综述：高分子膜分离技术.
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种用于分离混合物的重要技术手段，广泛应用于饮用水处理、废水处理、生物制药等领域。
本文将对膜分离技术的原理、应用和发展进行详细介绍。
一、膜分离技术的原理膜分离技术利用选择性透过性的膜将混合物分离成两个或多个组分。
膜的选择性透过性是通过材料的物理和化学性质以及膜表面的特性来实现的。
常用的膜材料包括有机膜和无机膜。
1. 有机膜有机膜是以有机高分子材料为基础制成的膜，常见的有机膜包括聚醚酯膜、聚丙烯膜和聚乙烯膜等。
这些有机膜具有较好的弹性和韧性，适用于分离溶液中的有机物、溶剂或气体。
2. 无机膜无机膜是由陶瓷、金属等无机材料制成的膜，具有良好的化学稳定性和耐高温性。
无机膜适用于分离溶液中的无机盐、重金属离子以及高温下的气体分离。
膜分离技术的原理包括压力驱动、浓度差驱动和电场驱动等。
其中，压力驱动是最常用的膜分离方式。
通过施加压力，使溶液在膜上形成一定的压差，从而使溶质通过膜的选择性孔隙进入膜的另一侧，而溶剂则随之透过膜。
通过调节压力大小可以实现对溶质的分离。
二、膜分离技术的应用膜分离技术具有广泛的应用领域，如下列举几个常见的应用。
1. 饮用水处理膜分离技术可以有效地去除水中的悬浮物、细菌、病毒等有害物质，提高水的品质，保障人们的健康。
常见的饮用水处理工艺包括超滤、纳滤和反渗透等。
2. 废水处理膜分离技术可以将废水中的有机物、重金属离子、油脂等有害物质与水分离，使废水得到净化和回收利用。
废水处理中常采用的膜分离工艺有微滤、超滤和纳滤等。
3. 生物制药膜分离技术可以实现生物制药过程中的精细分离和纯化。
例如，在细胞培养过程中，可以通过膜分离技术将细胞和培养液分离，提取目标产物，保证产品的纯度和品质。
4. 气体分离膜分离技术在气体分离中也具有重要应用。
例如，可以利用膜分离技术将混合气体中的氮气与氧气分离，达到制取高纯度氧气的目的。
三、膜分离技术的发展随着科学技术的不断进步，膜分离技术也在不断发展和完善。
高分子膜分离材料要点
高分子膜分离材料要点引言高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，被广泛应用于水处理、气体分离、生物医药等领域。
本文将介绍高分子膜分离材料的要点，包括材料选择、膜结构设计和性能优化等方面。
材料选择高分子膜分离材料的选择对于分离效果至关重要。
常用的高分子材料包括聚醚砜（PES）、聚丙烯（PP）、聚醋酸乙烯（EVA）等。
选择材料时需要考虑以下因素：1.分离性能：材料应具有良好的分离性能，包括高通量、高分离因子和较低的渗透压。
2.化学稳定性：材料应在分离过程中具有良好的化学稳定性，可以耐受不同的化学药品和温度。
3.机械性能：材料应具有足够的机械强度，以确保膜在操作过程中不会破裂或变形。
膜结构设计高分子膜分离材料的结构设计对于分离性能和稳定性同样至关重要。
以下是一些常见的结构设计要点：1.孔径分布：膜的孔径分布应合理控制，以满足特定的分离要求。
孔径太小会导致通量降低，孔径太大则无法实现有效的分离。
2.膜厚度：膜的厚度应适当选择，通常较薄的膜具有较高的通量，但较厚的膜能够提供更好的机械强度。
3.支撑层：支撑层可以增强膜的机械强度和稳定性，同时减少膜的变形和破裂风险。
常见的支撑层材料包括聚酰胺、聚酰胺亚胺等。
性能优化为了进一步提高高分子膜分离材料的性能，可以考虑以下方面的优化：1.表面修饰：通过表面修饰可以改变膜的亲水性或疏水性，提高膜的抗粘附性能和选择性。
2.添加填料：添加适当的填料可以改变膜的孔径分布和通量，提高膜的分离性能。
3.模块化设计：将多个膜堆叠起来形成模块化结构，可以增加分离面积，提高通量和分离效果。
高分子膜分离材料是一种重要的分离技术，材料选择、膜结构设计和性能优化是关键要点。
在实际应用中，根据具体的分离要求和条件选择合适的高分子材料，并进行合理的膜结构设计和性能优化，能够提高分离效果和稳定性，广泛应用于各个领域。
膜分离技术综述
膜分离技术综述一膜分离技术是近三十多年来发展起来的高新技术，是多学科交*的产物，亦是化学工程学科发展新的增长点。
它与传统的分离方法比较，具有如下明显的优点：1.高效：由于膜具有选择性，它能有选择性地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过。
选择合适的膜，可以有效地进行物质的分离，提纯和浓缩；2.节能：多数膜分离过程在常温下*作，被分离物质不发生相变, 是一种低能耗，低成本的单元*作；3.过程简单、容易*作和控制；4.不污染环境。
由于这些优点、使膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，已广泛有效地应用于石油化工、生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域，形成了独立的新兴技术产业。
目前，世界膜市场以每年递增14～30％速度发展，它不仅自身形成了每年约百亿美元的产值，而且有力地促进了社会、经济及科技的发展。
特别是，它的应用与节能、环境保护以及水资源的再生有密切的关系，因此在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下，膜分离技术得到世界各国的普遍重视，欧、美、日等发达国家投巨资立专项进行开发研究，已取得在此领域的领先地位。
我国在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”以及863、973计划中均列为重点项目，给予支持。
关于发展膜分离技术的重要性，美国官方的文件说，“18世纪电器改变了整个工业过程，而20世纪膜技术改变了整个面貌”。
1987年日本东京召开的国际膜与膜过程会议上，曾将“21世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题进行深入讨论，与会的专家一致认为，膜技术将是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。
