膜分离
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（C）在常温下进行，适合处理热敏性物料； （D）设备没有运动的部件，可靠性高，操 作、维护方便。
1.6 膜分离过程的传递机理
物质透过膜的三种传递方式：被动传递、促进 传递和主动传递。 （A）被动传递：物质由高化学位相侧向低化
学位相侧传递，化学位差是膜分离传递过程的
推动力，它可以是压力差、浓度差、电位差、 温度差等。
为例，纤维素酯类膜占 53% ，聚砜膜占 33.3% ，
聚酰胺膜占11.7%，其他材料的膜占2%，可见 纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。
（A) 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过 1，4β甙链连接起来的天然线性高分子化合物，其结构式为：
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。在 催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能与冰 醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维素或三 醋酸纤维素。
（D）经济性
分离膜的价格要合理。价格取决于材料和制造工 艺两方面。不少高聚物很具特色，但价格太贵， 无法作为商品。 分离膜要求:具有分离作用的膜越薄越好， (30nm) ；膜如果属于多孔性的，则膜上的孔要求 越多越好，孔径相差不大，只有这样，膜的透过
量才能大，分离物的纯度才高。
1.8 膜材料
用作分离膜的材料包括天然的与人工合成的 有机高分子材料和无机材料。 原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材
离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与离子交 换树脂相同，离子交换膜也可分为强酸型阳离子膜、 弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴离子膜 等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强酸型阳离 子交换膜。 磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜是最常用的两种离子 聚合物膜。
（C) 无机膜材料 无机膜多以金属及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷为材 料。从结构上可分为致密膜、多孔膜和复合非对称修 正膜三种。
以后发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜， pH 值适用范围为 3~11 ，分离率可达 99.5% （对盐水）， 透水速率为 0.6mL/cm2h ，长期使用稳定性好。由于酰 胺基团易于氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高 要求。 聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂能力， 因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的聚酰亚 胺膜对分离氢气有很高的效率。
液加入非溶剂或加热制膜液，使液相转变为固相的过程。 相转化制膜工艺中最重要的方法是 L-S 型制膜法。它是
由加拿大人劳勃和索里拉金发明的，并首先用于制造醋
酸纤维素膜。
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，其工艺框图可
８）具有分离选择性的人造液膜是马丁在６０年代初
研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖在固体膜之上的，
为支撑液膜。 ９）６０年代中期，美籍华人黎念之博士发现含有表面 活性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带有固体 膜支撑的新型液膜，并于１９６８年获得纯粹液膜的第
一项专利。
１０）７０年代初，卡斯勒又研制成功含流动载体的
1.3 膜的分类
1）按膜的材料分类
2）按膜的分离原理及适用范围分类
推动力可以是膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度 差等。
而压力推动的膜过程有反渗透、纳滤、超滤、微滤四种 。
在压力的作用下，小分子通过膜，大分子和微粒等被截，
其截留程度取决于膜结构。下面简单介绍下四种压力推
动膜。
（A）反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（离子）而 使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa；（B）纳滤 膜孔径为2～5nm，能截留部分离子及有机物，操作压力为 0.7～3 MPa；（C）超滤膜孔径为2～20nm，能截留小胶体
分离膜种类
1.2 膜分离技术发展简史
1）高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年，耐克特发 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。 2）1861年，施密特首先提出了超过滤的概念。他提出用比 滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加 压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋 白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可 称为超过滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
