膜工程在未来新能源发展中的应用

膜工程在未来新能源发展中的应用
学号1013207050 姓名周阿洋
现代膜分离技术是利用天然或人工合成的，具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差作为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的技术。

作为一门相对较新的分离技术，膜技术具有高效、节能、过程易控制、操作方便、环境友好、便于放大与集成等优点。

膜技术是多学科交叉的产物，也是化学工程学科一个新的增长点。

膜及膜技术的研究进展推动了耦合技术的发展，将膜过程与传统的分离过程或反应过程结合起来，形成新的耦合膜过程，如膜萃取过程、膜蒸馏过程、膜吸收过程、渗透汽化过程、膜生物反应过程，已经成为过程耦合技术的发展方向之一，也为膜技术的广泛应用提供了全新的平台。

纳滤膜的分离机理主要是膜孔的筛分作用以及膜表面的荷电性，它的出现弥补了反渗透和超滤之间的空白，具有操作压力低、通量高、对二价离子以及低分子量（200～1000Dalton）物质截留率高等特点，因此其应用日渐广泛。

目前，纳滤膜在工业上的应用大多数情况下还是限于水体系中的物质分离。

一个基于纳滤膜用于分离和纯化有机介质的巨大的市场是可以预见的[1]。

1、海水淡化
海水淡化方法有蒸馏法和膜法：蒸馏法能耗大，操作成本高；反渗透法已被广泛运用于淡水生产中，但是反渗透法的操作压力较高以及膜组件污染问题会影响膜的寿命；纳滤膜法操作压力低，能耗低，符合未来海水淡化发展的趋势，但膜通量的高低和纳滤膜对NaCl 截留
率的大小影响纳滤膜淡化海水的效率。

水电联产、热膜联产等多种技术集成的海水淡化技术能提高海水淡化效率，降低能耗。

可以预测未来提高海水淡化效率两种方法：(1)发展具有抗污染性强、高膜通量和高NaCl 截留率特性的膜淡化海水技术；(2)作为资源的最有效整合方式，集成海水淡化技术将是未来海水淡化技术发展的趋势。

2、医药行业应用：
SRNF可以应用在在药物合成的反应过程中，也可在医药合成的后处理过程中应用。

SRNF可用于药物的提纯和分离[2]、微流体的净化、溶剂交换、手性分离[3]和溶剂提纯等。

在涉及到分离热敏性的化合物时，SRNF比传统的蒸馏法相比更有优势。

（a）净化活性药物成分。

（b）有效地去除杂质，包括遗传毒性和致癌性杂质和手性化合物分离[3,7]；
（C）减少能源消耗和回收溶剂[4]。

3、催化剂回收：
对很多均相催化剂面言，从催化剂中提取反应产物一直都是难题。

通常均相催化剂的分子量比较大(MW>450 Da)而反应产物的分子量比较小，所以SRNF可以用于分离催化剂[5]。

4、食品工业
（a）安全绿色地提取油组分如植物油和正己烷分离；（b）氨基酸合成；（c）植物中活性物质提纯。

5、石化行业：
炼油工业是能源密集型，分离技术的使用很频繁。

经常有大量
的有机溶剂的浪费，而大型的膜分离系统可以有效地减少浪费。

6、纳滤膜生化反应器
膜生化反应器即将膜和生化反应器耦合在一起反应产物通过膜分离不断取出反应底物被截留在反应器中R.Jeantet 等将纳滤膜与生化反应器耦合用于乳酸的半连续生产乳酸被不断地从反应器中移出[6] 。

7、空气能量回收
采用高分子复合膜可避免目前采用全热交换膜引起的有害气体阻隔性能差、无自身的抗菌防霉性能、制造工艺复杂、成本高等问题[7]。

参考文献
1.Xi Quan Cheng, Yong Ling Zhang, Zhen Xing Wang, Zhan Hu Guo, Yong Ping Bai, Lu Shao, Advances in Polymer Technology. V ol. 00, No. 0, 2014, DOI 10.1002/adv.21455, 2014
2.Dominic Ormerod, Bram Sledsens, Griet Vercammen, Dennis Van Gool, Thierry Linsen,Anita Buekenhoudt, Bas Bongers, Demonstration of purification of a pharmaceutical intermediate via organic solvent nanofiltration in the presence of acid. Separation and Purification Technology 115 (2013) 158–162
3.György Székely, Joao Bandarra, William Heggiea, Börje Sellergren, Frederico Castelo Ferreira, Organic solvent nanofiltration: A platform for removal of genotoxins from active pharmaceutical ingredients, Journal of Membrane Science. 381 (2011) 21–33
4.Lloyd S. White, Development of large-scale applications in organic solvent nanofiltration and pervaporation for chemical and refining processes. Journal of Membrane Science . 286 (2006) 26–35
5.Dirk Schoeps, V olodymyr Sashuk, Katrin Ebert, Herbert Plenio,Solvent-Resistant Nanofiltration of Enlarged (NHC)Pd(allyl)Cl Complexes for Cross-Coupling Reactions, Organometallics 2009, 28, 3922–3927
6.R. Jeantet, J. L. Maubois, P. Boyaval, Semicontinuous production of lactic acid in a bioreactor coupled with nanofiltration membranes. Enzyme and Microbial Technology. 19:614-619, 1996
7.Li-Zhi Zhang, Si-Min Huang, Coupled heat and mass transfer in a counter flow hollow fiber membrane module for air humidification, International Journal of Heat and Mass Transfer, 54 (2011) 1055–1063。