世界著名的化工与膜专家，美国国家工程院院士、北美膜学会主席黎念之博士(我校化工系兼职教授)在1994年应邀访问我国时说“要想发展化工就必须发展膜技术”。
国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。
可见，发展膜分离技术对于学科建设和经济发展均具有重要而深远的意义。
膜分离技术
螺旋卷式膜组件2
工作：膜组件装进圆柱形压力容器，构
成一个螺旋卷式膜组件，原料从一端进 入组件，沿轴向流动，在驱动力作用下， 易透过也沿径向渗透通过膜至中心管， 另一端为渗余液。
应用：反渗透、超滤、气体分离。
螺旋卷式膜组件3
特点：
结构紧凑——单位体积内膜的有效面积大； 制作工艺相对简单； 安装、操作比较方便； 适合于低流速、低压操作； 对原料前处理要求高——膜一旦被污染，不 易清洗。
膜分离在制药工业中的应用2
内蒙古中润制药有限公司利用膜分离技 术回收6-APA结晶母液。
采用EA技术于常温常压下回收母液中的溶剂， 脱出溶剂的母液经纳滤膜浓缩，结晶重新获 得6-APA晶体。 通量比反渗透膜提高30%， 6-APA浓缩程度 也可提高一倍，大大降低了投资及运行成本。
膜分离在制药工业中的应用3
主要应用于超滤、微滤、反渗透、渗透 气化和电渗析。
圆管式膜组件1
在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上半 透膜而得到的圆管形分离膜。
下图所示，为膜刮制在多孔支撑管的内 侧，原料液被泵送至管内，渗透液经半 透膜后，通过多孔支撑管排出，浓缩液 从管子另一端排出。
能使滤液被渗透通过， 则需在支撑管和膜之间安装一层很薄的多孔 纤维网，帮助滤液向支撑管上的孔眼横向传 递，同时对膜提供必要的支撑作用。
特点：流动状态好；容易清洗；设备和
操作费用高；膜装填密度大。
用于：超滤、微滤和单级反渗透。
螺旋卷式膜组件1
由中间是多孔支撑材料，两边是膜的双 层结构装配而成。
其中三个边沿被密封而粘结成膜袋状，另一 个开放的边沿与一根多孔中心透过液收集管 连接，在膜袋外部的原料液侧再垫一层网眼 形间隔材料（隔网），也就是膜-多孔支撑 材料-膜-隔网依次叠合。绕中心透过液收集 管紧密地卷在一起，形成一个膜卷。
第五章 高分子分离膜与膜分离技术
5.2.1 多孔膜的分离机理
• 多孔膜的分离机理主要是筛分原理, 依膜表面平均孔径的 大小而区分为微滤(0.1-10µm)、超滤(2-100nm)、纳滤 (0.5-5nm),以截留水和非水溶液中不同尺寸的溶质分子。
• 多孔膜表面的孔径有一定的分布，一般来说, 分离膜的平 均孔径要小于被截留的溶质分子的分子尺寸。 这是由于 亲水性的多孔膜表面吸附有活动性、 相对较小的水分子 层而使有数孔径相应变小, 这种效应孔径愈小愈显著。
聚合物
溶剂
添加剂
均质制膜液
流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维
蒸出部分溶剂
凝固液浸渍
水洗
后处理
非对称膜
L—S法制备分离膜工艺流程框图
将制膜材料用溶剂形 成均相制膜液，在模具中 流涎成薄层，然后控制温 度和湿度，使溶液缓缓蒸 发，经过相转化就形成了 由液相转化为固相的膜。
复合制膜工艺：
多孔支持膜 涂覆
• 多孔膜主要用于混合物水溶液的分离,如渗析 (Dialysis,D)、微滤Microfiltration,MF)、超滤 (Ultrafiltration,UF)、纳滤(Nanofiltration,NF)和亲 和膜 (Affinity membrane,AfM)等;
• 致密膜用于电渗析(Electrodialysis, ED)、逆渗透 (Reverse osmosis,RO)、气体分离(Gas separation,GS)、 渗透汽化(Pervaporation, PV)、蒸气渗透(Vapor permeation,VP)等过程。
形成超薄膜的溶液
交联
交联剂
加热
形成超薄膜
亲水性高分子溶液的涂覆
复合膜
复合制膜工艺流程框图
膜分离技术的原理和优势
膜分离技术的原理和优势膜分离技术是一种基于物质分子在膜上传输的原理，实现物质分离和纯化的一种分离技术。
它通过利用特殊的膜材料和膜结构，将混合物分离成不同组分，达到纯化和提纯的目的。
膜分离技术具有许多优势，广泛应用于水处理、生物医药、食品饮料、化工等领域。
膜分离技术的原理是依靠膜的选择性渗透性，即不同物质在膜上的传递速率不同，从而实现物质的分离。
膜分离技术主要包括压力驱动膜分离和浓度差驱动膜分离两种方式。
压力驱动膜分离是指通过施加压力使混合物在膜上通过，根据物质在膜上渗透的速率不同实现物质的分离。
常见的压力驱动膜分离技术有超滤、微滤、纳滤和逆渗透等。
超滤膜适用于分离高分子物质和胶体颗粒，微滤膜适用于分离细菌和微生物，纳滤膜适用于分离溶液中的溶质和溶剂，逆渗透膜适用于分离溶液中的溶质和溶剂。
浓度差驱动膜分离是指通过利用浓度差产生的渗透压差，使溶质从低浓度侧通过膜向高浓度侧移动，从而实现物质的分离。
常见的浓度差驱动膜分离技术有电渗析、气体分离和渗透汽化等。
电渗析是指通过施加电场，利用离子在电场中的迁移，实现溶质的分离。
气体分离是指利用气体在膜上的渗透速率不同，实现气体的分离。
渗透汽化是指将溶液加热至渗透汽化温度，使溶剂蒸发，从而实现溶质的分离。
膜分离技术具有许多优势，主要体现在以下几个方面：1. 高效节能：膜分离技术相对于传统的分离技术，如蒸馏、萃取等，具有能耗低、操作简单、占地面积小的特点。
相比于传统的热分离过程，膜分离技术不需要加热和冷却，大大减少了能源消耗。
2. 分离效果好：膜分离技术可以根据不同物质在膜上的传递速率不同，实现对混合物的精确分离。
膜的选择性渗透性可以通过选择不同的膜材料和调整操作条件来实现，具有很高的灵活性。
3. 操作简单方便：膜分离技术的操作相对简单，不需要复杂的设备和大量的化学药剂。
膜分离装置结构紧凑，体积小，适应性强，可灵活应用于不同的工艺流程。
4. 适用范围广：膜分离技术可以应用于各种领域，如水处理、生物医药、食品饮料、化工等。
高分子分离膜
