膜分离技术PPt.ppt
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膜分离技术的应用PPT课件
法、离子交换法和沉淀法，这些方法各有特点但工 艺往往都十分繁杂所需时间长、易变性失活、需消 耗大量的原料、能耗高、回收率低、废水污染严重 且处理难度大。
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
膜分离技术作为一门新型的分离、浓缩、提纯
及净化技术具有节能、不破坏产品结构、少污染和 操作简单，可在常温下连续操作、可直接放大、可 专一配膜等特点，且各种膜过程具有不同的分离机 制，适用于不同对象和要求。
膜分离技术在低度白酒除浊中具有很大的应用前景， 正在成为酿酒业的一个重要过滤技术，在去除杂质、 保持品质、降低能耗、缩短处理时间方面具有较大 的优势。
利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采 用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品 质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质, 利用价值高,达到资源综合利用。
膜分离技术在乳清蛋白的回收的应用
干酪乳清先进行预处理，pH 值调整到5.2~5.9，在 71~85℃灭菌15s。然后进行超滤分离，常用醋酸 纤维素膜、聚砜膜或聚丙烯腈膜等， 截留相对分子 质量20000~25000，压力70~700kPa。乳清蛋白被 截留，截留率为95%~99%，而含有乳糖和无机盐 的溶液透过。利用该法乳清蛋白提得率提高近4倍, 而乳糖下降40%。截留的浓缩乳清蛋白经喷雾干燥 可得乳清粉，可用于配制婴儿乳粉、老人乳粉等。
▪ 医药用水 医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、 能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除 针剂热源和终端水热源,取得很好效果。
▪ 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化) 在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯 化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、 加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表 现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率 低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技
《膜分离技术》课件
控制运行参数
根据实际运行情况，调整压力、流量等运行 参数，优化处理效果。
应急处理
针对突发故障或水质异常情况，采取相应的 应急处理措施，确保系统稳定运行。
04
膜分离技术的优势与局限 性
优势
高效分离
膜分离技术能够高效地分离混合物中 的不同组分，实现高纯度产品的制备 。
节能环保
膜分离过程通常在常温下进行，能耗 较低，且不产生有害物质，符合绿色 环保理念。
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THANKS
膜分离技术需要使用特定的化学品进行清洗和维护，因此化学品成本 也是需要考虑的因素。
环境效益分析
减少污染排放
膜分离技术可以有效地减少工业 废水中的有害物质排放，减轻对 环境的污染。
节约资源
膜分离技术可以提高资源的利用 率，减少浪费，对环境保护具有 积极的影响。
提高生产效率
膜分离技术可以优化生产流程， 提高生产效率，降低能耗和资源 消耗，从而减少对环境的负面影 响。
特点
孔径分布均匀、过滤精度 高、阻力小。
03
膜分离技术的工艺流程
原水预处理
去除大颗粒杂质
通过过滤、沉淀等方法去除原水中较大的颗粒、悬浮物和杂质。
降低浊度
通过加入絮凝剂、沉淀等方法降低原水的浊度，提高水质清晰度。
调节pH值
根据不同膜材料的特性，通过加酸或加碱调节原水的pH值至适宜 范围。
膜组件的安装与调试
2
膜分离技术可以有效地去除医药产品中的杂质和 有害物，膜分离技术的应用前 景越来越广阔，为新药研发和生产提供了新的技 术支持。
06
膜分离技术的经济效益分 析
投资成本分析
设备购置成本
膜分离技术的设备购置成本较高，包括膜组件、泵、管道等。
膜分离技术PPT
优化膜结构
通过改变膜孔径、孔道形状和分布等结构参数，提高 膜的分离性能和通量。
强化传质过程
采用促进传递、电场辅助等方法强化传质过程，提高 分离效率。
降低能耗
优化操作条件，如降低操作压力、提高操作温度等， 以降低膜分离过程的能耗。
面临挑战及解决思路
膜污染问题
开发抗污染膜材料、优化操作条件和 采用清洗技术等措施减轻膜污染问题。
石油化工
用于油品脱硫、脱蜡、脱色等石油加工过程，以及化工原料的分 离和提纯。
环保领域
应用于废气处理、重金属回收、垃圾渗滤液处理等环保工程。
05 膜污染与防治策略
膜污染类型及成因分析
无机物污染
由水中的金属离子、矿物质等无机物在膜表面积聚形成，降低膜的 通量。
有机物污染
水中的有机物，如腐殖质、蛋白质等，在膜表面吸附和沉积，导致 膜孔堵塞。
污水处理
采用膜生物反应器（MBR） 技术，结合膜分离和生物 处理，提高污水处理效率 和水质。
气体分离领域应用实例
氧气、氮气分离
工业气体分离
利用气体分离膜的选择透过性，从空 气中分离出氧气和氮气。
应用于合成气、氨分解气等工业气体 的分离和纯化。
天然气处理
通过膜分离技术去除天然气中的二氧 化碳、硫化氢等酸性气体，提高天然 气品质。
创新膜制备技术展望
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现膜材料的精确控制和复杂 结构的制造，提高膜的分离性能和机械强度。
表面改性技术
通过表面涂覆、接枝等方法对膜表面进行改性， 提高膜的选择性、通量和抗污染性能。
3
纳பைடு நூலகம்技术
利用纳米技术制造纳米孔道或纳米结构，提高膜 的分离精度和效率，同时降低能耗。
