜本身的结构有关，包含膜层到支撑层的 传递阻力；
膜过程的一些术语
通量衰减系数m：由于过程的浓差极化、膜的压密、膜污 染等的影响，使得通量随时间的变化
膜过程的一些术语
推动力： 1）对多孔膜而言，在对流流动的情况下，传质推动力是 膜两侧的压力差。
P1
P＝（P1＋P2）/2－P3
膜压降：P1-P2，是由于流体流动引起的。 2）对致密膜而言，推动力为膜两侧的化学势之差。
在其它工业废水处理中的应用
❖造纸工业的黑水和白水处理、纺织废水中PVA 回收等。
上海宝钢集团公司冷轧线
设备处理能力为：6万m3/年，油截留率大于99.9％，水回用率大于90％，回收油120吨 /年
钢铁冷轧乳化液废水处理回用技术
项目 设备折旧费用 （元）
能耗费用 （元） 人工费用 （元）
维修 （元） 清洗剂费用（元）
1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）； 1861年Schmidt提出超滤概念； 1864年Traube成功研制了人类历史上第一张人造膜（亚铁氰化铜膜） 1918年Zsigmondy提出了商品微滤膜的制备方法，并将其应用于微
生物、微粒等方面的分离和富集； 1950年W.Juda成功研制了第一张具有实用价值的离子交换膜； 1960年Loeb 和Sourirajan研制出第一张不对称的醋酸纤维素反渗
取出，能提高反应速率或提高产品质量。
从20世纪初到20世纪90年代，膜技术基本已经从实验室 步入工业化，并在水处理、食品工业、环境保护、化工与 石油化工、电子、冶金、国防……等领域得到成功的应用。 目前全球膜产业的规模超过百亿美元，正以年30％的速 度递增着。
膜的应用
海水淡化 工业废水处理 城市废水资源化
常用膜分离技术的基本特征
项目 膜类型 操作压力 分离机理 适用范围
技术特点
不足之处
微滤 对称微孔膜 0.01 MPa～颗粒大小、含微粒或菌体溶 操作简便，通水量大，工 有机污染物的分
(MF) 0.02～10μm 0.2 MPa
形状
液的分离 作压力低，制水率高。 离效果较差。
超滤 不对称微孔膜 0.1 MPa ～颗粒大小、有机物或微生物 (UF) 0.001～0.1μm 0.5 MPa 形状 溶液的分离
透膜，导致了膜分离技术进入了实用和装置的研制阶段； 1967年以后在美国、丹麦、日本等国出现了多家膜及其组件的生产
厂家，逐渐开始了膜分离技术的规模应用。
膜的发展历史
我国1958年开始研究离子交换膜和电渗析，1966年 开始研究RO、UF、MF、液膜、气体分离等膜分离过 程应用与开发研究。80年代后期又陆续开展了渗透汽 化、膜萃取、膜蒸馏和膜反应等新膜过程的研究，并 着手进行膜技术的推广应用工作。
国家
德国 德国 荷兰 美国 美国 美国 美国 德国 德国/荷兰
年代
1920 1930 1950 1955 1960 1960 1979 1981 1982
应用
实验室用（细菌过滤器） 实验室用 人工肾 脱盐 海水脱盐 大分子物质浓缩 氢回收 水溶液浓缩 有机溶液脱水
膜的分类
膜材料
材料
特点
纤 二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸 成孔性、亲水性好、价廉易得，使用
“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了21世纪的未来”
膜的简介
特征：具有选择性分离的功能薄膜
材料，以及以其为核心的装置、过 程、工艺的集成与应用。
特点：
浓缩液
无相变、低能耗
渗
高效率、污染小
透 液
工艺简单、操作方便
便于与其它技术集成
进料液
膜的发展历史
1748年Abble Nelkt 发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内， 首次揭示了膜分离现象；
膜元件
膜元件
膜组件
一、板框式
1 - 轴芯 2 - O型环 3 - 垫圈 4 - 固定材 5-网 6 - 护罩 7 - 外层材 8-膜 9 - 内层材 10 - 固定 材
二、圆管式
圆管式膜组件的机构主要将 膜和支撑体均制成管状。
三、螺旋式膜组件 螺旋卷式膜组件是将做好的平板膜密封成膜袋，在两膜
国内主要的膜研究和推广单位： 1）气体分离：大连化学物理研究所（天邦膜公司） 2）液体分离：杭州水处理技术中心（西斗门公司）
天津纺织工学院（膜天公司） 3）无机膜：南京工业大学（久吾高科）
中国科技大学
膜的发展历史
膜过程
微滤 超滤 血液渗析 电渗析 反渗透 超滤 气体分离 膜蒸馏 全蒸发
/荷兰 19301950195 519601960197 9198
与微滤技术相似。
与微滤技术相似。
