膜分离技术的应用现状及研究进展
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生物技术是 21 世纪三大支柱产业之一，而膜技 术几乎可以用于生物产品加工过程的各个阶段和所 有步骤。膜分离技术广泛应用于生物发酵制药、中 成药生产等现代生物技术领域，在抗生素生产、维生 素以及氨基酸的生产环节中也较为常见［9］。
膜分离工艺与传统的分离方法相比，在减化了 分离过程，降低了成本的同时，产品质量也得到了提 高。其主要应用领域为生物反应容器、下游产品处 理以及吸附介质［10］。 2． 3 在石油化工领域的应用
重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、医 药、油漆、颜料等企业排出的废水，具有很大的毒性。 液膜分离法可以很好的处理含酚废水、含氰废水及 有毒金属 废 水［8］。 膜 分 离 技 术 在 工 业 废 水 深 度 处 理过程中能实现闭路循环，在降低污染的同时变废 为宝，实现水资源的综合回用，经济效益与社会效益 十分可观。目前，膜分离技术在废水处理等水处理 领域的应用已日趋成熟。 2． 2 在生物技术领域的应用
关键词 膜分离技术 应用 发展趋势
膜是具有选择性分离性能的材料。利用膜的选 择性分离以期实现料液不同组分之间的分离、纯化、 浓缩的过程称作膜分离。膜分离工艺过程中，集成 膜孔径等几何因素、膜材料和待分离成分之间溶解 度、扩散系数的差异以及静电场作用力等要素，强化 了分离与 传 质 的 过 程，同 时 不 受 热 力 学 平 衡 的 限 制［1-2］，因此，膜分离工艺具有高度的选择性。膜分 离技术是一种新型高效、精密的分离技术，属于材料 科学与介质分离科学的交叉结合领域。膜分离技术 由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高 效、节能、环保、分子级过滤等特征，以及过滤过程简 单、易于控制的特点。目前，已在食品、环保、医药、 生物等众多领域取得了广泛的应用，带来了显著的 经济效益和社会效益，已发展成为当今分离科学中 最重要的手段之一。
分离膜是一种具有选择性透过能力的膜型材 料，能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相 或两部分的界面。通常按分离机理和适用范围可分 为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗透蒸发膜、 离子交换膜等。膜的形式可以是固态的，也可以是 液态的。被膜分割的流体物质可以是液态的，也可 以是气态的。
根据制备材料的不同，可分为无机膜和有机膜。 无机膜主要有陶瓷膜和金属膜，具有过滤精度低，选 择性小的特点； 有机膜通常由高分子材料制成，比如 醋酸纤维素、聚醚砜、聚氟聚合物等。
王 檑（ 1983—） ，男，工程师，硕士研究生，530023 广西省南宁 市兴宁区长堽路 40 号。
口。影响膜分离速度的因素有温度差、压力差、固含 量（ TDS） 、离子浓度、溶液黏度等。 1． 2 膜分离的基本特性
由于膜分离过程是一个单纯的物理分离过程， 具有无相变化、低能耗、可拆分、自动化程度高等特 点，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机 物具有良好的分离能力，保证了分离系统的正常连 续稳定运行。在食品、环保、医药、生物等众多领域 取得了广泛的应用，根据不同的有机物种类，可依据 有机物分子量的不同，选择不同的分离膜及相对应 的分离工艺，最终达到最佳的膜通量和截留率，提高 生产收率，降低投资规模，减少运行成本。 1． 3 分离膜的种类
按照成膜方法不同，可分为微孔膜、控制拉伸膜 和海绵状结构膜［3］。
2 膜分离技术的应用现状
2． 1 在水处理领域的应用 采用反渗透膜和纳滤膜进行水处理已有报道。
反渗透和纳滤膜设备具有简单、效益高、占地少、操 239
总第 571 期
现代矿业
2016 年 11 月第 11 期
作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和 出水质量好等优点，是目前较为成熟的废水深度处 理工艺。两者都可在外加压力下使溶液中的大分子 物质和盐类脱除，同时截留水中的污染物以及无机 盐、糖类、氨基酸等［4］。 2． 1． 1 在生活用水处理中的应用