通过改变膜孔径、孔道形状和分布等结构参数，提高 膜的分离性能和通量。
强化传质过程
采用促进传递、电场辅助等方法强化传质过程，提高 分离效率。
降低能耗
优化操作条件，如降低操作压力、提高操作温度等， 以降低膜分离过程的能耗。
面临挑战及解决思路
膜污染问题
开发抗污染膜材料、优化操作条件和 采用清洗技术等措施减轻膜污染问题。
石油化工
用于油品脱硫、脱蜡、脱色等石油加工过程，以及化工原料的分 离和提纯。
环保领域
应用于废气处理、重金属回收、垃圾渗滤液处理等环保工程。
05 膜污染与防治策略
膜污染类型及成因分析
无机物污染
由水中的金属离子、矿物质等无机物在膜表面积聚形成，降低膜的 通量。
有机物污染
水中的有机物，如腐殖质、蛋白质等，在膜表面吸附和沉积，导致 膜孔堵塞。
污水处理
采用膜生物反应器（MBR） 技术，结合膜分离和生物 处理，提高污水处理效率 和水质。
气体分离领域应用实例
氧气、氮气分离
工业气体分离
利用气体分离膜的选择透过性，从空 气中分离出氧气和氮气。
应用于合成气、氨分解气等工业气体 的分离和纯化。
天然气处理
通过膜分离技术去除天然气中的二氧 化碳、硫化氢等酸性气体，提高天然 气品质。
创新膜制备技术展望
1 2
3D打印技术
利用3D打印技术实现膜材料的精确控制和复杂 结构的制造，提高膜的分离性能和机械强度。
表面改性技术
通过表面涂覆、接枝等方法对膜表面进行改性， 提高膜的选择性、通量和抗污染性能。
3
纳பைடு நூலகம்技术
利用纳米技术制造纳米孔道或纳米结构，提高膜 的分离精度和效率，同时降低能耗。
膜分离ppt(1)
能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经 济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之 一
膜分离发展过程
我国膜分离的发展历史
开始研究离子交换 膜和电渗析
开始研究RO、UF展了渗透汽化、膜萃 取、膜蒸馏和膜反应等新膜 过程的研究，并着手进行膜
• 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，因此称纳滤。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，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截 留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在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。
技术的推广应用工作
一直在进步
国内主要的膜研究和推广单位： 1）气体分离：大连化学物理研究所（天邦膜公司） 2）液体分离：杭州水处理技术中心（西斗门公司）
天津纺织工学院（膜天公司） 3）无机膜：南京工业大学（久吾高科）
中国科技大学
03 常见膜分离及其机理
常见膜分离及其机理
膜应具的 特性
①膜通量大，即在单位时间内膜透过的液体量应 足够大； ②截留率适宜，要求对杂质有较大的截留率，对 药物成分的截留率较低； ③机械强度高，耐冲击； ④化学稳定性好； ⑤抗污染能力强； ⑥孔径分布窄，截留效率高； ⑦易于维护与更换，能做到随装置规模的改变而 改变； ⑧自动化水平高。
反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98% 以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、 胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无 离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛，如垃圾渗滤液的 处理。
膜分离发展过程
我国膜分离的发展历史
开始研究离子交换 膜和电渗析
开始研究RO、UF展了渗透汽化、膜萃 取、膜蒸馏和膜反应等新膜 过程的研究，并着手进行膜
• 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，因此称纳滤。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，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截 留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在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。
技术的推广应用工作
一直在进步
国内主要的膜研究和推广单位： 1）气体分离：大连化学物理研究所（天邦膜公司） 2）液体分离：杭州水处理技术中心（西斗门公司）
天津纺织工学院（膜天公司） 3）无机膜：南京工业大学（久吾高科）
中国科技大学
03 常见膜分离及其机理
常见膜分离及其机理
膜应具的 特性
①膜通量大，即在单位时间内膜透过的液体量应 足够大； ②截留率适宜，要求对杂质有较大的截留率，对 药物成分的截留率较低； ③机械强度高，耐冲击； ④化学稳定性好； ⑤抗污染能力强； ⑥孔径分布窄，截留效率高； ⑦易于维护与更换，能做到随装置规模的改变而 改变； ⑧自动化水平高。
反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98% 以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、 胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无 离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛，如垃圾渗滤液的 处理。
膜分离 (Membrane Separation)PPT课件
Na+ +
固定离子
Cl-
正极 阴离子交换膜 负极
