中空纤维膜简介
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23
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
4.1 MBR的优点
1. 出水水质优良。
2. 活性污泥浓度高。
3. 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截 留生长, 氨氮去除率高。 4. 克服了常规活性污泥中容易发生 污泥膨胀的弊端。
5. 设备紧凑，省去二沉池, 节省占地。
壳聚糖，聚电解质等
5
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
2. 按膜的分离原理及适用范围分类
根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微虑膜、
超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
膜过程 微滤 推动力 压力差 传递机理 颗粒大小形状 透过物 水、溶剂溶解物 截留物 悬浮物颗粒 胶体和超过 截留分子量 的分子 膜类型 纤维多孔膜
非对称膜
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
2.1中空纤维膜的结构
双皮层结构
表面膜孔结构
11
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
PVDF超滤膜公称孔 径为0.1µ m，过滤精度高， 对菌类和病原体的去除率 99.9%，使其获得优良的 产水品质。
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
一、膜分离技术概述
膜(Membrane)是什么？ 所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种
流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔
为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生
传质作用。
3
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
0.0 0.1
PVDF超滤膜孔径分布
0.2
0.3
PES超滤膜孔径 分布窄，孔径分布在 0.009—0.011µ m之间， 对于100,000 dalton的 过滤精度达到99.99% 以上，因此，它具有 优异的过滤精度。
孔径um
PES超滤膜孔径分布
0.01
0.03
12
孔径um
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。 自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出 现的分离膜是超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜（简称MF膜）和反渗
透膜（简称RO膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。
4
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
Carbon black 碳黑 Pyrogens 热源
Paint pigment 颜料色素 Yeast cells 酵母 Beach sand 海滩沙砾
Metal ions 金属离子
Virus 病毒 Colloidal silica 胶体硅 Albumin protein 白蛋白
Bacteria 细菌 Pollens 花粉 Milled flour 面粉
1. 装丝的时候注意防止擦损膜丝 2. 切头注意余量，抹胶控制胶量并完全堵死 3. 安装注意零部件的紧固 4. 在不同的环境条件，控制甩油程度 5. 加胶分两步骤，离心去除气泡；减少发热量 6. 浇铸之前模具需要抹黄油，之后继续放置3d固化
17
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
膜组件的结构及型 式取决于膜的形状,工业
上应用的膜组件主要有中
空纤维式、管式、螺旋卷 式、板框式等四种型式。 管式和中空纤维式组件也 可以分为内压式和外压式
两种。
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
四种膜组件的综合性比较
9
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
二、中空纤维膜纺丝工艺
聚合物 溶剂 添加剂 均质制膜液
相转化是指将均质的制 膜液通过溶剂的挥发或向溶 液加入非溶剂或加热制膜液，
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
使液相转变为固相的过程。
相转化制膜工艺中最重要的
凝固液浸渍
方法是L—S型制膜法。
水洗
L—S法制备
后处理
工艺流程框图
10
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
中空纤维膜简介
苏净研究院中空纤维膜项目组
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
目录
一、膜分离技术概述 二、中空纤维膜纺丝工艺
三、超滤膜组件
四、MBR膜组件 五、发展前景及展望
2
江苏苏净集团有限公司
21
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
3.4超滤组件应用
1. 饮用水：家用净水器就是活性炭吸附技术与UF技术 杂化的成功范例。 2. RO装置的前处理：海水淡化、高纯水处理等，对RO 膜的保护安全运行，而且也提高了产品水的质量。 3. 食品方面的浓缩、提纯以及回收等。
4. 医药废水以及生物制品的精致和提纯。
5. 环境工程的应用：石油化工废水、印染纺织废水、
金属及电子加工废水、生活污水等。
22
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
四、MBR膜组件
配胶 晾丝 固定撒粉 切头抹胶 整理膜丝
二次配胶
另端浇铸
切头粘壳
分装保存
MBR膜组件工艺流程图
15
江苏苏净集团有限公司
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三、超滤膜组件
切头抹胶 安装甩油 安装浇铸
晾丝装丝
组件切头
脱模放置
二次加胶
一次加胶
检漏补漏及 测试
灌保护液
超滤膜组件工艺流程图
16
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
3.1工艺操作注意要点
6. 系统采用PLC控制，实现全自动化。
24
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4.2 膜生物反应器
MBR又称膜生物反应器（ Membrane Bio-Reactor ） 膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相 结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性 污泥法中的二沉池，有效的达到了泥水分离的目的。 充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌， 完全保留在生物反应器内，有效去除氨氮，避免污泥 的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有机物， 延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分 解。应用MBR技术后，主要污染物的去除率可达： COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零，处 理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水 资源化。