超滤膜：不对称膜，形式有平板式、卷式、管式和中空纤维状等。
表面活性层：致密光滑，厚度，细孔孔径小于10nm
超滤 膜
过渡层：细孔大于10nm，厚度1-10μm
支撑层：厚度50-250μm，孔径大于10nm。起支撑作用，提高机械强度
性能主要取决于表面活性层和过渡层
超滤膜技术应用
超滤技术主要用于含分子量500-500,000的微粒溶液的分离，是目前应用最广的膜分离过程之一，应用领域涉及化 工、食品、医药、生化
3.4 高分子分离膜的制备方法
膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能差别很大。 合理的、先进的制膜工艺是制造优良性能分离膜的重要保证。
制备方法
烧结法 拉伸法 径迹刻蚀法 相转化法 复合膜化法
多孔膜 最实用
1. 烧结法
将聚合物的微粒通过烧结形成多孔膜
聚合物的微粒
微孔膜的缺点： 颗粒容量较小，易被堵塞
微滤的应用
微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和除菌等。 微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的富集器，从而进行微粒和细菌含量的测定。 气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等；溶液和水中存在的微小固体颗粒和微生 物，都可借助微孔膜去除。
实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。
日本： 纤维素酯类膜：53％， 聚砜膜：33.3％， 聚酰胺膜：11.7％， 其他：2％
材料
纤维 素
二醋酸纤维素 (CDA)、三醋酸纤维素 (CTA)、硝化 纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素 (EC)等。
特点
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种重要的分离技术，通过膜将混合物中不同分子大小、形状、电荷和极性等特性的物质分离出来。
它广泛应用于各种领域，如环境保护、医药制造、食品加工、化学工业和电子行业等。
本文将介绍膜分离技术的工作原理、分类和应用，并探讨其未来的发展前景。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术利用膜作为分离介质，将混合物分离成两个或更多的组分，其中其中至少有一种组分通过膜而另一种组分不直接通过。
根据膜分离的机制可以分为以下三种类型：1、压力驱动膜分离技术压力驱动膜分离技术是指通过施加压力将混合物推动到膜上，以实现分离的技术。
膜的孔径大小、膜的材质和压力差均会影响分离效果。
该技术主要包括超滤、逆渗透和微滤等。
超滤是指利用孔径大小在10-100纳米的超滤膜去除溶液中的高分子物质。
逆渗透是利用高压驱动水通过0.1纳米左右的逆渗透膜，将混合物中的水增量分离出来，这是制取纯水的主要技术之一。
微滤是利用孔径在0.1-10微米的微滤膜去除悬浮物、细菌和微生物等。
2、电力驱动膜分离技术电力驱动膜分离技术是利用电场将混合物推动到膜上，实现分离的技术。
例如电渗析技术是利用电场和离子之间的电荷作用，将含有离子的溶液通过电场驱动到离子交换膜中，使得原来溶液中的阴离子和阳离子在两侧集中，最终通过两个极板分别收集。
3、扩散驱动膜分离技术扩散驱动膜分离技术是指利用分子间的扩散速率的大小差异，将混合物中的混合物分离的技术。
例如气体分离、液体浓缩和溶液析出等。
二、膜分离技术的分类根据膜的性质和分离机制的不同，可以将膜分离技术分为以下几种类型：1、纳滤技术纳滤技术是利用孔径在10-100纳米的纳滤膜，将分子大小在10-100纳米之间的物质分离出来。
纳滤技术主要应用于制备高分子材料、微电子器件制造和水处理等领域中。
2、超滤技术超滤技术是利用孔径在0.01-0.1微米之间的超滤膜，将分子大小在1000道100万道之间的物质分离出来。
超滤技术主要应用于蛋白质提取、水处理、生物制品制备和废水处理等领域中。
膜分离技术
高速发展的膜分离技术膜分离技术起步于本世纪六十年代，至今不过三十多年，但由于它具有分离过程无相态变化，基本在常温下进行，特别适用对热敏感物质的分离过程属物理变化或物化变化，分离范围可以从小分子到大分子；从细菌到病毒；从蛋白质、胶体到多糖；分离过程仅仅是简单的加压输送，易自控、占地面积小等特点，特别是与其它如蒸馏、冷冻、萃取等分离方法比较，节能效果显著，因此受到各工业发达国家的高度重视。
不少国家把膜分离技术纳入国家计划和关键技术。
１９９１年世界膜市场总产值约１９.４１亿美元，膜装置产值约８０～９０亿美元，１９９６年估计膜产值达３０亿、膜装置产值可达１３０～１４０亿美元，如果进一步推算到膜工程，产值将比膜装置增进３～５倍，由此而带来巨大的经济效益。
我国膜技术研究起步于１９６６年，７０年代末开始步入工业化，并不断扩大研究应用领域，目前已形成一支相当规模的膜及膜应用技术的研究队伍和膜产业基地。
１９９６年估算，膜分离技术产业，总产值约３.５～４亿人民币，与国家市场相比仍然有很大差距。
与国际市场的差距主要在于：一是对膜技术这一高新技术的认识，二是膜技术推广应用领域亟待进一步扩大，并建立相应的示范工程，三是面临一些国外膜及膜装置，膜工程的大企业进入我国，以独资或合资企业形式加大竞争，四是国内膜技术膜产品质量、品种与国外尚存在较大差距。
从总体水平上约落后发达国家５～１０年。
当前膜分离技术的应用几乎涉及到国民经济各生产、研究部门以及国防建设领域，其中主要有利用反渗透过滤及微孔过滤技术进行海水、苦咸水的脱盐淡化、低盐度水、自来水的脱盐、纯化、无菌化及制备微电子工业所需的纯水、高纯水，医药工业的精制无菌水、注射用水，食品工业用的无菌水、软化水、锅炉用软化水，化学工业及分析化验室所需纯水高纯水等。
在医疗、医药领域用于疫苗的浓缩与纯化，菌体的去除，分类与化验。