高分子膜中间有足够大的孔隙，水中的离子 在膜孔隙通道（比膜厚度大得多）中电迁移运 动。例如，在水溶液中, 阴离子交换膜的活性 基团会发生离解，留下的是带正电荷的固定基 团，构成了强烈的正电场。在外加直流电场作 用下，根据异电相吸原理，溶液中带负电的阴 离子就可被它吸引、传递而通过离子交换膜到 另一侧，而带正电荷的阳离子则离子膜上固定 负电荷基团的排斥不能通过交换膜。
静压膜分离操作
1) 膜的选择性
2) 常用被分离溶质的截留率/去留率表示：
3)
R = (CF－CP)/ CF×100%
4) CF：原液浓度, CP：透过液中溶质浓度。
2) 浓度极化现象
通常沉淀溶液过滤时会出现“滤饼”现象, 使滤膜
孔洞受阻变小, 流速变慢。
对于实际过程, 膜的排除率应修正为：
(CM －CP) / (CF－CP) = exp (JV /k) JV ： 膜 透 过 流 束 (cm2/cm·s) ； k ： 物 质 移 动 系 数
根据溶质与流动载体之间的可逆化学反应提出了促进传递概念上世纪60年代中期bloch等采用支撑液膜研究了金属提取过程黎念之发明乳化液膜推演出了促进传递膜的新概念并导致了后来各种新型液膜的发明?湿法冶金?废水处理?核化工?气体分离?有机物分离?生物制品分离与生物医学分离?化学传感器与离子选择性电极液膜过程和萃取类似但它的萃取与反萃取分别发生在膜的两侧界面溶质从料液相萃入膜相并扩散到膜相另一侧再被反萃入接收相由此实现萃取与反萃取的内耦合
应用：
➢ 低聚糖的分离和精制 ➢ 果汁的高浓度浓缩
多肽和氨基酸的分离
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan) 效应,即相同电荷排斥 而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽在等电点时是中性的, 当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带 有静电官能团, 基于静电相互作用, 对离子有一定的截留率, 可 用于分离氨基酸和多肽。纳滤膜对于处于等电点状态的氨基酸 和多肽等溶质的截留率几乎为零, 因为溶质是电中性的并且大 小比所用的膜孔径要小。而对于非等电点状态的氨基酸和多肽 等溶质的截留率表现出较高的截留率, 因为溶质离子与膜之间 产生静电排斥, 即Donnan 效应而被截留。
《膜分离技术》PPT课件
蛋白质、无机盐
缓冲液
精选ppt
无机盐
34
2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
精选ppt
35
• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
F
精选ppt
11
17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
12
膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
精选ppt
28
4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
精选ppt
32
透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
精选ppt
33
透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
缓冲液
精选ppt
无机盐
34
2. 微 滤
以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用 筛分原理使不溶性粒子（0.1-10um）得以分离的 操作。操作压力0.05-0.5MPa。
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35
• 微滤应用 1) 除去水/溶液中的细菌和其它微粒； 2) 除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白 质等多种溶液中的菌体； 3) 除去饮料、酒类、酱油、醋等食品中的 悬浊物、微生物和异味杂质。
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17.1 膜材料 与膜的制造
精选ppt
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膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般膜操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
孔膜，其孔隙大小在电镜的分辨范围内。
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4完整性试验
• 本法用于试验膜和组件是 否完整或渗漏。
• 将超滤器保留液出口封闭， 透过液出口接上一倒置的 滴定管。自料液进口处通 入一定压力的压缩空气， 当达到稳态时，测定气泡 逸出速度，如大于规定值， 表示膜不合格。
× 保留液 出口封闭
压缩空气
• 透析过程中透析膜内无流体流动，溶质 以扩散的形式移动。
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透析原理图
大分子
透析膜 小分子
水分子
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透析法的应用
常用于除去蛋白或核酸样品中的盐、变性剂、还原剂之类 的小分子杂质，
膜分离技术课件
学习交流PPT
8
膜的简介
特征：具有选择性分离的功
能薄膜材料，以及以其为核心
浓缩液
的装置、过程、工艺的集成与
应用
特点：
渗 透
无相变、低能耗
液
高效率、污染小
工艺简单、操作方便 便于与其它技术集成
进料液
学习交流PPT
9
膜的分类
学习交流PPT
10
膜的适用范围
• 分离对象的粒径分布
学习交流PPT
学习交流PPT
17
膜过程的一些术语
• 通量衰减系数m：由于过程的浓差极化、膜的压密、膜 污染等的影响，使得通量随时间的变化
学习交流PPT
18
膜过程的一些术语
• 推动力： 1）对多孔膜而言，在对流流动的情况下，传质推动力是膜两侧的 压力差。
P2 P1
P3
P＝（P1＋P2）/2－P3
膜压降：P1-P2，是由于流体流动引起的。 2）对致密膜而言，推动力为膜两侧的化学势之差。