0.01 0.1 1.0 10 100 1000 10 4 10 5 10 6 10 7
A
MOLECULAR WEIGHT
10
100
1000
100
200 5,000 20,000 150,000
500,000
分子量 Aqueous salts 中水盐份
RELATIVE SIZE OF COMMON MATERIAL
3.2气压检漏
1、侧口封堵，组件灌满水
2、底部通气压，恒定0.1MPa
3、气压稳定运行1-3min 4、上端加水，适当调节压力， 观察气泡情况，使用铅笔标记 漏点
18
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
3.3超滤组件结构
超滤膜组件的结构及型式多样化, 膜组件主要可以分
2.2纺丝影响因素
1.制膜液的均匀性：排料均匀 1015 铸膜液温度 颜色 2.温度控制 6020 纺丝室的温度 3.干程高度：是一个传热的过程，空气中的微量水 蒸 气在膜表面发生延迟相分离，形成比较致密的皮层。 4.凝固浴温度：溶剂与凝固液的双向扩散作用，瞬时相 分离发生，形成指状孔。当超过一定温度时，由于温度 过高，则反而在中空纤维膜的表面形成致密的皮层，从 而导致中空纤维膜的水通量急剧下降。
25
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MBR膜组件的应用
26
江苏苏净集团有限公司
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
4.3 MBR组件的清洗
水反洗 加药反洗
加药种类 酸 碱 化学试剂 盐酸、柠檬酸、草酸 氢氧化钠
在线清洗 离线清洗
过滤对象
Sugars 蔗糖
FILTRATION
TECHNOLOGY
RO 反渗透
Microfiltration 微滤
过滤方法
Ultrafiltration 超滤
NF 纳滤
Particle filtration 一般过滤
7
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3. 按膜的形态分类
超滤
压力差 分子特性大小形状
水、溶剂小分子
非对称性膜
纳滤
压力差 离子大小及电荷
水、一价离子、 多价离子 水、溶剂
有机物
复合膜
非对称性膜复 合膜
6
反渗透
压力差 溶剂的扩散传递
溶质、盐
江苏苏净集团有限公司
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um 0.001
THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图
28
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敬请各位领导和同事提宝贵意见
氧化剂
次氯酸钠
27
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五、发展前景及展望
随着水污染的日益严重、水资源的短缺, 在水污 染控制和水资源化方面被受到广泛的重视,且具有广阔 的应用前景。 虽然膜有着无可比拟的优点,但是它的缺点也是很 突出的,如能耗高、成本高、膜污染、膜材料和膜组件 没有实现标准化等。 1.开发新的膜材料以提高膜通量，高强度、耐溶 性、抗氧化和抗污染能力 2.开发新的集成工艺和优化处理方法,扩大应用范 围、降低成本、实现标准化 3.寻求技术新突破，深入纳滤、反渗透的研究
13
江苏苏净集团有限公司
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机械调节
圆度 、毛刺
喷丝板的调节： 及时调圆
纺丝微调
保证壁厚
14
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2.3后处理
• 水处理：继续充分进行扩散交换，防止溶剂再次
反溶解，导致出现连贯的大指状孔。 • 甘油处理：进行保湿作用，从低浓度到高浓度充 分交换，减少膜中水分，降低液体的表面张力。 • 膜的收缩：发生在湿态保存时的失水，收缩变形 使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时 还会造成膜的破裂。 当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地 向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。
为内压式和外压式两种。
19
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20
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3.4超滤膜组件的清洗
浓差极化：水过滤在浓度梯度下，溶
质与水以相反方向向本Leabharlann Baidu溶液扩散， 在达到平衡状态时，膜表面形成一溶 质浓度分布边界层，它对水的透过起 着阻碍作用。
1.1 膜分离技术发展简史
1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀
胱内，开创了膜渗透的研究。
1861年，施密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。按现代 观点看，这种过滤应称为微孔过滤。 1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人制成了可截留不同分子量 的膜，这种膜是真正的超过滤膜。
1.2 膜的分类
1. 按膜的材料分类
类别 纤维素酯类 膜材料 举 例
纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等
聚砜类
聚酰(亚)胺类 非纤维素酯 类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷 等
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4.1 MBR的优点
1. 出水水质优良。
2. 活性污泥浓度高。
3. 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截 留生长, 氨氮去除率高。 4. 克服了常规活性污泥中容易发生 污泥膨胀的弊端。
5. 设备紧凑，省去二沉池, 节省占地。
壳聚糖，聚电解质等
5
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2. 按膜的分离原理及适用范围分类
根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微虑膜、
超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
膜过程 微滤 推动力 压力差 传递机理 颗粒大小形状 透过物 水、溶剂溶解物 截留物 悬浮物颗粒 胶体和超过 截留分子量 的分子 膜类型 纤维多孔膜
非对称膜
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2.1中空纤维膜的结构
双皮层结构
表面膜孔结构
11
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PVDF超滤膜公称孔 径为0.1µ m，过滤精度高， 对菌类和病原体的去除率 99.9%，使其获得优良的 产水品质。
JIANGSU SUJING GROUP CO.,LTD.