中草药口服液的澄明与无菌化，中药针剂的制备、抗生素的浓缩与精制，肝腹水的去除等。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是一种新型高效、精密分离技术，它是材料科学与介质分离技术的交叉结合，具有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，尤其在食品、医药、生化领域发展迅猛。
据统计，膜销售每年以10%~20%的速度增长，而最大的市场为生物医药市场。
一膜分离技术1.1原理膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术，其中在食品、药学工业中常用的有微滤、超滤和反渗透种。
1.2特点膜分离技术具有如下特点, （1）膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2）膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。
（3）膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；（4）膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便。
1.3分类超滤的截留相对分子质量在1000~10000之间，选择某一截留相对分子质量的膜可以将杂质与目标产物分离。
超滤技术在生化产品分离中应用最早、最为成熟，已广泛应用于各种生物制品的分离、浓缩。
纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200~1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。
纳滤可以采用两种方式提取抗生素，一是用溶剂萃取抗生素后，萃取液用纳滤浓缩，可改善操作环境；二是对未经萃取的抗生素发酵液进行纳滤浓缩，除去水和无机盐，再用萃取剂萃取，可减少萃取剂用量。
微滤是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05~10um 之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。
高分子材料的膜分离性能与应用
高分子材料的膜分离性能与应用一、引言高分子材料是一类具有特殊结构和性质的化合物，广泛应用于日常生活和工业领域。
其中，高分子膜材料因其独特的分离性能受到了人们的广泛关注。
本文将探讨高分子膜材料的膜分离性能与应用，并进行分类和分析。
二、高分子材料的膜分离性能1.渗透性能高分子膜材料的渗透性能是评价其膜分离性能的重要指标之一。
渗透性能取决于高分子膜材料的孔隙结构和空间分布。
具有高孔隙率和合适孔径分布的膜材料，可实现溶剂和溶质的选择性渗透，从而实现分离作用。
2.选择性高分子膜材料的选择性是指该材料对不同溶剂或溶质的选择性渗透能力。
不同的高分子材料对不同的分子具有不同的选择性，如对有机物的选择性、离子的选择性等。
通过调节高分子材料的结构和成分，可以实现对目标组分的高选择性分离。
3.热稳定性高分子膜材料在分离过程中需要承受一定的温度和压力，因此其热稳定性也是一个重要的性能指标。
热稳定性不仅影响膜材料的使用寿命，还关系到其分离效果和稳定性。
提高高分子膜材料的热稳定性可以通过添加稳定剂、优化材料的组成和结构等方式来实现。
三、高分子材料膜分离应用的分类根据不同的分离机制，高分子材料膜分离应用可分为以下几类。
1.微滤分离微滤分离主要通过高分子膜材料的孔径，对不同粒径的微粒进行筛分。
其应用范围广泛，包括饮用水净化、食品加工、医药领域等。
高分子材料微滤膜能够有效去除悬浮固体、胶体和大分子物质等。
2.超滤分离超滤分离是利用高分子膜材料的分子筛效应，将溶液中的低分子物质、胶体颗粒等分离出来。
超滤膜广泛应用于饮用水净化、废水处理、制药工业等领域，具有高选择性和高通量的特点。
3.逆渗透分离逆渗透分离是指利用高分子逆渗透膜对水和溶质进行分离。
逆渗透膜对水分子具有高渗透性，但对大分子溶质具有较高的拒绝性。
逆渗透分离广泛应用于海水淡化、工业废水处理、饮用水净化等领域。
4.气体分离高分子膜材料在气体分离领域也有广泛应用。
例如，聚醚酯膜被广泛用于二氧化碳的分离，用于酸性气体和碱性气体的分离。
膜分离技术在制药和化学工业中的应用
膜分离技术在制药和化学工业中的应用随着科学技术的发展和工业化程度的提高，人们对于高效、环保、低成本的工业生产方式的需求日益增加。
膜分离技术是一种采用高分子膜作为分离界面，利用溶质的差异性从混合溶液中进行分离的技术。
它具有结构简单、容易控制和操作、不需要高能耗的特点，因此被广泛应用于制药和化学工业。
一、膜分离技术在制药工业中的应用在制药工业中，膜分离技术主要被用于制备纯度高、活性好的药物成分。
例如，常用的超滤膜可以将药物中的蛋白质、多肽等高分子物质从溶液中分离出来，从而提高药品的纯度和疗效。
此外，反渗透膜还可以用于制备无菌注射液、口服制剂等高品质的制剂。
膜分离技术还可以应用于药物分子的纯化、浓缩和分离等一系列过程。
二、膜分离技术在化学工业中的应用在化学工业中，膜分离技术具有广泛的应用。
其中，最为常见的是膜过滤、膜萃取和膜透析。
膜过滤可以用于分离反应物和产物中的悬浮物、固体颗粒等，从而提高反应的效率和纯度。
膜萃取则主要应用于化学热力学分离、溶液提纯、有机合成等场合，可以有效地将溶液中的目标分子与其他组分分离出来。
膜透析则常用于分离生物领域中的蛋白质、酶等大分子物质。
在工业生产中，膜分离技术可用于提高化工反应的选择性、减少污染物排放、提高产物收率等。
例如，纳滤技术可以用于微量控制、无菌处理和废物净化等方面，而反渗透技术则可以用于制备高纯度的化学品、水处理等方面。
三、膜分离技术在环保领域中的应用膜分离技术的应用不仅局限于制药和化学工业中，还可以用于环保领域。
例如，在水处理方面，膜分离技术被广泛应用于去除水中的有机物、离子和微生物等污染物，从而达到净化水质的目的。
在空气净化方面，膜分离技术也可以用于处理有害气体和粉尘，减少空气污染。