纤维素醋类材料易受到微生物侵蚀，pH值 适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无 机溶剂，因此发展了非纤维素酯类（合成高分 子类）膜。
醋酸纤维素膜图片
（B) 非纤维素酯类膜材料 常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚 酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。 聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解稳定性， 强度也很高，pH值适应范围为1~13，最高使用温度达 120℃，抗氧化性和抗氯性都十分优良。因此已成为重 要的膜材料之一。 早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙 -4 、 尼龙-66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离 率在 80%~90%之间，但透水率很低，仅 0.076mL/cm2h 。
3）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。 4）真正意义上的分离膜出现在20世纪60年代。1961年，米切 利斯等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水 -丙酮-溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜 是真正的超过滤膜，美国Amicon公司首先将这种膜商品化。 5）1967年，杜邦公司研制成功了以尼龙-66为主要组分的中空 纤维反渗透膜组件。同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式 反渗透膜组件。反渗透膜开始工业化。
Chapter 4
膜分离
Membrane separation
1. 膜技术概述
1.1 基本概念 膜（Membrane）是什么？有何特性？
膜，是指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部分，
并能使这两部分之间产生传质作用。
膜的特性：
1）性质各异、厚度不均；
2）不管膜多薄，它必须有两个界面。这两个界面
管内的层流。
1.7 分离膜应具备四个基本条件
（A）分离性——三个要点 ① 具有分离作用 ②分离能力要适度。
③膜分离能力主要取决于膜材料的化学特性、
膜的形态结构和操作条件。
（B）透过性
能够对被分离的混合物进行有选择的透过。不需 要通过的物质透过速度要低，需要通过的物质透过 速率要高。 分离膜的透过性能是它处理能力的主要标志。工 业上，透过量不能过低，否则经济上不合算。膜的 透过性能与膜材料的化学特性、分离膜的形态结构
粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1 MPa；（D）微滤膜
孔径为0.05～10μm，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，
操作压力为0.05～0.5 MPa。
反渗透、超过滤．微粒过滤的比较
膜过程的分离范围
3）按膜的形态分类
按膜的形状分为平板膜（Flat Membrane）、管式膜（Tubular Membrane ）和中空纤维膜（Hollow Fiber Membrane ）三种。
1.9 膜的制备
（A) 分离膜制备工艺类型
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。
目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用
的是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
（B) 相转化制膜工艺
相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶
液浓度。
溶质的表观分离率
Leabharlann BaiduRE
cb c p cb
100%
cb、cp分别为主体溶液浓度和膜的透过液 浓度。 分离系数
y A (1 x A ) (1 y A ) x A
yA xA
XA、YA分别为原料液（气）和透过液（气）中组分A的摩 尔分数。
（B)渗透通量Jw：单位时间内通过单位膜面
表示如下：
（C) 复合制膜工艺
1.10 膜的保存
微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜； 而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适 当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破 坏膜的结构。 膜的收缩主要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
（ B）促进传递：膜内有载体，在高化学位一
侧，载体同被传递的物质发生反应，而在低化
学位一侧又将被传递的化学物质释放，这种传
递过程有很高的选择性。 （ C）主动传递：膜中的载体同被传递物质在 低化学位侧发生反应并释放出能量，使被传递 物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧， 物质的传递方向为逆化学位梯度方向。主动传 递尚未用于工业过程。
6）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。 ７）在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得 很大的发展。８０年代气体分离膜的研制成功，使功能
膜的地位又得到了进一步提高。
4）按膜的结构分类
按膜的结构分为对称膜和非对称膜（相转化膜、复合膜）。
1.4 膜过滤的基础理论
