第十一章膜分离技术

尺寸大小（nm） 103 ~104 300~104 100~103 30~300 2~10 2~10 2~10 0.6~1.2 0.8~1.0 0.4~0.8 0.2~0.4
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膜分离技术原理
透 膜
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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
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常用膜分类
■美国CUNO(坤诺2.88亿美元) ■加拿大Zenon Environmental中国奥运污水处理
■菲律宾Ionics公司
■法国Veolia(威立雅)
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国内公司

天津膜天膜工程技术公司(PVDF膜-聚偏氟乙烯)
与香港华益集团合资960万美元建造中空纤维膜生产基地，膜生产能力达 100万m2/y，膜装置生产能力达到10万套，销售额1.5亿人民币。
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（4）空气过滤

（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） 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

多孔膜（微孔膜） 均质膜
1-1000nm孔膜,氧化硅（铝），微滤超滤 反渗透；水净化、除菌、血液净化 结构致密，渗透系数低，橡胶膜，气调保鲜
复合膜，由极薄的活化层（10nm）和多孔支撑层 (150nm)组成，醋酸纤维素，聚酰胺和聚砜。 类同离子交换树脂 由表面活性剂、添加剂和溶剂组成


非对称膜
Ô O2 ¹ Ó Ì Ô Ë ± GS ¤ ² ß Ë ¡ ñ Ô ¿ ¿ ED Æ · Ë ¿ © © Ô ¤ ¨ ¢ Ô Ü ü ¾ ¿ º ²Ë ¿ ³ µ ± GS ¿ ® ¼ ¤¿ Ê È ß ½ ¿ ³ É PH µ Ì ¶ ± UF ¤ È õ ­ ¿ ¿ Ä ô û û ¹ ¿ º Õ Á Ê ² ± ED ¤ ¿ FT ¿ ³ Ö ± Ó ¶ Ä · ¤° ¾ ¿ À ­ è Á RO Â Ê ²²³ ¸ å ° ¸ ¨¿ ø ¾ Ú « Æ Ö ë ¿ Ó Ó È Ó ²» ± FT ¿ ¸ ° Á ¤Ó ¥ ÷ PVAP ³Ö Ä · µ Ì ¹ °¾ è Á È Ë º Ä ª ø ´ ¾ ¿ º ¼ Ë Å Ó ± MF ¤ ¿ ¾ Ú Ç » ø Ö ë ¿ Ó Ó Ì ± Á ²» ± FT ¿ ¸ ° Á ¤Ó ¥ ÷ ´ Û ¹ ¿ º É Ã ± ED ¤ ¿ Û ¬ ´ Û ¹ ¿ · ¼ º É Ã ± MF ¿ ³· ¤é þ RO ± Ê ² ¿ û ¹
1831，英，I.V.Milehell,发现气体能透过橡胶膜； 1855，Fick,将陶瓷管浸入硝酸纤维素，制成超滤半透膜； 1861，Thomas Graham,膜法从多糖及蛋白中除无机盐； 1907，Bechhold,报告了纳滤膜； 1930，法国，商品化硝酸纤维素膜。
■直至50年代末六十年代初，制膜技术突破，膜技术飞速发展。
90年代渗透汽化。
此外,以膜为基础的其它新型分离过程(膜溶剂萃取\膜气体吸收\ 膜蒸馏\膜反应器)，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程, 也日益得到重视和发展。
已形成很大的产业门类
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国外公司
■美国颇尔(pall);
■ Millipore（密理博）跨国公司, 1954 年，总部美国麻省;
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(2)膜分类 按功能分 反应型：控制反应物的输入或生成物的输出 分离型：以分离为目的 按来源分 天然型：天然物质改性或再生而成 合成型：无机膜、有机膜、无机-有机复合膜
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2、膜分离技术原理 ◆膜分离定义:
利用膜的选择性（孔径大小），以膜两侧 存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分 透过膜的迁移率不同而实现分离的技术。
如何选择? 成分 尺寸
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溶液溶质尺寸性质
细菌、灰尘 病毒、生物 小分子、盐、 水分 大分子 离子 子 200nm~0. 2μm
酵母、霉菌、 动植物细胞、 固形物
5、膜分类及性质
(1)膜定义
膜还没有一个精确完整的定义。一种通用的广义上的定义 是“膜”是两相之间的不连续区间。 该定义重点强调“膜”是有一定三维结构的隔层，以与区 别通常所说的“相界面”， 即两互不相溶液体之间的相界面。 气液界面；气固界面；液液界面。照这个定义，膜可分为固相、
液相和气相。
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离子交换膜