总体而言，膜分离技术是一种高效、环保、低成本的分离技术，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，膜分离技术也将不断完善，助力更多行业走向高效、低污染的绿色工业生产模式。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。
膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。
膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。
在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。
膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。
1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。
2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20 nm，滤除5～100 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。
3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1 nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料 (相对分子质量200～1000)。
4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。
膜分离技术的基本原理和特点
• 当混合气体在驱动力―――膜两侧相应组 分分压差的作用下，渗透速率相对较快的 气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集， 渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧 被富集。
• 膜分离系统的核心部件是一构型类似于管 壳式换热器的膜分离器，数万根细小的中 空纤维丝浇铸成管束而置于承压管壳内。
• 混合气体进入分离器后沿纤维的一侧轴向 流动，“快气”不断透过膜壁而在纤维的 另一侧富集，通过渗透气出口排出，而滞 留气则从与气体入口相对的另一端非渗透 气出口排出。
• 膜分离技术的特点膜分离技术是一种新型 的气体分离技术，与其他分离方法相比， 具有以下特点：高效由于膜具有选择性， 它能有选择地透过某些物质，而阻挡另一 些物质的透过。选择合适的膜，可以有效 地进行物质的分离，提取和浓缩。
电动机保护器
膜分离Байду номын сангаас术的基本原理和特点
• 膜分离技术的基本原理和特点基本原理膜 分离的基本原理就是利用一种高分子聚合 物薄膜（膜通常是聚酰亚胺或聚砜）来选 择“过滤”进料气而达到分离的目的。
• 当两种或两种以上的气体混合物通过聚合 物薄膜时，各气体组分在聚合物中的溶解 扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的 速率不同。由此，可将气体分为“快气” （如等）和“慢气”（如及其他烃类等）。
膜分离技术的原理和应用
膜分离技术的原理和应用随着科技技术的不断发展，人类对于生命科学的研究也越来越深入。
其中，膜分离技术就是生命科学中的一项重要技术。
那么膜分离技术是什么？它是如何工作的？又在哪些领域得到了应用？下面我们就来深入探讨一下。
一、膜分离技术的基本原理膜分离技术是一个将物质分离和纯化的过程。
这个过程基于物质分子大小和化学特性的不同而进行。
其本质就是从溶液中分离出特定的物质，而进一步的纯化则可以通过渗透压、电性等天然现象来实现。
膜分离技术的原理基于膜的选择性，膜可以选择性地让一些小于其孔径的溶质通过，而阻止大于或等于其孔径的溶质通过，其选择性是基于相互作用力的。
其中，可以选择基于吸附力的透析膜、基于分子大小的渗透膜、以及基于分子电荷的离子交换膜等。
二、膜分离技术的应用领域膜分离技术在生命科学的很多领域得到了应用，具体应用如下：1.生物医学在生物医学领域，膜分离技术有着广泛的应用。
比如，它可以用于生物反应器的分离、酶的纯化、病原体的去除、蛋白质、激素的纯化等。
2.食品与饮料在食品和饮料领域中，膜分离技术也扮演着重要角色。
例如，它可以用于乳制品工业、饮料工业、果汁加工、酿酒业等。
3.水处理在水处理中，膜分离技术也有重要的应用。
比如，可以使用微过滤与超滤膜进行悬浮物的去除，反渗透膜和离子交换膜则可以去除水中的有害离子和重金属离子。
4.化学工业膜分离技术也可以用于化学工业。
例如，可以用于膜分离、膜萃取、膜反应、膜过滤等，可以用于分离、纯化、分子分级等。
三、膜分离技术的发展趋势目前，膜分离技术在生命科学领域中的应用越来越广泛。
未来，随着科技技术的不断进步，膜分离技术也将会得到更多的发展。
从技术角度来看，膜性能的提高是一个重要的趋势。
比如，为了摆脱基于空隙的效率限制，高分子纳米孔膜被开发出来，它们能够提供比传统低聚物和陶瓷膜更高的分离效率。
此外，疏水性、高渗透性、低粘附、抗污性等方面的改进也是开发新膜的关键。
从应用角度来看，膜分离技术的应用领域将会越来越广泛。
膜分离技术
膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。
膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。
膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。
在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。
膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。
现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。
膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。