主要涵盖分离效率、渗透通量和通量衰减 系数三个概念。 （A) 分离效率。对于溶液脱盐和某些高分 子物质的脱除等可以用脱除率（截留率）R 表示。
R
cw c p cw
100%
cw、cp分别为高压侧膜处溶液的界面浓度和膜的透过
料均可用于制备分离膜。但实际上，真正称为工
业化膜的膜材料并不多，这主要决定于膜的一些 特定要求，如分离效率、分离速度等。此外，也 取决于膜的制备技术。
目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维 素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其它材料。从品
种来说，已有成百种以上的膜被制备出来，其
中约40多种已被用于工业和实验室中，以日本
膜分离过程的机理 （A）筛分机理：膜的表面具有无数微孔，膜 的孔径分布比较均一，大于膜孔径的分子被截 留，而小于膜孔径的分子可以穿过膜达到分离
的目的。
分离机理依据分子大小的差异，如超滤、微滤 过程。
（B）溶解一扩散机理 ：假设溶质和溶剂都能 溶解于膜中，然后各自在浓度差或压力差造成的 化学位差推动下扩散通过膜，再从膜下游解吸。 溶质和溶剂在膜相中溶解度和扩散性的差异影响 着它们的通量大小。 （C）孔流模型：流体通过膜孔的流动为毛细
积的透过物质量。
V Jw St （C)通量衰减系数。膜的渗透通量因浓度极 化、膜的压密以及膜孔堵塞等原因将随时间而 衰减。
Jt J1 t
m
Jt、J1为膜运转t小时和1 h后的透过速度；t为 运转时间，m为衰减系数。
1.5 膜分离特点
（A）无需外加物质，可实现高纯度的分离； （B）过程不发生相变化，能耗较低；
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， 也会造成膜地变形收缩。 短期（1、2天）：无菌水；中期（1、2星期）：0.1% NaOH 长期（1个月以上）: 2-5% 甲醛 5%甘油（冬天）
液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。
膜过程的现状与发展趋势
D一透析； MF一微滤； UF一超滤； RO一反渗透； ED一电渗析； CR一控制释放； GS一气体分离； PV一渗透汽化； MD一膜蒸馏； LM一液膜； MR一膜反应器； NF一纳滤； GM一闸膜； AT一主动传递
• • • •
•
• • •
C6 H 7O2 (CH3CO)2 O C6 H 7O2 (OCOCH3 )2 H 2O C6 H 7O2 3(CH3CO)2 O C6 H 7O2 (OCOCH3 )3 2CH 2COOH
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。
醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在
下易发生水解反应。
分别与两侧的流体相接触； 3）膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种或
几种物质透过，而不允许其它物质透过。
膜分离过程
以选择性透过膜为分离介质，膜两侧在一定推动力 的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，使混 合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的过程。通 常膜原料侧称为膜上游，透过侧称为膜下游。膜有固 相、液相和气相膜。
和操作因素有关。
（C）物理、化学稳定性 分离膜材料：高聚物，需要定期更换。 高聚物的“老化”问题 压密现象：高聚物膜长期处于高压下会发生被压
密，使膜在长期使用中渗透量慢慢减小，最终不
能使用的现象（净水器换芯原理）。 膜污染：在使用过程中与混合物接触的表面会被 各种各样的杂质所污染，减少了膜的有效使用面 积。
1.6 膜分离过程的传递机理
物质透过膜的三种传递方式：被动传递、促进 传递和主动传递。 （A）被动传递：物质由高化学位相侧向低化
学位相侧传递，化学位差是膜分离传递过程的
推动力，它可以是压力差、浓度差、电位差、 温度差等。
为例，纤维素酯类膜占 53% ，聚砜膜占 33.3% ，
聚酰胺膜占11.7%，其他材料的膜占2%，可见 纤维素酯类材料在膜材料中占主要地位。
（A) 纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过 1，4β甙链连接起来的天然线性高分子化合物，其结构式为：
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。在 催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能与冰 醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维素或三 醋酸纤维素。
（D）经济性
分离膜的价格要合理。价格取决于材料和制造工 艺两方面。不少高聚物很具特色，但价格太贵， 无法作为商品。 分离膜要求:具有分离作用的膜越薄越好， (30nm) ；膜如果属于多孔性的，则膜上的孔要求 越多越好，孔径相差不大，只有这样，膜的透过
量才能大，分离物的纯度才高。
1.8 膜材料
用作分离膜的材料包括天然的与人工合成的 有机高分子材料和无机材料。 原则上讲，凡能成膜的高分子材料和无机材
离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与离子交 换树脂相同，离子交换膜也可分为强酸型阳离子膜、 弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴离子膜 等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强酸型阳离 子交换膜。 磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜是最常用的两种离子 聚合物膜。
（C) 无机膜材料 无机膜多以金属及其氧化物、多孔玻璃、陶瓷为材 料。从结构上可分为致密膜、多孔膜和复合非对称修 正膜三种。