近年来，膜分离工艺技术的运行不断成熟，水处 理环节主要采用膜分离工艺，结合活性炭处理技术， 使用微滤膜、纳滤膜、超滤膜、反渗透等处理手段，生 活用水处理取得了很好的效果［5］。 2． 1． 2 在海水淡化处理中的应用
现在所用的海水淡化方法通常有电渗析法、蒸 馏法、反渗透法。自上世纪 90 年代非加压吸附渗透 海水淡化法推广应用以来，反渗透用于海水淡化的 研究得到 了 极 大 发 展［6］。 反 渗 透 膜 海 水 淡 化 法 设 备简单、易于维护和设备模块化等优点使其迅速占 领市场，且 其 产 业 关 联 度 大［7］。 因 此，有 专 家 甚 至 认为反渗透海水淡化技术基本可代表一个国家膜技 术的应用水平。目前，该技术也将朝着高水通量、高 脱盐、脱硼率和低能耗的方向发展。 2． 1． 3 在工业废水处理中的应用
1 膜分离技术简介
1． 1 膜分离技术的原理 膜分离技术是一种使用膜材料实现不同介质分
离的技术，分离的过程多由压力、浓度、电势差异等 因素驱动，用以实现溶质和溶剂的分离、浓缩、纯化 和精制的目的。
膜分离技术的工艺原理是较为简单的。在浓缩 过滤过程中料液通过加压，以一定的流速沿着分离 膜的表面流过，大于分离膜截留分子量的物质分子 不能透过膜而流回料罐，小于分离膜截留分子量的 物质分子透过膜，形成透析液。通常，膜分离系统都 有两个出口，一个是透析液出口，另一个是回流液出
Serial No． 571 November． 2016
现代矿业
MODEＲN MINING
总 第 571 期 2016年 11 月第 11 期
膜分离技术的应用现状及研究进展
王 檑 蒙义舒
（ 广西冶金研究院有限公司）
摘 要 针对膜分离技术的分离机理、基本特性和分离膜的种类进行了简单介绍。阐述了膜 分离技术在生活用水、海水淡化、工业废水等水处理领域、生物技术领域、石油化工领域的应用，同 时，指出了膜分离技术当前存在的问题，展望了膜分离技术的发展趋势。
目前，无机膜在化工、石油化工中的应用广泛， 主要涉及粉体洗涤、催化剂回收、气体分离等方面。 240
随着膜内传质理论的发展以及新型材料制备技术的 进步，利用膜分离工艺简化石油化工流程，实现节能 降耗与清洁生产改造来自百度文库对于节能减排起着决定性的 作用［1］。
膜分离工艺与传统的分离方法相比，在减化了 分离过程，降低了成本的同时，产品质量也得到了提 高。其主要应用领域为生物反应容器、下游产品处 理以及吸附介质［10］。 2． 3 在石油化工领域的应用
重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、医 药、油漆、颜料等企业排出的废水，具有很大的毒性。 液膜分离法可以很好的处理含酚废水、含氰废水及 有毒金属 废 水［8］。 膜 分 离 技 术 在 工 业 废 水 深 度 处 理过程中能实现闭路循环，在降低污染的同时变废 为宝，实现水资源的综合回用，经济效益与社会效益 十分可观。目前，膜分离技术在废水处理等水处理 领域的应用已日趋成熟。 2． 2 在生物技术领域的应用
关键词 膜分离技术 应用 发展趋势
膜是具有选择性分离性能的材料。利用膜的选 择性分离以期实现料液不同组分之间的分离、纯化、 浓缩的过程称作膜分离。膜分离工艺过程中，集成 膜孔径等几何因素、膜材料和待分离成分之间溶解 度、扩散系数的差异以及静电场作用力等要素，强化 了分离与 传 质 的 过 程，同 时 不 受 热 力 学 平 衡 的 限 制［1-2］，因此，膜分离工艺具有高度的选择性。膜分 离技术是一种新型高效、精密的分离技术，属于材料 科学与介质分离科学的交叉结合领域。膜分离技术 由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高 效、节能、环保、分子级过滤等特征，以及过滤过程简 单、易于控制的特点。目前，已在食品、环保、医药、 生物等众多领域取得了广泛的应用，带来了显著的 经济效益和社会效益，已发展成为当今分离科学中 最重要的手段之一。