1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。
2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20nm，滤除5～100nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。
3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料(相对分子质量200～1000)。
4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。
我国膜分离技术综述
我国膜分离技术综述一、本文概述膜分离技术，作为一种高效、节能、环保的分离技术，近年来在我国得到了广泛的关注和应用。
本文旨在全面综述我国膜分离技术的发展历程、现状以及未来的发展趋势，以期为相关领域的研究者和从业者提供有价值的参考。
文章首先回顾了我国膜分离技术的起源与发展历程，阐述了其在不同历史阶段的主要特点和技术进步。
接着，文章重点分析了当前我国膜分离技术的应用现状，包括在水处理、食品加工、生物医药、化工等领域的应用情况，以及在这些领域中取得的成效和存在的问题。
文章还对我国膜分离技术的发展趋势进行了展望，包括新材料的研究与应用、新技术的研发与推广、以及膜分离技术在更多领域的应用探索等方面。
文章指出，随着我国经济社会的持续发展和环保意识的不断提高，膜分离技术将在我国未来的能源、环境、生物等领域发挥更加重要的作用。
文章总结了我国膜分离技术的优势和不足，并提出了针对性的建议和对策，以期推动我国膜分离技术的持续创新和发展。
二、膜分离技术的分类和应用膜分离技术以其独特的分离原理和操作方式，被广泛应用于多个领域。
按照分离机制和孔径大小，膜分离技术主要可以分为以下几类：微滤是一种利用微孔滤膜截留液体中粒径大于1~10μm的微粒的膜分离过程。
它主要用于去除悬浮物、细菌、部分病毒及大分子有机物等。
超滤使用孔径小于1μm的滤膜，能截留分子量大于500~1000的溶质。
超滤常用于溶液的澄清、大分子物质的浓缩和分离、蛋白质溶液的脱盐与浓缩等。
纳滤膜的孔径介于超滤与反渗透之间，一般为几纳米至几百纳米，可用于分离分子量介于200~1000的溶质。
纳滤技术常用于软化水、脱除色度、去除有机物等。
反渗透利用半透膜两侧的压力差为推动力，使水分子通过半透膜而截留溶解在水中的无机盐、有机物及微生物等。
反渗透技术是海水淡化的主流技术。
电渗析是利用直流电场作为推动力进行渗析的一种膜分离方法。
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高分子膜分离技术摘要:对现有的超滤、微滤、渗透汽化及气体分离等膜技术在水处理和石油化工产业领域的研究与应用现状进行了综述,分析了各种膜产品的市场占有率及未来发展趋势.提出了利用膜分离技术改造传统产业及提高工业生产经济效益的可能途径。
关键词:膜分离;水处理;气体分离;石油化工一、研究背景膜分离过程作为现代材料科学、高分子物理化学以及化学工程交叉融会而形成的新型高效分离技术,近10多年以来得到了显著的技术进步和应用市场发展.膜分离技术进步的动力主要来自两个方面,现代分析技术和微细加工技术的发展使得从微观或介观尺寸上对材料加工过程进行有效控制成为现实,能够高质量地稳定生产具有特定微观结构的分离膜.另外,在工业生产过程中存在许多现有技术难于解决的技术难题,例如,对采油、炼油过程产生的大量含油污水深度处理和油田回注用水的低成本化;燃料油储存、运输过程中产生的大量有机蒸气回收利用;膜分离能够有效克服精馏过程恒沸点,降低精馏过程能耗等问题.以上技术需求极大地推动膜分离过程在石油化工领域的应用基础研究,所取得的成果为膜分离技术在石油化工领域的推广应用奠定坚实基础.通过论述膜分离技术本身特征,分析了石油开采和石油产品加工过程膜分离技术的应用研究现状,以技术经济的综合评价为基础,对膜分离技术在石油化工领域应用研究现状和巨大的市场发展潜力进行了阐述.二、研究现状1 膜分离技术和分离膜市场膜分离是利用功能性分离膜作为过滤介质,实现液体或气体高度分离纯化的现代高新技术之一.和普通过滤介质相比较,分离膜具有更小的孔径和更窄的孔径分布.根据分离膜孔径从大到小的顺序,可以分为微滤(microfiltration)、超滤(ultrafiltration)、纳滤(nanofiltration)和反渗透(reverseosmosis).如图1所示,微孔滤膜孔径在1~0.01Lm左右,可以有效除去水中的大部分微粒、细菌等杂质,超滤膜孔径在几十纳米附近,能够很容易地实现蛋白质等大分子的分级、纯化,能够除去水中的病毒和热原体.纳滤膜和反渗透膜孔径更小,大约在几个埃(1∪=1×10-10m),能够从水中脱除离子,达到海水和苦咸水淡化目的.一般认为,当分离膜孔径小于0.01Lm以后,分离作用的实现,不仅仅依靠孔径大小的/筛分0效果,分子或离子渗透通过膜材料时,渗透物和分离膜间的表面相到作用逐渐占据主要地位.气体分离膜和渗透汽化膜的分离作用是依靠不同渗透组分在膜中溶解度和扩散系数不同来实现,通常可用溶解扩散机理进行定量描述.例如,使用聚乙烯醇和聚丙烯腈为原料的渗透汽化PVA/PAN复合膜,能够从乙醇水溶液中脱除微量的水生产无水乙醇,与萃取精馏、恒沸精馏相比,制取无水乙醇的能耗大约降低1/3左右。