以后发展了芳香族聚酰胺，用它们制成的分离膜， pH 值适用范围为 3~11 ，分离率可达 99.5% （对盐水）， 透水速率为 0.6mL/cm2h ，长期使用稳定性好。由于酰 胺基团易于氯反应，故这种膜对水中的游离氯有较高 要求。 聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂能力， 因此是一类较好的膜材料。例如，下列结构的聚酰亚 胺膜对分离氢气有很高的效率。
液加入非溶剂或加热制膜液，使液相转变为固相的过程。 相转化制膜工艺中最重要的方法是 L-S 型制膜法。它是
由加拿大人劳勃和索里拉金发明的，并首先用于制造醋
酸纤维素膜。
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，其工艺框图可
８）具有分离选择性的人造液膜是马丁在６０年代初
研究反渗透时发现的，这种液膜是覆盖在固体膜之上的，
为支撑液膜。 ９）６０年代中期，美籍华人黎念之博士发现含有表面 活性剂的水和油能形成界面膜，从而发明了不带有固体 膜支撑的新型液膜，并于１９６８年获得纯粹液膜的第
一项专利。
１０）７０年代初，卡斯勒又研制成功含流动载体的
1.3 膜的分类
1）按膜的材料分类
2）按膜的分离原理及适用范围分类
推动力可以是膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度 差等。
而压力推动的膜过程有反渗透、纳滤、超滤、微滤四种 。
在压力的作用下，小分子通过膜，大分子和微粒等被截，
其截留程度取决于膜结构。下面简单介绍下四种压力推
动膜。
（A）反渗透膜几乎无孔，可以截留大多数溶质（离子）而 使溶剂通过，操作压力较高，一般为2～10MPa；（B）纳滤 膜孔径为2～5nm，能截留部分离子及有机物，操作压力为 0.7～3 MPa；（C）超滤膜孔径为2～20nm，能截留小胶体
分离膜种类
1.2 膜分离技术发展简史
1）高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年，耐克特发 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。 2）1861年，施密特首先提出了超过滤的概念。他提出用比 滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时，若在溶液侧施加 压力，使膜的两侧产生压力差，即可分离溶液中的细菌、蛋 白质、胶体等微小粒子，其精度比滤纸高得多。这种过滤可 称为超过滤。按现代观点看，这种过滤应称为微孔过滤。
纤维素醋类材料易受到微生物侵蚀，pH值 适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无 机溶剂，因此发展了非纤维素酯类（合成高分 子类）膜。
醋酸纤维素膜图片
（B) 非纤维素酯类膜材料 常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚砜、聚 酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合物等。 聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解稳定性， 强度也很高，pH值适应范围为1~13，最高使用温度达 120℃，抗氧化性和抗氯性都十分优良。因此已成为重 要的膜材料之一。 早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺，如尼龙 -4 、 尼龙-66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离 率在 80%~90%之间，但透水率很低，仅 0.076mL/cm2h 。
3）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。 4）真正意义上的分离膜出现在20世纪60年代。1961年，米切 利斯等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物以水 -丙酮-溴化钠为溶剂，制成了可截留不同分子量的膜，这种膜 是真正的超过滤膜，美国Amicon公司首先将这种膜商品化。 5）1967年，杜邦公司研制成功了以尼龙-66为主要组分的中空 纤维反渗透膜组件。同一时期，丹麦DDS公司研制成功平板式 反渗透膜组件。反渗透膜开始工业化。
Chapter 4
膜分离
Membrane separation
1. 膜技术概述
1.1 基本概念 膜（Membrane）是什么？有何特性？
膜，是指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部分，
并能使这两部分之间产生传质作用。
膜的特性：
1）性质各异、厚度不均；
2）不管膜多薄，它必须有两个界面。这两个界面
管内的层流。
1.7 分离膜应具备四个基本条件
（A）分离性——三个要点 ① 具有分离作用 ②分离能力要适度。
③膜分离能力主要取决于膜材料的化学特性、
膜的形态结构和操作条件。
（B）透过性
能够对被分离的混合物进行有选择的透过。不需 要通过的物质透过速度要低，需要通过的物质透过 速率要高。 分离膜的透过性能是它处理能力的主要标志。工 业上，透过量不能过低，否则经济上不合算。膜的 透过性能与膜材料的化学特性、分离膜的形态结构
粒子、大分子物质，操作压力为0.1～1 MPa；（D）微滤膜
孔径为0.05～10μm，能截留胶体颗粒、微生物及悬浮粒子，
操作压力为0.05～0.5 MPa。
反渗透、超过滤．微粒过滤的比较
膜过程的分离范围
3）按膜的形态分类
按膜的形状分为平板膜（Flat Membrane）、管式膜（Tubular Membrane ）和中空纤维膜（Hollow Fiber Membrane ）三种。
1.9 膜的制备
（A) 分离膜制备工艺类型
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。
目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用
