我国分离技术概况

我国膜分离技术应用现状及进展

膜分离技术是近40年来迅速崛起的1项高新技术，已发展成产业化的高效节能分离过程和先进的单元操作过程。目前已经成熟和不断研发出来的微滤、超滤、反渗透、纳滤、渗析、电渗析、气体分离、渗透汽化、无机膜等技术正在广泛用于石油、化工、坏保、能源、电子等行业中，并产生了明显的经济和社会效益，特别是它将对21世纪的工业技术改造，起着重要的战略作用

一、微滤技术

微滤是所有膜过程中应用最普遍，总销售额最大的1项技术，主要用于制药行业的过滤除菌；高纯水的制备是目前微滤技术应用的第二大市场。近年来在食品工业的许多领域已实现工业化，可用于明胶和葡萄糖的澄清；替代传统的硅藻土过滤果汁，效果与超滤相同；还可回收啤酒渣和白啤除菌。在饮用水生产和城市污水处理等方面具有潜在的市场。可用于除去城市污水病毒，费用低于超滤。用于工业废水处理如从颜料中分离溶剂，从含油废水中去除难处理的颗粒，从电镀废水中除去有毒的重金属如镉、汞等。燃料工业可用于除油品的蜡和沥青质。此外，随着生物技术工业的发展，用来浓缩和分离发酵液中的生物产品，微滤在这一领域的市场也将越来越大

二、超滤技术

1.工业废水处理

超滤技术可用于回收电泳涂漆废水中的涂料，现已广泛用于世界各地的电泳涂漆自动化流水线上。大型厂超滤设备膜面积达150平方米，渗透流率为3平方立米/h。现普遍用于金属加工、罐头听生产工业的含油废水处理，其他领域的含油废水处理过程正在开拓。还广泛用于纺织工业上浆材料PVA 的回收和重复利用，其大型厂超滤设备膜面积达10000平方米，处理量为60立方立米/h。普遍用于胶粘剂工业中废液的处理，浓缩并回收其中的笨乙烯、丁二烯、PVC等胶乳。在日本等国的某些造纸厂工业废液已采用超滤技术处理。在采矿及冶金工业中处理酸性矿物排出液，其渗透液可循环使用，浓缩液中可回收有用物质，超滤在这一领域的应用正日益受到重视。

2.城市污水处理

超滤技术已用于城市及家庭污水处理。在新建的500 户以上大的住宅楼有可能实现小规模的水循环，即用超滤处理过的生活污水冲洗厕所等，可减少家庭用水的40％。电子工业集成电路生产和医药工业用水过程已广泛应用超滤技术，其主要采用中空纤维组件，膜渗透梳率大，能耗低。

3.食品和医药工业

乳清超滤回收其中的蛋白质，是乳品工业中应用最大的一个领域，每年以20％的速率增长，其中大的超滤组件膜面积达1800平方米。牛奶经超滤可增加奶酪得率，该工艺正逐步取代传统工艺，将有很大

经济效益。国外广泛采用超滤技术澄清果汁，我国尚未普及。超滤用于屠宰动物血液成分回收将具有很大的市场，技术上也是可行。另外，超滤已用于植物蛋白回收，将推广至海藻等浮游生物蛋白的回收。在医药和葡萄糖生产厂家用于从发酵液中分离和浓缩具有生物活性的组分，超滤具有能保持其生物活性及回收率高的优点，在这一领域的应用将随基因工程技术产业的增长而增长。超滤技术已广泛用于浓缩葡萄糖氧化酶、胰蛋白酶、凝乳酶、果胶酶激素的提取，还用于浓缩以基因工程菌生产的新物质，如干扰素、生长激素、人血液中胰岛素提取血清白蛋白。

三、反渗透技术

反渗透技术已成为海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备及物料预浓缩的最经济手段，而且随着性能优良的反渗透膜及膜组件的工业化，反渗透技术的应用范围从最初的脱盐放大到电子、化工、医药、食品、饮料、冶金和环保等领域。随着该项技术的全面推广，反渗透技术将成为21世纪解决缺水地区饮用水的主要手段。反渗透技术还可用于城市废水处理、半导体及医药用水、发电厂和公用事业及冷凝塔泄料再循环。现正在开发反渗透技术在化工和石油化工工艺用水的生产和再利用，废液处理，水、有机液体的分离，电镀漂洗水再利用和金属回收。食品工业正用反渗透技术开发奶品加工、糖液浓缩、果汁和乳品加工、废水处理、生产低度酒和啤酒。

四、纳滤技术

纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术，虽然市场开拓的历史仅有10 多年，但它在水软化，抗生素、多糖、染料等的纯化分离和浓缩领域得到了较好的应用，可替代或部分替代沉淀、蒸发和pH调节等工艺，成为生物制药和精细化工的重要高效节能单元操作。用纳滤膜可去除水中三卤甲烷（THM）的前驱物，以防止水中THM的生成。在食品工业中，日本已用于乳清浓缩，可将除盐、除乳糖和蛋白质浓缩同时进行，并已达到工业化水平。还可用于食品脱色、氨某酸分离、多肽的纯化及浓缩。在废水处理方面，用纳滤膜对木材制浆碱萃取阶段所形成的废液进行脱色，脱色率达98％以上。用纳滤膜还可从酸性溶液中分离金属硫酸盐和硝酸盐，其中对硫酸镍的截留率可达95％。

五、渗析和电渗析技术

渗析也称透析，是最早被发现和研究的膜现象。渗析技术主要用于脱除溶液中的低分子组分，如从血清蛋白和疫苗中脱除盐和其他小分子溶质。虽然渗析技术一度由于超滤技术的发展而被取代，但近年来随着人工肾的开发而得到广泛的重用，成为医疗的重要手段之一，用于从肾衰竭或尿毒症患者血液中脱除代谢产物，每年拯救近百万人的生命。

1.苦咸水脱盐

电渗析技术目前已发展成为一个大规模的化工单元过程，广泛用于

苦咸水脱盐，是电渗析最早、至今仍是最重要的应用领域，估计年增长率将为 10％，最大设备产水量24000平方立米/d，前景极好。

现在日本几乎是唯一用该法生产食盐的国家，年产量超过35万t，该法浓缩海水的浓度和质量均高于盐田法。锅炉及工业过程用初级纯水的制备，为电渗析第二大应用领域，估计年增长率为15 人

2.高纯水制备

混合床离子交换树脂电渗析过程已实现工业化，还可用于半导体工业高纯水的制备，关键在于该过程的可靠性及膜电阻，增强隔板空间的导电性及减薄膜厚是未来研究方向。

3.污水处理

电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理的主要应用领域，水和金属离子可达到全部循环使用，且回收液浓度可大大提高，缺点在于仅能回收离子组分。回收电泳涂漆漂洗水中的重金属离子是电渗析新的应用领域，研制耐高温、耐碱性的新型阴离子交换膜是问题关键。造纸工业废水的处理也是前景较好的电渗析新的应用领域，降低造纸工业废水处理的成本，关键在于研制抗污染膜及设计新型组件。乙酸为糠醛生产中的副产品，经预处理的糠醛废水用电渗析回收乙酸，再将电渗析浓水萃取、精馏，可制得99％工业乙酸，电渗析淡水含酸量＜0.02％，可安全排放，该项研究已达中试水平。

4.乳清脱盐

乳清处理量大，它含有丰富的蛋白质、乳糖、维生素及矿物质，采