液膜
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6、膜的应用
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（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 （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
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（3）制药/生物工程





抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的澄清除菌过滤 抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白剔除 酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除 抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋白质的纯化与浓缩 中成药、保健品口服液的澄清除菌过滤 动物血浆、血清的浓缩精制 其他相关的脱盐浓缩、澄清除菌、蛋白剔除、细胞收集等分离过程 喷雾干燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收 电池厂金属镉、氧化铅粉尘的收集 粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳粉、水泥、碳酸钙的回收 包装过程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收 干燥过程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收 合成氨尾气中氢气的回收利用
1950 W.Juda 制出选择透过性能的离子交换膜，奠定电渗析实用化基础。 1960洛布(Loeb)和索里拉金(Souriringan)首次研制成非对称反渗透膜，膜分 离技术发展中重要突破，大规模工业化应用时代。
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■至50年代后，每10年就有一项新技术获得工业应用 50年代微滤和离子交换膜\电渗析 60年代反渗透； 70年代超滤和液膜； 80年代气体分离； 率先应用；
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３、膜分离技术分类
膜分离技术
固膜分离技术 液膜分离技术
渗 透
反 渗 透
超 滤
超 渗 滤 析
电 渗 析
液 膜
固 定 液 膜
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4、膜技术特点
★ 处理效率高，设备易于放大； ★ 可在室温或低温下操作，适宜于热敏感 物质分离浓缩；
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É ò ° Ë
É â º Ç
¾ Ö ± ² 201 187 184 182 180 179 167 164 151 151 138 137 135 132 129 122 120 112 111
É ò ° Ë
É â º Ç
¾ Ö ± ² 102 99 91 90 86 86 84 80 77 70 69 68 62 58 55 51 39 38 31
第11章 膜分离技术
主要内容
一、概述 1、膜技术发展简况 2、膜分离技术原理 3、膜分离技术分类 4、膜技术特点 5、膜分类及性质 6、膜的应用 7、膜材料
二 典型的膜分离技术
一、概述>>1、膜技术发展简况
■1748年，Abble Nelkt 猪膀胱膜渗透分离，首次揭示膜分离现象； ■然而认识到膜的功能并用于为人类服务，却经历了200多年的漫 长过程。

中蓝膜技术有限公司
母公司中国蓝星集团公司,通过收购、兼并和大规模的建设开发，在杭州、上 海、北京和大连建设反渗透和超滤膜及膜壳和工程设备生产基地，与陶氏化 学、zenon和香港霍氏集团等国际企业建立技术、资金和市场合作，在短期内 建成集生产、开发和工程建设为一体的膜工业队伍。

浙大凯华膜公司(PP-聚丙烯) 无机膜--南京工业大学膜科学技术研究所、中国科技大学。
★ 化学与机械强度最小，减少失活；
★ 无相转变，省能； ★ 选择性好，可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的； ★ 选择合适膜与操作参数，可得到较高回收率； ★ 系统可密闭循环，防止外来污染；
★ 不外加化学物，透过液（酸、碱或盐溶液）可循环使用， 降低了成本，并减少对环境的污染。
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2μm-1mm
0.2-2μm
<200nm
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组 份 酵母和真菌 细 菌 胶 体 病 毒 蛋 白 质 多 糖 酶 抗 体 单 糖 有 机 酸 无机 离 子
分子量（D）
104~106 104~106 104~106 300~103 200~400 100~500 10~100
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