纳滤 带皮层不对称复 0.5 MPa ～优先吸附、硬水或有机物溶 可对原水进行部分脱盐和 常需预处理，工作 (NF) 合膜1～50 nm 2.5 MPa 表面电位 液的脱盐 软化，生产优质饮用水。 压力较高。
反渗透 (RO)
带皮层不对称复 合膜＜1 nm
1.0 MPa 10 MPa
油回收费（元） 水回收费（元） 总费用 （元）
国产陶瓷膜（元/m3) 3.39 1.55 0.69 0.27 0.22
－2.25 －0.9
2.97
进口有机膜（元/m3) 18 9 1.4 1.0 4.0
－2.25 0(水质不稳定)
31.15
说明 1：年处理10万吨冷轧乳化液废水设备，采用国产陶瓷膜300 万元人民币（武钢），进口有机膜设备200万美元（宝钢，1988 年），成本仅是其1/10。
选择性：将混合物总的组分分离开来的能力。 1）液体分离的选择性常用截留率表示：
R＝1－Cp/Cf 2）气体分离或有机溶剂混合物的分离常用分离因子表示选
择性：A/B＝(yA/yB)/(xA/xB)，其中y表示渗透侧各组分的浓 度，x表示原料侧的浓度。当A/B等于1，表示无法实现分 离目的，大于1表示A组分通过膜的速度大于B组分。
2）浓差极化阻力Rc：由于被截留组分在膜面浓度的增大 而引起的；
3）推动力的损失：进料侧和渗透侧的压力损失； 4）膜污染阻力：由于物料中的成分对膜产生吸附、堵塞、
以及沉积等现象而引起的。
Rm 膜管本身阻力 Ri 膜孔内污染阻力 Rg 凝胶层阻力 Rc 浓差极化阻力
膜污染
Cg
C
u
Cb
Rm Ri
维 纤维素 (CTA)、硝化纤维素(CN)，温度范围较广，可耐稀酸，不适用于
素 混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维 酮类，酯类、强酸和碱类等液体的过
素(EC)等。
滤。
聚 尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY-66)、 具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、 酰 芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰胺酰 酚、醚及高相对分子质量醇类中，不 胺 肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰 易被浸蚀，孔径型号也较多。
～优先吸附、海水或苦咸水的 溶解扩散 淡化
几乎可去除水中一切杂 质，包括悬浮物、胶体、 有机物、盐、微生物等。
工作压力高；制水 率低；能耗大。
原理
RO membrane UF membrane
NF membrane MF membrane
原理 动漫
膜过程的一些术语
通量：在一定操作条件下，单位时间通过单位面积膜的体 积流量。单位L/m2.h
舰艇淡水供应；战地医院污水净化；低放射性水处理；野战供水
膜技术用于生物质资源开发
传统过程:发酵速 率低、能耗大
纤维素
发酵
蒸馏
蒸馏
脱水
7 wt%乙醇
42 wt%乙醇
93 wt%乙醇
99.8 wt%乙醇
980 kcal/l
350 kcal/l
1380 kcal/l
膜生物反应 器：实现连 续生产，降
透 醇
(1) 分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可 压缩的固体微粒； (2) 低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类； (3) 对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。
涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作 的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、 湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等。
膜分离技术及其应用
膜分离发展过程和趋势
反 超 微透 渗 滤 滤析 透
膜 反 活闸 应 化膜 器 传 递
电 渗 控析 制 气释 体放 渗分 透离 双极汽化 液膜 膜
低增长 高增长 可用？
膜的简介
定义： 具有选择性分离的功能 薄膜材料。
水 小分子 大分子 料液
膜
渗透液
“21世纪的多数工业中， 膜技术扮演着战略的角色”
各种膜组件的优缺点比较
组件
优点
缺点
板框 式
螺旋 卷式
管 式
保留体积小，操作费用低的压 力降，液流稳定，比较成熟
设备投资低，操作费用也低， 单位体积中所含过滤面积大， 换新膜容易
易清洗，单根管子容易调换， 对液流易控制，无机组件可在 高温下用有机溶剂进行操作并 可用化学试剂来消毒