一、膜分离技术概述
膜(Membrane)是什么？ 所谓的膜，是指在一种流体相内或是在两种
流体相之间有一层薄的凝聚相，它把流体相分隔
为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生
传质作用。
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0.0 0.1
PVDF超滤膜孔径分布
0.2
0.3
PES超滤膜孔径 分布窄，孔径分布在 0.009—0.011µ m之间， 对于100,000 dalton的 过滤精度达到99.99% 以上，因此，它具有 优异的过滤精度。
孔径um
PES超滤膜孔径分布
0.01
0.03
12
孔径um
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50年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。 自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先出 现的分离膜是超过滤膜（简称UF膜）、微孔过滤膜（简称MF膜）和反渗
透膜（简称RO膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。
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Carbon black 碳黑 Pyrogens 热源
Paint pigment 颜料色素 Yeast cells 酵母 Beach sand 海滩沙砾
Metal ions 金属离子
Virus 病毒 Colloidal silica 胶体硅 Albumin protein 白蛋白
Bacteria 细菌 Pollens 花粉 Milled flour 面粉
1. 装丝的时候注意防止擦损膜丝 2. 切头注意余量，抹胶控制胶量并完全堵死 3. 安装注意零部件的紧固 4. 在不同的环境条件，控制甩油程度 5. 加胶分两步骤，离心去除气泡；减少发热量 6. 浇铸之前模具需要抹黄油，之后继续放置3d固化
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膜组件的结构及型 式取决于膜的形状,工业
上应用的膜组件主要有中
空纤维式、管式、螺旋卷 式、板框式等四种型式。 管式和中空纤维式组件也 可以分为内压式和外压式
两种。
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四种膜组件的综合性比较
9
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二、中空纤维膜纺丝工艺
聚合物 溶剂 添加剂 均质制膜液
相转化是指将均质的制 膜液通过溶剂的挥发或向溶 液加入非溶剂或加热制膜液，
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
使液相转变为固相的过程。
相转化制膜工艺中最重要的
凝固液浸渍
方法是L—S型制膜法。
水洗
L—S法制备
后处理
工艺流程框图
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中空纤维膜简介
苏净研究院中空纤维膜项目组
江苏苏净集团有限公司
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目录
一、膜分离技术概述 二、中空纤维膜纺丝工艺
三、超滤膜组件
四、MBR膜组件 五、发展前景及展望
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3.4超滤组件应用
1. 饮用水：家用净水器就是活性炭吸附技术与UF技术 杂化的成功范例。 2. RO装置的前处理：海水淡化、高纯水处理等，对RO 膜的保护安全运行，而且也提高了产品水的质量。 3. 食品方面的浓缩、提纯以及回收等。
4. 医药废水以及生物制品的精致和提纯。
5. 环境工程的应用：石油化工废水、印染纺织废水、
金属及电子加工废水、生活污水等。
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四、MBR膜组件
配胶 晾丝 固定撒粉 切头抹胶 整理膜丝
二次配胶
另端浇铸
切头粘壳
分装保存
MBR膜组件工艺流程图
15
江苏苏净集团有限公司
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三、超滤膜组件
切头抹胶 安装甩油 安装浇铸
晾丝装丝
组件切头
脱模放置
二次加胶
一次加胶
检漏补漏及 测试
灌保护液
超滤膜组件工艺流程图
16
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3.1工艺操作注意要点
6. 系统采用PLC控制，实现全自动化。
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4.2 膜生物反应器
MBR又称膜生物反应器（ Membrane Bio-Reactor ） 膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相 结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性 污泥法中的二沉池，有效的达到了泥水分离的目的。 充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌， 完全保留在生物反应器内，有效去除氨氮，避免污泥 的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有机物， 延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分 解。应用MBR技术后，主要污染物的去除率可达： COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零，处 理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水 资源化。
