膜分离技术目前的研究进展

生物分离工程期末论文

题目：膜分离技术目前的研究进展学院：化学工程学院

姓名：熊慧欣

班级：生物201301

学号：120133302064

指导老师：**

年月日：2015/12/7

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

1膜分离技术概述 (4)

1.1膜分离技术 (5)

1.2特点 (6)

1.3膜的分类 (5)

1.4膜材料、分类及膜分离装置 (6)

2膜分离技术的分离原理和特点 (1)

2.1纳滤（NF） (2)

2.2超滤(UF) (3)

2.3微滤(MF) (2)

2.4反渗透(RO) (3)

2.5电渗析（ED） (2)

3膜分离技术的发展及研究进展 (4)

3.1国外分离技术的发展及研究进展 (5)

3.2国内分离技术的发展及研究进展 (6)

4膜分离技术的应用 (4)

4.1膜分离技术在医药医疗中的应用 (5)

4.1.1膜分离技术在中药生产中的研究和应用 (6)

4.1.2分离技术在西药及生物制剂中的研究和应用 (5)

4.1.3膜分离技术在人工肾上的应用 (6)

4.2膜技术在工业废水处理中的应用 (5)

4.2.1含油废水的处理 (6)

4.2.2造纸废水的处理 (5)

5展望 (4)

参考文献 (1)

膜分离技术目前的研究进展

熊慧欣

（辽宁科技大学化学工程学院生物工程201301 120133302064）

摘要：介绍了膜分离技术原理、膜技术设备组成、膜分离技术的发展，阐述了膜分离技术在工业中的应用，展望了膜分离技术的发展趋势。

关键词：膜分离技术；研究进展；应用

The development of membrane separation technology and its

present status of research progress

XIONG Hui-xin

(School of Chemical Engineering,University of Science and Technology

Liaoning ,Bioengineering201301,120133302064)

Abstract：The principles of membrane separation technology，equipment components of membrane technology，the development of membrane separation technology，and its application in industry were summarized in the review，the development trend of membrane separation technology in the future was prospected．

Key words：barrier separation technology；research progress；application

膜是具有选择性分离功能的材料。膜分离包括最简单的滤纸过滤到高选择性的生物膜分离。膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时实现选择性分离的技术! ,膜分离技术具有分离、浓缩、纯化和精制的功能。膜分离技术已广泛应用超纯水、资源回收、食品工业、植物深加工、苦咸水淡化、饮料工业、医药工业、农产品深加工、生物医药、中药制剂、食品工业废水处理、临床医学、印染废水、饮料工业、生物发酵等,已成为当今分离科学中最重要的手段之一［１－５］。本文介绍了膜分离技术的研究进展。

1膜分离技术概述

1.1膜分离技术

膜分离是指借助膜的选择渗透作用在外界能量或化学位差的推动下对混合物中溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集。该技术作为新的分离净化和浓缩技术与其他传统的分离方法相比常温下操作有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小并且膜分离具有过程简单、经济适用、分离系数较大、没有污染能适合常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等优点人类对于膜的研究源于18世纪, 但是膜分离技术的工业应用是在上个世纪年代以后从六十年代的反渗透到九十年代的渗透汽化,膜分离技术发展迅速, 膜分离技术的应用领域不断扩大常用的膜分离技术有超滤（UF）、微滤（MF）、反渗透（RO）、纳滤（NF）、电渗析（ED）等现已涉及人们生产和生活的各个方面对水处理工业、化工生产、医药、食品生产和生物工程等领域的发展产生了巨大的作用［６］。

1.2特点

膜分离技术具有如下特点：1)膜分离过程不发生相变化，因此膜分离技术是一种节能技术；2)膜分离过程是在压力驱动下，在常温下进行分离，特别适合于对热敏感物质，如酶、果汁、某些药品的分离、浓缩、精制等。3)膜分离技术适用分离的范围极广，从微粒级到微生物菌体，甚至离子级都有其用武之地，关键在于选择不同的膜类型；4)膜分离技术以压力差作为驱动力，因此采用装置简单，操作方便［７］。

1.3膜的分类

分离膜分为高分子膜、液体膜、生物膜。高分子膜分为带电膜( 阳离子膜和阴离子膜) 和非带电膜( 过滤膜、精密过滤膜、超滤膜、纳米滤膜、反渗透膜)。比较常用的有微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜、电渗析等。

1.4 膜材料、分类及膜分离装置［８］

膜材料分为有机和无机两大类。有机材料主要包括纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类、含氟高分子类等; 无机材料主要以金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃等为主。膜是分离过程的核心。由于膜的种类和功能繁多,分类方法有多种,比较通用的有4种方法,即按膜的性质分类、按膜的结构分类、按膜的用途分类以及按膜的作用机理分类。根据膜的形状,膜分离装置基本上可分为如下5类: 板式结构;管式结构; 卷式结构;中空纤维结构;旋叶式动态膜装置。

2膜分离技术的分离原理和特点

2.1纳滤（NF）

纳滤膜具有纳米级孔径，截留相对分子质量为200—1000，能使溶剂、有机小分子和无机盐通过。纳滤膜的分离机理模型目前的看法主要是空间位阻－孔道模型。与超滤膜相比，纳滤膜有一定的荷电容量；与反渗膜相比，纳滤膜又不是完全无孔的。

纳滤［９－１２］（NF）是介于反渗透和超滤之间的一种膜分离技术，是国内外研究的热点。余跃等⋯对纳滤技术处理印染废水进行了去除COD和脱色的研究。结果表明，纳滤技术可有效地去除印染废水中的色度和COD。Salzgitter Flachstahl电镀厂采用膜技术处理镀锌废水，回收其中的zn2+和H2SO4，其结果达到了设计要求。常江等在完成用新型纳滤膜处理模拟含Ni2+废水实验室研究的基础上，进行了电镀镍漂洗废水的纳滤膜处理及镍和水回收利用的工业试验，为大规模工业应用提供了参考数据。杨青等研究报道将DK型与NF90型纳滤膜组合可适用于治理高浓度、高盐分的吡啉农药废水污染。

2.2超滤（UF）

超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为（0.001-0.02）微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位）、粒径大于10纳米的颗粒。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一，在60年代超滤装置就实现了工业化。

超滤 （UF）和微滤一样，也是利用筛分原理以压力差为推动力的膜分离过程。同微滤过程相比超滤过程受膜表面孔的化学性质的影响较大。在一定的压力［（100 ～1 000）看kPa］条件下溶剂或小分子量的物质透过孔径为（1 ～20）μm的对称微孔膜，而直径在（5 ～100）nm 之间的大分子物质或微细颗粒被截留，从而达到了净化的目的。超滤主要用于浓缩、分级、大分子溶液的净化等。在超滤方面今后应重点开发抗污染膜；比较廉价的，长寿命的膜组件；低能耗的膜组件；抗溶剂的膜及组件；适用于高温、高pH 值和抗氧化的膜。

2.3微滤（MF）

微滤（MF）是发展最早、制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0．05—101zm之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，滤液纯净，国际上通称为绝对过滤。微滤分离的实质是利用膜的“筛分”作用来进行的。即：比膜孔大的颗粒的机械截留、颗粒间相互作用及颗粒与膜表面的吸附、颗粒间的桥架作用这三种方式来实现的。