“谁掌握了膜技术，谁就 掌握了21世纪的未来”
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4
报告内容
• 膜技术简介
发展历史 专业术语 应用实例
• 典型膜过程
反渗透 超滤 微滤
• 陶瓷膜技术
学习交流PPT
5
膜的发展历史
• 1748年Abble Nelkt 发现水能自然地扩散到装有酒精的猪膀胱内， 首次揭示了膜分离现象；
• 1827年Dutrochet引入名词渗透（Osmosis）；
纳滤 0.0005-0.005m： 低聚糖、染料、多价离子
反渗透0.0001-0.001m：
电解质、大于100Da的有机溶质
水、小于100Da的有机溶质
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膜分离技术
相关官方网站：
中国膜工业协会 / 美国膜技术协会(AMTA) / 北美膜学会(NAMS) /nams/NAMSHP.html
欧洲膜学会(EMS) www.ems.cict.fr/ 联合国教科文组织膜科学技术中心 .au/ 美国过滤与分离学会(AFS) / 国际水协会(IWA) / 国际脱盐协会(IDA) /
70年代初，卡斯勒（Cussler）又研制成功含流动载 体的液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。
1.3 膜的分类
1. 按膜的材料分类
表1 膜材料的分类
类别
膜材料
举例
纤维素酯类 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
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
非纤维素酯 类
聚酰(亚)胺类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类
膜(Tubular Membrane)和中空纤维膜(Hollow Fiber membrane)。
4. 按膜的结构分类
按膜的结构分为： 对称膜(Symmetric Membrane) 非对称膜(Asymmetric Membrane) 复合膜(Composite Membrane)
1.4 膜过滤的基础理论
内容
膜技术概述 膜分离装置 极化、污染现象和控制 典型的膜分离技术及应用领域
1.膜技术概述
1.1 基本概念
膜(Membrane)是什么？有何特性？
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。
膜的特性：
不管膜多薄, 它必须有两个界面。这两个界面分别与 两侧的流体相接触。 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。
有机物
反渗透 压力差 溶剂的扩散传递 水、溶剂
溶质、盐
复合膜
非对称性膜 复合膜
膜过程 推动力 传递机理
透过物
渗析
浓度差
溶质的扩散传 低分子量物、
递
离子
电渗析 电位差
电解质离子的 选择传递
电解质离子
气体分 离
压力差
气体和蒸汽的 扩散渗透
气体或蒸汽
渗透蒸 发
压力差
选择传递
液膜分 离
浓度差
反应促进和 扩散传递
易渗溶质或溶 剂
杂质
续上表 截留物 膜类型
大分子物 非对称性膜
非电解质，
通透量理论：一种基于粒子悬浊液在毛细管内流动 的毛细管理论。
水通量（Jw）和截留率（R）：
W Jw At
R c1 c2 c1
W—透水量，A—膜的有效面积，t—时间 c1—料液中溶质浓度， c2—透过液中溶质浓度
膜分离基本原理
1.5 膜分离过程的类型
分离膜的基本功能是从物质群中有选择地透过或输送特定的物质， 如颗粒、分子、离子等。或者说，物质的分离是通过膜的选择性透
1967年，DuPont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。
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。
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。
具有分离选择性的人造液膜是马丁（Martin）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。
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。
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。
真正意义上的分离膜出现在20世纪60年代。1961年， 米切利斯（A. S. Michealis）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。
选择性透膜
膜上游 膜 膜下游 膜分离过程原理：以选择性膜为分离介质，通 过在膜两边施加一个推动力（如浓度差、压力 差或电位差等）时，使原料侧组分选择性地透 过膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧 称为膜上游，透过侧称为膜下游。
分离膜种类:
高分子膜
分 离
液体膜
膜
生物膜
带电膜 非带电膜
阳离子膜
阴离子膜 过滤膜 精密过滤膜 超滤膜 纳米滤膜理如表2所示。
表2 几种主要分离膜的分离过程
膜过程 推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
微滤 压力差 颗粒大小形状 水、溶剂溶解物 悬浮物颗粒
纤维多孔膜
超滤
压力差
分子特性大小形状
水、溶剂小分子
胶体和超过截留 分子量的分子
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
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
其他
壳聚糖，聚电解质等
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
其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗 析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