与现存的分离过程相比,膜分离过程在液体纯化、浓缩、分离领域有其独特的优势,膜分离过程大多无相变,在常温下操作,设备和流程简单,容易实现工业放大等.近10多年以来,北美、欧洲、日本等发达国家的政府和大企业联合,投入巨资开发研究.以反渗透分离膜为例,膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺复合膜,操作压力也扩展到高压(海水淡化)膜、中压(苦咸水淡化)膜、低压(复合)膜和超低压(复合)膜,80年代以来又开发出多种材质的纳滤膜.膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势,除了传统的中空纤维式、卷式、管式及板框式以外,又开发出回转平膜和浸渍平膜等结构形式.工业上应用最多的是卷式膜,它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场,中空纤维膜在海水淡化应用中仍占有很高的份额.与此同时,现有的分离膜产品和膜分离技术市场不断完善.目前,世界上能够提供分离膜产品的著名厂商有几十家,主要分布在北美、欧洲和日本,2000年的膜市场销售额达到50亿美元,预计今后3~5年内将以8%的成长率发展,各种膜产品市场分布及其应用领域见表1、表2所示.图1 根据分离膜孔径不同进行分类表1 世界膜技术市场概况[1]分离膜产品的发展主要呈现两种趋势,其中之一是向着高度专业化方向发展,针对不同的使用场合和工艺技术条件,开发相应的分离膜产品.例如,海水淡化和苦咸水淡化用分离膜,虽然都是将水中的离子去除,但由于海水的含盐浓度远高于苦咸水,其渗透压较高,反渗透膜分离过程需要更高操作压力.日东电工和Dow Co.分别生产不同类型的反渗透膜,使其在最佳工艺条件下运行,得到最大渗透能量和最低能耗.由于分离膜工艺技术的进步和生产规模不断扩大,生产成本得到大幅度降低,分离膜的市场价格呈现持续下降的趋势.膜分离技术与其它分离方法的竞争过程中,示出更加明显的技术经济优势,被更多的用户所接受。
2 膜分离技术在水处理过程中应用在石油、天然气的勘探、开采、运输和炼制加工,以及在石油化工的多种加工过程中,需要大量不同等级的水,同时还要处理不同种类的废水。
将膜分离技术应用到这些场合,能够提供成本低、水质稳定、符合工艺要求的各种工艺用水。
2.1 海水和苦咸水淡化我国的石油资源大多数储存在沙漠地区和深海大陆架,开采过程中工程人员和生产设备用水问题一直没有得到很好解决,原有的勘探、开采过程成本高,生产生活条件艰苦.反渗透装置具有流程简单、装置集成度高、易于安装运输以及适合野外作业使用等特点,可以直接安装在海上平台,将海水淡化后直接使用,有效缓解上述问题。
石油化工过程中的发电、各式锅炉运行需要大量软化后的纯水,采用反渗透或电渗析制备纯水是国际上公认的新型工艺,具有水质高、处理过程成本低、操作简单、环境友好等优点,避免了在采用离子交换树脂时频繁再生导致的废酸、废碱溶液的排放,消除了环境污染及大量树脂破碎流失的问题.反渗透和电渗析制备纯水工艺在石油化工过程中存在巨大的需求和潜在的市场。
2.2 油田回注过程用水处理我国的大部分油田采用二次采油(或三次采油工艺),原油脱水后会产生大量油田废水.与此同时,为了保证单井连续高产和稳定的地层结构,需要用高压泵把水向地下回注.采油废水经过深度处理,达到回注用水标准后实现再利用,在消除采油废水对地表水污染的同时,充分利用了现有的宝贵水资源,因而具有巨大的社会经济效益和广阔应用前景.利用中空纤维超滤膜将地表水处理后用于油田回注的工艺实验研究已取得成功经验[2],实验中采用孔径为5~10 nm的聚砜中空纤维超滤膜,每只组件膜面积7 m2,将34只超滤组件并联安装,在小于0.3MPa的压差下操作,每小时产水总量大约为20 m3.如图2所示,以黄河水为原水,经过预处理以后进入中空纤维超滤器.超滤膜产水进入中间储槽,然后由给水泵送到高压柱塞泵注入地下.图2 用于油田回注水处理的中空纤维超滤过程实验研究在胜利油田实施,装置累计运行了1年零8个月,共计6 582 h,处理水量1.12×105m3,超滤产水全部用于回注.当原水中的悬浮固体质量浓度≤3 mg/L,颗粒直径≤3Lm时,经过中空纤维超滤处理,可使悬浮固体质量浓度≤1 mg/L,去除率高于97%.采用超滤水回注,单井日产原油平均增加44%左右,经济效益分析见表3。
表3 中空纤维超滤膜用于油田回注水处理经济指标分析超滤水回注使得该地区地层压力明显回升,单井原油产量平均增加17 t/d,若以5口油井计算,年平均生产300天,年增加产量达到25 000 t,扣除水处理和回注费用后,每年净增经济效益2 550余万元。
3 膜分离技术在分离有机溶剂体系的应用利用膜分离技术进行有机溶剂均相混合物分离,通常使用具有致密结构的分离膜,以渗透汽化(perva-poration)或蒸气渗透(vapor permeation)方式进行.由于混合物中不同组分分子在膜表面溶解度和膜内扩散系数差异达到分离目的,需要克服有机物分子引起的分离膜过度“溶胀”和膜结构劣化问题.可以采用交联、共混、接枝等多种高分子材料加工方法改善膜分离性能.将高浓度乙醇脱水得到无水乙醇的渗透汽化分离膜和从空气中回收有机蒸气的分离膜得到工业化应用.3.1 有机溶剂脱水膜分离技术大多数有机溶剂(如醇类、酮类、酯类等)中常含有少量水,通常使用精馏技术进行分离与纯化.由于它们和水形成共沸物,需要用恒沸精馏、萃取精馏等特殊分离精制工艺脱水,存在工艺复杂、能耗高等问题.使用膜分离技术进行有机溶剂脱水不存在恒沸点,容易实现有机溶剂混合物中微量水脱除,与精馏方法相比,大幅度降低了分离过程能耗.1982年德国GFT公司研制成功用于渗透汽化过程的复合膜,在聚丙烯腈超滤膜表面涂覆聚乙烯醇,采用马来酸交联方式增强其耐水性,在世界上首次建立日产1 500L无水乙醇的示范装置,奠定工业化应用基础,同年在巴西建成日产1 300L无水乙醇中试装置.1988年又在法国Betheniville镇建成世界上最大的渗透汽化膜分离工业装置,以930Þ0的乙醇/水混合物为原料,产品中乙醇的质量分数大于0.998,采用板框式膜组件,膜面积为2 100 m2,日产无水乙醇120 t.迄今为止,世界上已有140多套渗透汽化膜分离工业装置在运行,取得明显的提高溶剂纯度和节省能耗效果.3.2 有机蒸气回收的膜分离技术炼油厂油库和石油化工等部门把高挥发性油类装入油罐、油轮和油槽车,进行装卸和运输过程,会产生大量挥发性有机蒸气.它们排入大气中与NO x共同形成光化学污染物,是大气环境保护中严格限制的污染源,同时有机蒸气排放造成大量油品浪费.因此,利用膜分离技术将空气中的燃油蒸气回收,在防止大气污染的同时,回收宝贵的石油资源,具有双重社会经济效益,引起各方面关注.