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）
膜过程的一些术语
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”。
1
2 3
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
错流过滤的优点：
(1)便于连续化操作过程中控制循环比； (2)流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜
表面的沉积物，防止污染层积累，使之处于动态平衡， 从而有效地改善液体分离过程，使过滤操作可以在较 长的时间内连续进行； (3)错流过滤所产生的流体剪切力和惯性举力能促进膜表 面的溶质向流体主体的反向运动，提高了过滤速度。
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。
膜污染
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
Cg
C
u
Cb
Rm Ri
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
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。
膜的分类
膜的适用范围
分离对象的粒径分布
膜元件
膜元件
膜过程的一些术语
终端过滤 污染严重
错流过滤 污染轻
膜分离的形式——错流过滤
膜过程的一些术语
错流过滤
P1
F eed
Permeate P3
C ro ssflo w m em b ran e m o d u le
P2
R eten tate
R ecircu latio n lo o p
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
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
பைடு நூலகம்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
膜的简介
渗透液
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：
无相变、低能耗 高效率、污染小 工艺简单、操作方便
便于与其它技术集成
浓缩液 进料液
膜分离技术及其应用
膜分离发展过程和趋势 低增长 高增长 可用？
透析 微滤 超滤 反渗透
电渗析 控制释放 气体分离 渗透汽化 双极膜 液膜
膜反应器
闸膜 活化传递
膜的适用范围
微滤 0.1～10m： 细菌、煤灰、发酵细胞、颜料、
蛋白等 超滤 0.005～ 0.1m： 蛋白、颜料、多糖、大分子 纳滤 0.0005～0.005m： 低聚糖、染料、多价离子 反渗透0.0001～0.001m： 电解质、大于100Da的有机溶质
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
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。
Rg
Rc
膜污染阻力的概念模型
膜过程的一些术语
膜污染：指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子 由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在 膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使 膜产生渗透通量与分离特性的不可逆变化现象。
物理污染包括膜表面的沉积，膜孔内的阻塞，这与膜孔结构、膜表 面的粗糙度、溶质的尺寸和形状等有关。
水、小于100Da的有机溶质
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”
“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了21世纪的未来”
报告内容
膜技术简介
发展历史 专业术语 应用实例
典型膜过程
反渗透 超滤 微滤
陶瓷膜技术
膜的发展历史
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。
P2 P1
P3
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。
化学污染包括膜表面和膜孔内的吸附，这与膜表面的电荷性、亲水 性、吸附活性点及溶质的荷电性、亲水性、溶解度等有关。
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；
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