反渗透，超滤，微滤，气体分 离 电渗析
浓度差 浓度差（分压差）
浓度差加化学反应
扩散渗析、控制释放 渗透气化
液膜，膜传感器
2、膜分离技术的特点
（a）膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。 例如在现在的各种海水淡化方法中反渗透法能耗最 低； （b）膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏 性物料，如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩； （c）装置简单，操作简单，控制、维修容易，且分离 效率高。与其它水处理方法相比，具有占地面积小、 适用范围广、处理效率高等特点； （d）由于目前膜的成本较高，所以膜分离法投资较高， 有些膜对酸或碱的耐受能力较差。所以目前膜分离 法在水处理中一般用于回收废水中的有用成分或水 的回用处理。
（2）食品/饮料工业 啤酒/果酒/黄酒/葡萄酒的澄清除菌过滤 苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠 檬等果汁的澄清除菌过滤 苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、 李、柠檬等果汁的脱水浓缩 葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香气味的浓缩保留 豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/单糖/多糖溶液的澄清 与浓缩 乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脱盐与浓缩 蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩

电渗析过程原理图
阳极室 + + + ClNa＋
浓缩室
淡化室
浓缩室
阴极室 － －
ClClNa＋ Na＋
ClNa＋
ClNa＋
－
+
+ +
ClNa＋
ClNa＋
－
－ － 阴极
阳极
阳膜
阴膜
阳膜
阴膜

阳极反应：
2Cl 2e Cl2
H 2O OH 2H
4OH 4e O2 2H 2O
2、膜的分类


按膜结构分：有对称膜和不对称膜 按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚四氟
乙烯膜、聚乙烯膜等 无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等

按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜 按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜
氧电极法测溶解氧（DO）
2018/10/15
（5）水处理 饮用纯水（太空水）的制备 医药工业中注射用水/洗瓶水及其他无菌水的制备 电子工业中超纯水的制备 火力发电厂锅炉补给水的制备 饮料与化妆品工业中产品配方用水的制备 制造业中终端洗涤水的制备 饮用水纯化/苦碱水脱盐/海水淡化 废水循环与再生利用（零排放） BOD/COD的最小化 垃圾填埋场渗出水的浓缩处理 染料、颜料、油漆、含油废水的处理 纸浆与造纸废水的处理及木素磺酸盐的回收 金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处理 纺织印染废水的处理及丝光废水的回收利用
化学反应 反应促进和 溶剂（非 电解质离子 和浓度差 扩散 电解质
4、膜分离的应用领域
（1）化学/染料工业 活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 催化剂与贵金属的回收利用 脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反应中 液体的分离、纯化 甘油/己内酰胺/苯/染料活性剂等有机化工原料的回收 汽车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收
3．膜分离法的分类
膜分离法的种类很多，现已应用的膜过 程有反渗透、纳滤、超滤、微滤、扩散渗析、 电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、 液膜、膜蒸馏等。目前，在废水处理中常用 的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤等四 种膜分离技术。
废水处理中几种常用膜分离法的特点如下表所示。
膜过程
推动力
传质机理
透过物及其 尺寸
复合膜复合膜由一面阳膜和一面阴膜其
间夹一层极薄的网布做成，具有方向性的 电阻。当阳膜面朝向阴极，阴膜面朝向阳 极时，正、负离子都不能透过膜，显示出 很高的电阻。当膜的朝向与上述相反时， 膜电阻降低，膜两侧相应的离子进入膜中。
离子交换膜为什么具有选择透过性呢？
离子交换膜是一种由高分子材料制成的具有离子交换基团 的薄膜，其所以具有选择透过性主要是由于膜上孔隙和膜上 离子基团的作用。 膜上孔隙的作用是，在膜的高分子键之间有一足够大的孔 隙，以容纳离子的进出和通过。是离子通过膜的大门和通道。

五、电渗析（electrodialysis，简称ED ） 1．电渗析的基本原理 电渗析是在直流电场的作用下，以 电位差为推动力，利用阴、阳离子交 换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过 性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只 允许阴离子通过），而使溶液中的溶 质与水分离的一种物理化学过程。从 而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提 纯的一种膜过程。
Cl2 H 2O HCl HClO

阴极反应：
2H 2O 2e H 2 2OH
Na OH NaOH
2．离子交换膜
离子交换膜具有与离子交换树脂相同的组 成，含有活性基团和能使离子透过的细孔。 常用的离子交换膜按其选择透过性可分为 阳膜、阴膜、复合膜等数种。
1、国外公司
pall、millipore、myklrolis、ionics、zenon、ge特 种材料、cuno、空气产品和化学品和praxair等公司取 得了明显的经济增长。 法国的veolia环境公司，还有过滤和瓶装水设备公司 culligan。 esco技术公司。该公司决定出售其微滤和分离业务， 其中包括加利福尼亚的pti新技术公司，英国的pti技 术有限公司和意大利的ptispa。 ionics公司、ecolochemecolochem生产可以作为紧急 用水、短期用水和长期供水装置的移动式水处理装置， 用于电厂、石化和其他工业部门 。 瑞典的透析器生产商gambroab 。 vitagen公司继续基于膜技术的elad(外置肝脏辅助器) 的研发、海德能的母公司日东电工电池分离器制造商 entek 。。。。。

