膜技术和膜生物反应器

膜技术的发展现状、趋势，分类及处理对象，应用？膜生物反应器的发展历程、趋势，及膜的污堵问题？

一、膜技术的发展现状及趋势

1、膜分离技术的定义

膜分离技术系利用具有特殊选择分离性的有机高分子材料和无机材料，形成不同形态结构的膜，在～定驱动力作用下，使双元或多元组份透过膜的速率不同而达到分离或特定组份密集的目的。

膜分离技术特点：

●无试剂加入，无额外材科损耗，无需再生，无二次污染，可连续操作。

●能充分利用工业压力源做为膜分离推动力，物料仅通过简单地流经膜表面即

可得到分离或浓缩。

●工艺兼容性强，易与相关工艺配套，能因地制宜地满足多样化工艺组台要求。

●模块组合方式既可满足集中应用，又可进行单元操作，不受场地和自然环境

的限制。

●常温操作．投资少、能耗低、回收率高，无公害。

●设备结构紧凑，占据空间小；工艺简单，组装方便，容易操作。

●一般无需相变和化学变化即可达到分离目的。

2、膜分离技术的发展现状及趋势

1、国外分离技术的发展及发展趋势

早在上世纪30年代，硝酸纤维素微滤膜已商品化，近年来开发出聚四氟乙烯为材料的微滤膜新品种，它使用范围非常广，销售额居于各类膜的首位。从上

世纪

70年代，超滤应用于工业领域，现在应用领域非常广泛。上世纪80年代，新型含氟离子膜在氯碱工业应用成功。第三代低压反渗透复合膜，性能大幅提高，已在药液浓缩、化工废液、超纯水制造等领域得到广泛应用。1979年Monsanto 公司成功研制出H2/N2分离系统。渗透汽化于80年代后期进入工业应用，主要用于醇类等恒沸物脱水，该过程节约能源，不使用挟带剂，使用起来比较经济。此外，用渗透汽化(PV)分离有机混合物，近年也有中试规模研究的报道。

2、国内分离技术的发展趋势

（1）改善膜性能

根据目前国内膜技术的发展趋势，未来需要进一步提高或改善膜的性能，以利于膜技术扩大推广应用。改善膜性能的技术方向是：

a）能够抗污染，包括微生物垢和石油类污染物等对膜造成的污染；

b）能够抗堵塞，包括微生物、油和固体粒子等对膜形成的孔径堵塞；

c）无需苛刻的预处理，缩短流程，简化操作，降低建设投资，节约运行费用；d）具有较高的通量，提高产水率，减少污染物排放量或再处理量；

e）具有足够的机械强度，能够耐受高压、反复清洗、生物膜等重物的拉伸；

f）具有较好的有效孔径分布率、较好的分离性能和稳定的理化性质，耗能低，寿命长。

(2) 膜材料和膜制造工艺的技术发展趋势

目前，我国虽然可以生产微滤、超滤、纳滤和反渗透等不同类别的膜材料，但由于用于制膜的材料种类有限，因而急需科技创新，提高制造技术，开发制膜新工艺和新方法，开发新型制膜材料，提高材料本身的理化性质，重点发展高性能化学纤维、超滤级的有机物烧结膜、纳滤级陶瓷膜、纳滤级石英膜、纳滤级不锈钢膜和钛金属膜、抗油污疏水膜等性能更好的膜材料。

(3) 膜应用的技术发展趋势

膜技术在污水处理、工业废水处理和资源化综合利用的应用范围今后将得到进一步扩展，成为废水回用和难降解有机污染物分离回收，以及实现废水零排放的基本手段。除了去除固体粒子和盐类物质以外，污染物去除技术的主要发展方向是：

a）采用微滤膜除盐并去除各类重金属污染物；

b）采用超滤膜分离大分子有机物和高分子有机物；

c）采用纳滤膜，以液液分离形式，进行油水分离、去除石油类污染物；

d）采用耐高温（90℃以上）膜材料，开展热水的除固体粒子、除盐和热能回收；e）开发反渗透以外的除盐新技术，发展电解膜、电极膜、电离子交换膜等新材料；

f）发展耐受高浓度（浓度在25%以上）酸碱的有机膜，进行废酸液和废碱液的回收、处理；

g）发展无需梯度过滤预处理的适宜去除高浓度悬浮固体、胶体废水的膜材料；h）发展适宜处理高浓度含盐废水的膜材料。

二、膜技术的分类及处理对象

膜是具有选择性性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称为膜分离。按分离过程可分为反渗透噼0)、超滤(UF)、微滤(MF)、纳滤（NF)、渗析(D)、电渗析饵（D)、气体分离(GS)、渗透汽化(PV)、液膜、膜蒸馏、膜反应和控制释放等。依据材料的不同，可分为有机膜和无机膜。

１、微滤（ＭＦ）：又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程，微滤膜的材质分为有机和无机两大类。鉴于微孔滤膜的特征，微孔滤膜的应

用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。

对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜对于大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。

２、超滤（UF）：是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05~1000um 分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技，超滤过程通常可以理解与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，党水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。

对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留量来表征，通常截留分子量在1000~300000，故超滤膜能对大分子有机物、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用与料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。

3、纳滤（NF）：是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80~1000的范围内，孔径为几纳米。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。

对于纳滤而言，膜的截留特性是对标准溶液截留率来表征，通常截留率在60~90%，相应截留分子量在100~1000.故纳滤膜能对小分子有机物等与水，无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。

4、反渗透（RO)：是利用反渗透膜只能通过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压力为推动力而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术。