0.01 0.1 1.0 10 100 1000 10 4 10 5 10 6 10 7
A
MOLECULAR WEIGHT
10
100
1000
100
200 5,000 20,000 150,000
500,000
分子量 Aqueous salts 中水盐份
RELATIVE SIZE OF COMMON MATERIAL
3.2气压检漏
1、侧口封堵，组件灌满水
2、底部通气压，恒定0.1MPa
3、气压稳定运行1-3min 4、上端加水，适当调节压力， 观察气泡情况，使用铅笔标记 漏点
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3.3超滤组件结构
超滤膜组件的结构及型式多样化, 膜组件主要可以分
2.2纺丝影响因素
1.制膜液的均匀性：排料均匀 1015 铸膜液温度 颜色 2.温度控制 6020 纺丝室的温度 3.干程高度：是一个传热的过程，空气中的微量水 蒸 气在膜表面发生延迟相分离，形成比较致密的皮层。 4.凝固浴温度：溶剂与凝固液的双向扩散作用，瞬时相 分离发生，形成指状孔。当超过一定温度时，由于温度 过高，则反而在中空纤维膜的表面形成致密的皮层，从 而导致中空纤维膜的水通量急剧下降。
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MBR膜组件的应用
26
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4.3 MBR组件的清洗
水反洗 加药反洗
加药种类 酸 碱 化学试剂 盐酸、柠檬酸、草酸 氢氧化钠
在线清洗 离线清洗
过滤对象
Sugars 蔗糖
FILTRATION
TECHNOLOGY
RO 反渗透
Microfiltration 微滤
过滤方法
Ultrafiltration 超滤
NF 纳滤
Particle filtration 一般过滤
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3. 按膜的形态分类
超滤
压力差 分子特性大小形状
水、溶剂小分子
非对称性膜
纳滤
压力差 离子大小及电荷
水、一价离子、 多价离子 水、溶剂
有机物
复合膜
非对称性膜复 合膜
6
反渗透
压力差 溶剂的扩散传递
溶质、盐
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um 0.001
THE FILTRATION SPECTRUM 过滤谱图
28
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敬请各位领导和同事提宝贵意见
氧化剂
次氯酸钠
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五、发展前景及展望
随着水污染的日益严重、水资源的短缺, 在水污 染控制和水资源化方面被受到广泛的重视,且具有广阔 的应用前景。 虽然膜有着无可比拟的优点,但是它的缺点也是很 突出的,如能耗高、成本高、膜污染、膜材料和膜组件 没有实现标准化等。 1.开发新的膜材料以提高膜通量，高强度、耐溶 性、抗氧化和抗污染能力 2.开发新的集成工艺和优化处理方法,扩大应用范 围、降低成本、实现标准化 3.寻求技术新突破，深入纳滤、反渗透的研究
13
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机械调节
圆度 、毛刺
喷丝板的调节： 及时调圆
纺丝微调
保证壁厚
14
江苏苏净集团有限公司
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2.3后处理
• 水处理：继续充分进行扩散交换，防止溶剂再次
反溶解，导致出现连贯的大指状孔。 • 甘油处理：进行保湿作用，从低浓度到高浓度充 分交换，减少膜中水分，降低液体的表面张力。 • 膜的收缩：发生在湿态保存时的失水，收缩变形 使膜孔径大幅度下降，孔径分布不均匀，严重时 还会造成膜的破裂。 当膜与高浓度溶液接触时，由于膜中水分急剧地 向溶液中扩散而失水，也会造成膜的变形收缩。
为内压式和外压式两种。
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3.4超滤膜组件的清洗
浓差极化：水过滤在浓度梯度下，溶
质与水以相反方向向本Leabharlann Baidu溶液扩散， 在达到平衡状态时，膜表面形成一溶 质浓度分布边界层，它对水的透过起 着阻碍作用。
1.1 膜分离技术发展简史
1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀
胱内，开创了膜渗透的研究。
1861年，施密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。按现代 观点看，这种过滤应称为微孔过滤。 1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人制成了可截留不同分子量 的膜，这种膜是真正的超过滤膜。
1.2 膜的分类
1. 按膜的材料分类
类别 纤维素酯类 膜材料 举 例
纤维素衍生物类 醋酸纤维素，硝酸纤维素，乙基纤维素等
聚砜类
聚酰(亚)胺类 非纤维素酯 类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷 等