扩散渗析法回收酸的原理
残液 / 渗析液 H2O
H+ SO42-
H+
SO42Fe2+
A
H+ H+ SO42（ 2）
（ 1）
废酸液
回收液 / 扩散液
பைடு நூலகம்扩散渗析回收酸原理示意图
(1) — 原液室；(2) — 回收液室；A — 阴离子交换膜
⑴为原液室，⑵为回收室， 向⑴室自下而上引入料液 (H2SO4和FeSO4的混合液)， 另向⑵室自上而下引入水流。 由于⑴室中的酸及盐的浓度 较大，其中的Fe2＋、H＋、 SO42-均有向⑵室扩散的趋势， 因阴离子交换膜对离子具有 选择透过性，只允许阴离子 SO42-通过而不让阳离子透过， 所以Fe2＋受到阴膜的阻挡而 不能进入⑵室，而H＋则因 性质特殊，其水合离子半径 小，迁移速度快，也能跟随 SO42-一起进入⑵室，以保持 溶液的电中性。这样，⑴室 中的H2SO4就不断扩散进入 (2)室，而FeSO4被阻挡在⑴ 室中，从而实现了酸与盐的 分离。
3.国内外膜技术部分研究机构、公司与图书 详见： 刘茉娥，蔡邦肖，陈益棠.膜技术在污水治理及 回用中的应用,2005,1,1.化学工业出版社,环境 科学与工程出版中心 第8章 P264-279
二、膜的定义和分类
1、膜（分离膜）的定义
分离膜可看作是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。 它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分离膜绝大多数是固 膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上， 膜厚度要远小于其比表面积。
3、优缺点：
优点：能耗小，设备结构简单，操作方便， 不需要对膜进行酸碱再生，分离过程中不需 要加入其它化学药剂。 缺点渗析速度慢，分离效率低。

4、应用：
在生物医学上的应用最为广泛，主要的用途 是血液渗析法（又称为人工肾），此外还有 人工肺。 在工业方面的应用

从钢铁工业酸洗废液中回收硫酸及在其它废酸液 中回收硝酸等； 从化工厂人造丝浆压液中回收NaOH
四、扩散渗析（diffusion dialysis）
1、渗析：把水溶液中溶质透过半透膜而溶质 被截留的现象称为渗析。


半透膜：起渗析作用的薄膜，对溶质具有选择性。 半透膜的发展： 动物的膀胱膜、肠膜、羊皮纸； 离子交换膜：阳离子交换膜、阴离子交换膜
2、扩散渗析的原理
利用离子交换膜的选择透过性，以浓度差为推动 力来实现酸与盐或者碱与酸的分离。
截留物
膜类型
电渗析
电位差
离子选择性 溶解性无机 非电解质 离子交 透过 物 大分子 换膜
压力差2溶质、盐、 非对称 反渗透 溶剂的扩散 水或溶剂 10MPa SS 膜 胶体大分 压力差0.1- 筛滤及表面 水、盐及低 超过滤 子、不容 10.MPa 作用 分子有机物 有机物 渗析 液膜 浓度差 低分子物质、 溶质的扩散 离子 溶剂 非对称 膜 非对称 膜 液膜
膜分离技术的应用
一、膜技术回顾
二、膜的定义和分类
三、膜分离概述
四、扩散渗析（diffusion dialysis）
无、电渗析(electrodialysis)
六、反渗透（ reverse osmosis)
七、超过滤(ultrafiltration)
一、膜技术回顾
世界膜工业在2003年经历了公司的重组、裁员，甚至 清算关闭和收购合并等许多挑战性的重大事件，然而 大多数膜公司依然取得了不俗的业绩，增长率达到了 两位数。 对于通用工业分离业务的投资力度不大，这一点在美 国尤其明显。但是，在包括饮用水处理、生物技术和 生物科学、半导体制造、血液透析等关键市场以及新 兴市场如废水再生、mbr相关污水处理和基于膜技术的 燃料电池系统等，投资和市场条件已经明显改善了(其 中的一些领域从来没有降低过)。
液相和气相，对液相分离，可以用于水溶液 体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有 其他微粒的水溶液体系等。
膜分离过程的推动力有两类： ①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动； ②以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。 一些主要的膜分离过程的推动力 推 动 压力差 电位差 力 膜 过 程