膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級(jí)，依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù)材料的不同，可分為無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜，無(wú)機(jī)膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機(jī)膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。錯(cuò)流膜工藝中各種膜的分離與截留性能以膜的孔徑和截留分子量來(lái)加以區(qū)別，下圖簡(jiǎn)單示意了四種不同的膜分離過程：（箭頭反射表示該物質(zhì)無(wú)法透過膜而被截留）：
微濾（MF） 又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質(zhì)分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類，有機(jī)聚合物有醋酸纖維素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無(wú)機(jī)膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。 對(duì)于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來(lái)表征，通?？讖椒秶?.1～1微米，故微濾膜能對(duì)大直徑的菌體、懸浮固體等進(jìn)行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。
超濾（UF） 是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05um至1000um分子量之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時(shí)，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達(dá)到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
對(duì)于超濾而言，膜的截留特性是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物的截留分子量來(lái)表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對(duì)大分子有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源。
納濾（NF） 是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)， 其截留分子量在80～1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾。基于納濾分離技術(shù)的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
對(duì)于納濾而言，膜的截留特性是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來(lái)表征，通常截留率范圍在60～90%，相應(yīng)截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對(duì)小分子有機(jī)物等與水、無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行。
反滲透（RO） 是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動(dòng)力，而實(shí)現(xiàn)的對(duì)液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無(wú)污染、操作方便運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn) ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節(jié)能、最簡(jiǎn)便的技術(shù).目前已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中首選的水處理技術(shù)。
反滲透的截留對(duì)象是所有的離子，僅讓水透過膜，對(duì)NaCl的截留率在98%以上，出水為無(wú)離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無(wú)離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛。
膜分離的基本工藝原理是較為簡(jiǎn)單的（參見下圖）。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個(gè)出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。在單位時(shí)間（Hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。
膜分離操作基本工藝流程：
由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無(wú)相變化，節(jié)能、體積小、可拆分等特點(diǎn)，使膜廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環(huán)保行業(yè)中。對(duì)不同組成的有機(jī)物，根據(jù)有機(jī)物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達(dá)到最好的膜通量和截留率，進(jìn)而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運(yùn)行成本。
第二部分——膜分離系統(tǒng)應(yīng)用
1、澄清純化技術(shù)——超/微濾膜系統(tǒng)
澄清純化分離所采用的膜主要是超/微濾膜，由于其所能截留的物質(zhì)直徑大小分布范圍廣，被廣泛應(yīng)用于固液分離、大小分子物質(zhì)的分離、脫除色素、產(chǎn)品提純、油水分離等工藝過程中。
超/微濾膜分離可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉(zhuǎn)鼓、離心機(jī)分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。
澄清純化技術(shù)可采用的膜分離組件主要有：陶瓷膜、平板膜、不銹鋼膜、中空纖維膜、卷式膜、管式膜。
采用膜分離澄清純化的優(yōu)點(diǎn)：
1)、可得到絕對(duì)的真溶液，產(chǎn)品穩(wěn)定性好；
2)、過濾分離收率高；
3)、分離效果好，產(chǎn)品質(zhì)量高，運(yùn)行成本低；
4)、縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本；
5)、過程無(wú)需添加化學(xué)藥品、溶媒溶劑，不帶入二次污染物質(zhì)；
6)、操作簡(jiǎn)便，占地面積小，勞動(dòng)力成本低；
7)、可拓展性好，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化擴(kuò)產(chǎn)需求；
8)、設(shè)備可自動(dòng)運(yùn)行，穩(wěn)定性好，維護(hù)方便。
2、濃縮提純技術(shù)——納濾膜系統(tǒng)
膜分離技術(shù)在濃縮提純工藝上主要采用截留分子量在100～1000Dal的納濾膜。納濾膜的主要特點(diǎn)是對(duì)二價(jià)離子、功能性糖類、小分子色素、多肽等物質(zhì)的截留性能高于98%，而對(duì)一些單價(jià)離子、小分子酸堿、醇等有30～50%的透過性能，常被應(yīng)用于溶質(zhì)的分級(jí)、溶液中低分子物質(zhì)的洗脫和離子組分的調(diào)整、溶液體系的濃縮等物質(zhì)的分離、精制、濃縮工藝過程中。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
納濾膜分離技術(shù)常被用于取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸發(fā)、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮、中和等工藝過程。
濃縮提純技術(shù)可采用的膜組件主要有：卷式膜、管式膜。
采用納濾膜分離技術(shù)濃縮提純的優(yōu)點(diǎn)：
1)、能耗極低，節(jié)省濃縮過程成本；
2)、過程無(wú)化學(xué)反應(yīng)、無(wú)相變化，不帶入其他雜質(zhì)及造成產(chǎn)品的分解變性；
3)、在常溫下達(dá)到濃縮提純目的，不造成有效成分的破壞，工藝過程收率高；
4)、可完全脫除產(chǎn)品的鹽分，減少產(chǎn)品灰分，提高產(chǎn)品純度；
5)、可回收溶液中的酸、堿、醇等物質(zhì)；
6)、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，占地面積?。?/p>
7)、操作簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，穩(wěn)定性好，維護(hù)方便。
第三部分——行業(yè)應(yīng)用
1、制藥行業(yè)
●生物發(fā)酵液過濾除菌及下游分離純化精制
●樹脂解析液的濃縮及解析劑回收
●農(nóng)藥水劑、粉劑的生產(chǎn)應(yīng)用
●中藥浸提液過濾除雜及濃縮
●中藥浸膏生產(chǎn)應(yīng)用
●合成藥、原料藥、中間體等的脫鹽濃縮
●結(jié)晶母液回收
二、食品行業(yè)
●乳清廢水處理
●乳制品生產(chǎn)加工應(yīng)用
●果汁澄清脫色
●食品添加劑純化濃縮
●茶飲料澄清濃縮
●啤酒、葡萄酒、黃酒的精制加工
●天然色素提取液的除雜及濃縮
●氨基酸發(fā)酵液過濾澄清及精制
三、染料化工和助劑
水溶性染料反應(yīng)液的脫鹽濃縮
●染料鹽析母液廢水回收
四、淀粉糖品
●糖液分離純化及濃縮
●果葡糖漿色普分離純化
●糖醇色普分離純化
●單糖、低聚糖及多糖的分離純化及濃縮
五、環(huán)保及水處理領(lǐng)域
●紡織、染整、印染廢水處理及回用
●電鍍工業(yè)廢水零排放及資源回收
●礦山及冶金廢水處理回收
●淀粉廢水處理
●造紙廢水木質(zhì)素回收及廢水處理
●電泳漆廢水涂料回收
●酸、堿廢水處理回收
●市政污水的處理及回用
●洗車水、桑拿水、游泳池水、洗浴廢水等循環(huán)處理
●工業(yè)生產(chǎn)所用的各類軟化水、純水、超純水制備
六、生物技術(shù)
●生物蛋白、多肽、酶制劑等酵液過濾澄清及精制
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