分离膜是一种具有选择性透过能力的膜型材 料，能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相 或两部分的界面。通常按分离机理和适用范围可分 为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、渗透蒸发膜、 离子交换膜等。膜的形式可以是固态的，也可以是 液态的。被膜分割的流体物质可以是液态的，也可 以是气态的。
根据制备材料的不同，可分为无机膜和有机膜。 无机膜主要有陶瓷膜和金属膜，具有过滤精度低，选 择性小的特点； 有机膜通常由高分子材料制成，比如 醋酸纤维素、聚醚砜、聚氟聚合物等。
王 檑（ 1983—） ，男，工程师，硕士研究生，530023 广西省南宁 市兴宁区长堽路 40 号。
口。影响膜分离速度的因素有温度差、压力差、固含 量（ TDS） 、离子浓度、溶液黏度等。 1． 2 膜分离的基本特性
由于膜分离过程是一个单纯的物理分离过程， 具有无相变化、低能耗、可拆分、自动化程度高等特 点，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机 物具有良好的分离能力，保证了分离系统的正常连 续稳定运行。在食品、环保、医药、生物等众多领域 取得了广泛的应用，根据不同的有机物种类，可依据 有机物分子量的不同，选择不同的分离膜及相对应 的分离工艺，最终达到最佳的膜通量和截留率，提高 生产收率，降低投资规模，减少运行成本。 1． 3 分离膜的种类
按照成膜方法不同，可分为微孔膜、控制拉伸膜 和海绵状结构膜［3］。
2 膜分离技术的应用现状
2． 1 在水处理领域的应用 采用反渗透膜和纳滤膜进行水处理已有报道。
反渗透和纳滤膜设备具有简单、效益高、占地少、操 239
总第 571 期
现代矿业
2016 年 11 月第 11 期
作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和 出水质量好等优点，是目前较为成熟的废水深度处 理工艺。两者都可在外加压力下使溶液中的大分子 物质和盐类脱除，同时截留水中的污染物以及无机 盐、糖类、氨基酸等［4］。 2． 1． 1 在生活用水处理中的应用
近年来，膜分离工艺技术的运行不断成熟，水处 理环节主要采用膜分离工艺，结合活性炭处理技术， 使用微滤膜、纳滤膜、超滤膜、反渗透等处理手段，生 活用水处理取得了很好的效果［5］。 2． 1． 2 在海水淡化处理中的应用
现在所用的海水淡化方法通常有电渗析法、蒸 馏法、反渗透法。自上世纪 90 年代非加压吸附渗透 海水淡化法推广应用以来，反渗透用于海水淡化的 研究得到 了 极 大 发 展［6］。 反 渗 透 膜 海 水 淡 化 法 设 备简单、易于维护和设备模块化等优点使其迅速占 领市场，且 其 产 业 关 联 度 大［7］。 因 此，有 专 家 甚 至 认为反渗透海水淡化技术基本可代表一个国家膜技 术的应用水平。目前，该技术也将朝着高水通量、高 脱盐、脱硼率和低能耗的方向发展。 2． 1． 3 在工业废水处理中的应用
1 膜分离技术简介
1． 1 膜分离技术的原理 膜分离技术是一种使用膜材料实现不同介质分
离的技术，分离的过程多由压力、浓度、电势差异等 因素驱动，用以实现溶质和溶剂的分离、浓缩、纯化 和精制的目的。
膜分离技术的工艺原理是较为简单的。在浓缩 过滤过程中料液通过加压，以一定的流速沿着分离 膜的表面流过，大于分离膜截留分子量的物质分子 不能透过膜而流回料罐，小于分离膜截留分子量的 物质分子透过膜，形成透析液。通常，膜分离系统都 有两个出口，一个是透析液出口，另一个是回流液出
Serial No． 571 November． 2016
现代矿业
MODEＲN MINING
总 第 571 期 2016年 11 月第 11 期
膜分离技术的应用现状及研究进展
王 檑 蒙义舒
（ 广西冶金研究院有限公司）
摘 要 针对膜分离技术的分离机理、基本特性和分离膜的种类进行了简单介绍。阐述了膜 分离技术在生活用水、海水淡化、工业废水等水处理领域、生物技术领域、石油化工领域的应用，同 时，指出了膜分离技术当前存在的问题，展望了膜分离技术的发展趋势。
目前，无机膜在化工、石油化工中的应用广泛， 主要涉及粉体洗涤、催化剂回收、气体分离等方面。 240
随着膜内传质理论的发展以及新型材料制备技术的 进步，利用膜分离工艺简化石油化工流程，实现节能 降耗与清洁生产改造来自百度文库对于节能减排起着决定性的 作用［1］。