日本钢管公司和日东电工联合开发成功了聚二甲基硅氧烷为主体材料的卷式膜分离组件,建设了每小时处理1 350m3的燃油处理装置,代替原有的深冷法和吸附法[3].该装置运行为自动化管理,通过监测有无燃料油气体,产生自动启动和停止工作.该装置运行的经济指标分析见表4.表4 膜分离方法回收燃料油蒸气的经济指标分析回收的汽油量约等于输入油量的0.18%,回收1 L汽油耗电0.093 8 KW*h,技术经济性能相当可观.3.3 有机溶剂混合物纯化的膜分离技术利用膜分离方法进行芳烃/烷烃分离,生产高品质的清洁燃料是一种切实可行的工艺路线.美国EXXON公司开发成功了聚酰亚胺/聚酯的高分子共聚物分离膜,用于石油化工中的粗汽油催化重整过程,分离出其中的芳香族成分,有效提高成品油质量[4].与传统的精馏、萃取等工艺过程相比,利用膜分离技术脱除汽油、柴油和溶剂油中少量残存的芳烃、烯烃和有机硫化物,具有选择性高、节省能耗、设备简单、一次性投资和生产运行费用低等优点,被认为是21世纪最有发展前景的分离技术之一.美国能源部曾组织国际著名膜分离专家对现有7个膜过程中选出的38项优先研究课题进行评估,选定有机溶剂混合物分离膜研究课题居于首位.利用膜分离技术进行汽油、柴油的分离纯化、工业装置开发的核心任务是研制选择性高、渗透通量大、使用性能稳定的渗透汽化膜.膜分离过程可以用来分离具有恒沸组成的有机溶剂混合物,也可以将膜分离和精馏过程相结合,达到大幅度降低分离过程能耗目的.研究人员已经对分离有机溶剂体系的渗透汽化膜进行了大量研究,其中包括典型的芳香烃/烷烃、芳香烃/醇、醇/醚、环己烷/环己醇等体系[5-6],以及渗透汽化和其他分离技术相耦合,发挥各自优势,实现整个系统的技术经济优化.由于有机溶剂分离过程膜材料的高度专一性,分离膜需要良好的耐有机溶剂侵蚀,制备性能优良的分离膜尚处于实验室探索阶段.为了加快研究开发进程和提高效率,从理论上揭开溶剂渗透过程的物理化学本质,最近的研究工作提出有机溶剂分离膜分子设计的概念,并研制出性能优良的脱除卤代烃化合物的分离膜[7-8].随着不断的技术进步和知识创新,有机溶剂分离膜有可能在近年进入工业应用阶段.三、新方案膜分离在气体分离领域的应用1979年Monsanto公司首次研制成功Prism中空纤维N2/H2分离系统,用于合成氨驰放气中氢气回收.1985年美国Generon公司又向市场推出以富氮为目的空气分离器.目前,气体膜分离装置的制造厂商20多家,1995年销售额15亿美元,预计在2005年前每年将以15%的速度增长,明显高于其它分离膜品种的市场增长率.1 氢气回收过程以焦炭、重油或天然气为原料进行合成氨的生产过程中,随着合成塔内化学反应的进行,无法进行反应的惰性气体逐渐累积,从而导致入塔循环气中氢气分压降低,使转化率下降,塔内压力升高.为了保证生产正常进行,需要经常把部分合成气排放出循环系统,这部分气体被称作驰放气.由于驰放气将惰性气体及时带出循环系统,从而维持合成塔中氢气分压,保证一定的转化率.现在,驰放气的处理通常是送至燃烧炉作为燃料,或者作为生活煤气.由于驰放气中所含的氢气高达60%(体积分数)以上,氢气的热值比甲烷低得多,直接燃烧很不经济.利用气体分离膜技术回收氢气是国际上近10多年以来在合成氨工艺中采用的一项新技术,可以直接利用驰放气的压力作为膜分离过程推动力,随着降压完成回收氢气.通常情况将合成系统的28~32 MPa吹除气,经薄膜调节阀减压到10~12 MPa送水洗塔,彻底净化气体中所含的少量氨,经过套管预热器升温到40~50℃后进入膜分离器.两级膜分离的产气中氢气体积分数达到98%以上,压力在0.5 MPa 左右.利用气体膜分离技术回收合成氨的驰放气具有明显经济效益.一般情况,中小型合成氨厂引入该技术后,将回收的氢气返回合成系统,原有生产条件不变情况下,可增产氨3%~4%.由于合成系统压力降低3~5MPa,循环机功率消耗降低,生产每t 氨节电40 KW*h以上,同时合成塔的转化率升高,生产能力能提高近1/5.截至目前,气体膜分离技术回收合成氨驰放气中氢气的装置,国内有120多套,在20多个省市运行,每年可增产合成氨10万t以上,以及尿素15万t,价值3亿多元人民币.2 天然气脱湿纯化过程从油气田开采出的天然气中通常含有一定量的水蒸汽,当外界环境发生变化时,冷凝后形成液态水,固化成冰,增加远距离天然气输送过程能耗,减小管路输送能力,严重情况还会阻塞管路和阀门,影响正常输气工作.另外,水分子的存在加速天然气中酸性气体(H2S,CO2等)对管路和设备的腐蚀.脱水过程是实现远距离输送天然气的技术关键. 与传统的天然气脱湿技术(化学吸收、物理吸附和冷冻干燥)相比,膜分离过程具有操作连续、无需再生、无二次污染、设备操作灵活方便、集成度高和节省空间等明显技术优势.据文献报道,针对我国陕西长庆气田的产气条件,开展了每天处理1.2×105m3的天然气脱湿工业实验研究.装置由前处理、膜分离单元和后处理三部分组成,使用8根5200×2 000的膜组件,构成4组膜分离单元并联运行.在5.3 MPa压力下工作,每组膜分离单元处理天然气3×104m3/d.实验结果表明:采用膜分离技术能够有效脱除天然气中的水蒸气,保证天然气管路正常送气.输气压力下净化后天然气露点达到-8~-13℃,甲烷回收率≥97%,对天然气原料中水蒸气含量变化具有一定适应能力.3 膜分离法氮气制备以及在石油开采中应用氮气作为价廉易得的惰性气体,在石油化工的各个领域,包括钻井、采油、油田保护、原油运输等工业过程中发挥显著的作用,近年来氮气需求量呈现明显上升趋势.可以通过深冷精馏、变压吸附和膜分离制取高纯度氮气.由于气体膜分离材料的不断进步使得膜法富氮成本不断降低,以及膜分离技术具有流程简单、操作方便、装置体积小、操作弹性大、易于车载运输等特点,在石油开采过程中的应用受到格外关注.欠平衡钻井是20世纪的十大钻井技术之一.在钻井过程中,利用自然条件和人工方法,使井筒内液柱压力低于所钻地层压力,从而在井筒内形成负压的钻井过程称作欠平衡钻井技术.采用欠平衡钻井,能够减轻或消除钻井液对地层的侵蚀,有效保护油气层;良好的产层显示,有助于达到勘探目的;同时能降低井喷风险,提高钻井速度.通常采用向钻井液中加入氮气的方法形成欠平衡条件,避免直接加入空气钻井时引起井下爆炸、起火和钻具腐蚀等问题。