的是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
（B) 相转化制膜工艺
相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶
液浓度。
溶质的表观分离率
Leabharlann BaiduRE
cb c p cb
100%
cb、cp分别为主体溶液浓度和膜的透过液 浓度。 分离系数
y A (1 x A ) (1 y A ) x A
yA xA
XA、YA分别为原料液（气）和透过液（气）中组分A的摩 尔分数。
（B)渗透通量Jw：单位时间内通过单位膜面
表示如下：
（C) 复合制膜工艺
1.10 膜的保存
微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜； 而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温度、pH值不适 当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。冷冻会使膜膨胀而破 坏膜的结构。 膜的收缩主要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
（ B）促进传递：膜内有载体，在高化学位一
侧，载体同被传递的物质发生反应，而在低化
学位一侧又将被传递的化学物质释放，这种传
递过程有很高的选择性。 （ C）主动传递：膜中的载体同被传递物质在 低化学位侧发生反应并释放出能量，使被传递 物质由低化学位一侧被传递到高化学位一侧， 物质的传递方向为逆化学位梯度方向。主动传 递尚未用于工业过程。
6）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。 ７）在此期间，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得 很大的发展。８０年代气体分离膜的研制成功，使功能
膜的地位又得到了进一步提高。
4）按膜的结构分类
按膜的结构分为对称膜和非对称膜（相转化膜、复合膜）。
1.4 膜过滤的基础理论
主要涵盖分离效率、渗透通量和通量衰减 系数三个概念。 （A) 分离效率。对于溶液脱盐和某些高分 子物质的脱除等可以用脱除率（截留率）R 表示。
R
cw c p cw
100%
cw、cp分别为高压侧膜处溶液的界面浓度和膜的透过
料均可用于制备分离膜。但实际上，真正称为工
业化膜的膜材料并不多，这主要决定于膜的一些 特定要求，如分离效率、分离速度等。此外，也 取决于膜的制备技术。
目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维 素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其它材料。从品
种来说，已有成百种以上的膜被制备出来，其
中约40多种已被用于工业和实验室中，以日本
膜分离过程的机理 （A）筛分机理：膜的表面具有无数微孔，膜 的孔径分布比较均一，大于膜孔径的分子被截 留，而小于膜孔径的分子可以穿过膜达到分离
的目的。
分离机理依据分子大小的差异，如超滤、微滤 过程。
（B）溶解一扩散机理 ：假设溶质和溶剂都能 溶解于膜中，然后各自在浓度差或压力差造成的 化学位差推动下扩散通过膜，再从膜下游解吸。 溶质和溶剂在膜相中溶解度和扩散性的差异影响 着它们的通量大小。 （C）孔流模型：流体通过膜孔的流动为毛细
积的透过物质量。
V Jw St （C)通量衰减系数。膜的渗透通量因浓度极 化、膜的压密以及膜孔堵塞等原因将随时间而 衰减。
Jt J1 t
m
Jt、J1为膜运转t小时和1 h后的透过速度；t为 运转时间，m为衰减系数。
1.5 膜分离特点
（A）无需外加物质，可实现高纯度的分离； （B）过程不发生相变化，能耗较低；
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， 也会造成膜地变形收缩。 短期（1、2天）：无菌水；中期（1、2星期）：0.1% NaOH 长期（1个月以上）: 2-5% 甲醛 5%甘油（冬天）
液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。
膜过程的现状与发展趋势
D一透析； MF一微滤； UF一超滤； RO一反渗透； ED一电渗析； CR一控制释放； GS一气体分离； PV一渗透汽化； MD一膜蒸馏； LM一液膜； MR一膜反应器； NF一纳滤； GM一闸膜； AT一主动传递
• • • •
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• • •
C6 H 7O2 (CH3CO)2 O C6 H 7O2 (OCOCH3 )2 H 2O C6 H 7O2 3(CH3CO)2 O C6 H 7O2 (OCOCH3 )3 2CH 2COOH
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。
醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在
下易发生水解反应。
分别与两侧的流体相接触； 3）膜传质有选择性，它可以使流体相中的一种或
几种物质透过，而不允许其它物质透过。
膜分离过程
以选择性透过膜为分离介质，膜两侧在一定推动力 的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，使混 合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的过程。通 常膜原料侧称为膜上游，透过侧称为膜下游。膜有固 相、液相和气相膜。
和操作因素有关。
（C）物理、化学稳定性 分离膜材料：高聚物，需要定期更换。 高聚物的“老化”问题 压密现象：高聚物膜长期处于高压下会发生被压
密，使膜在长期使用中渗透量慢慢减小，最终不
能使用的现象（净水器换芯原理）。 膜污染：在使用过程中与混合物接触的表面会被 各种各样的杂质所污染，减少了膜的有效使用面 积。