3. 按膜的形态分类 按膜的形状分为平板膜(Flat Membrane)、管式
1.2 膜分离技术发展简史
高分子膜的分离功能很早就已发现。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。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。
相关官方网站：
中国膜工业协会 / 美国膜技术协会(AMTA) / 北美膜学会(NAMS) /nams/NAMSHP.html
欧洲膜学会(EMS) www.ems.cict.fr/ 联合国教科文组织膜科学技术中心 .au/ 美国过滤与分离学会(AFS) / 国际水协会(IWA) / 国际脱盐协会(IDA) /
70年代初，卡斯勒（Cussler）又研制成功含流动载 体的液膜，使液膜分离技术具有更高的选择性。
1.3 膜的分类
1. 按膜的材料分类
表1 膜材料的分类
类别
膜材料
举例
纤维素酯类 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
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
非纤维素酯 类
聚酰(亚)胺类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类
膜(Tubular Membrane)和中空纤维膜(Hollow Fiber membrane)。
4. 按膜的结构分类
按膜的结构分为： 对称膜(Symmetric Membrane) 非对称膜(Asymmetric Membrane) 复合膜(Composite Membrane)
1.4 膜过滤的基础理论
内容
膜技术概述 膜分离装置 极化、污染现象和控制 典型的膜分离技术及应用领域
1.膜技术概述
1.1 基本概念
膜(Membrane)是什么？有何特性？
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。
膜的特性：
不管膜多薄, 它必须有两个界面。这两个界面分别与 两侧的流体相接触。 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。
有机物
反渗透 压力差 溶剂的扩散传递 水、溶剂
溶质、盐
复合膜
非对称性膜 复合膜
膜过程 推动力 传递机理
透过物
渗析
浓度差
溶质的扩散传 低分子量物、
递
离子
电渗析 电位差
电解质离子的 选择传递
电解质离子
气体分 离
压力差
气体和蒸汽的 扩散渗透
气体或蒸汽
渗透蒸 发
压力差
选择传递
液膜分 离
浓度差
反应促进和 扩散传递
易渗溶质或溶 剂
杂质
续上表 截留物 膜类型
大分子物 非对称性膜
非电解质，
通透量理论：一种基于粒子悬浊液在毛细管内流动 的毛细管理论。
水通量（Jw）和截留率（R）：
W Jw At
R c1 c2 c1
W—透水量，A—膜的有效面积，t—时间 c1—料液中溶质浓度， c2—透过液中溶质浓度
膜分离基本原理
1.5 膜分离过程的类型
分离膜的基本功能是从物质群中有选择地透过或输送特定的物质， 如颗粒、分子、离子等。或者说，物质的分离是通过膜的选择性透
1967年，DuPont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。
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。
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。
具有分离选择性的人造液膜是马丁（Martin）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。
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。
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。
真正意义上的分离膜出现在20世纪60年代。1961年， 米切利斯（A. S. Michealis）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。
选择性透膜
膜上游 膜 膜下游 膜分离过程原理：以选择性膜为分离介质，通 过在膜两边施加一个推动力（如浓度差、压力 差或电位差等）时，使原料侧组分选择性地透 过膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧 称为膜上游，透过侧称为膜下游。
分离膜种类:
高分子膜
分 离
液体膜
膜
生物膜
带电膜 非带电膜
阳离子膜
阴离子膜 过滤膜 精密过滤膜 超滤膜 纳米滤膜理如表2所示。
表2 几种主要分离膜的分离过程
膜过程 推动力
传递机理
透过物
截留物
膜类型
微滤 压力差 颗粒大小形状 水、溶剂溶解物 悬浮物颗粒
纤维多孔膜
超滤
压力差
分子特性大小形状
水、溶剂小分子
胶体和超过截留 分子量的分子
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
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
其他
壳聚糖，聚电解质等
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
其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗 析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。
3. 按膜的形态分类 按膜的形状分为平板膜(Flat Membrane)、管式
1.2 膜分离技术发展简史
高分子膜的分离功能很早就已发现。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。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。