膜分離技術及應用.

2024年3月14日發(作者：陳杰瑞)

膜分離技術及應用

1 膜分離技術的簡介

1.1 膜分離的概念

利用膜的選擇性（孔徑大小），以膜的兩側存在的能量差作為推動

力，由于溶液中各組分透過膜的遷移率不同而實現分離的一種技術。

膜分離的一般示意性圖見圖

1。

1.2 膜的簡介

在一種流體相間有一層薄的凝聚相物質，把流體相分隔開來成為兩部分，這一薄層

物質稱為膜。

膜本身是均一的一相或由兩相以上凝聚物構成的復合體。

被膜分開的流體相物質

圖1 膜分離過程示意圖

是液體或氣體。

膜的厚度應在0.5mm以下，否則不能稱其為膜。

1.2.1 對于不同種類的膜都有一個基本要求：

（1）耐壓：膜孔徑小，要保持高通量就必須施加較高的壓力，一般模操作的壓力

范圍在0.1~0.5Mpa，反滲透膜的壓力更高，約為1~10MPa

（2）耐高溫：高通量帶來的溫度升高和清洗的需要

（3）耐酸堿：防止分離過程中，以及清洗過程中的水解；

（4）化學相容性：保持膜的穩定性；

（5）生物相容性：防止生物大分子的變性；

（6）成本低。

1.2.2 膜的分類

按孔徑大小：微濾膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜

按膜結構：對稱性膜、不對稱膜、復合膜

按材料分：有機高分子（天然高分子材料膜、合成高分子材料膜）膜、無機材料膜

1.2.3 各種膜材料

（1）天然高分子材料膜

主要是纖維素的衍生物，有醋酸纖維、硝酸纖維和再生纖維素等。其中醋酸纖維膜

的截鹽能力強，常用作反滲透膜，也可用作微濾膜和超濾膜。醋酸纖維膜使用最高

溫度和pH范圍有限，一般使用溫度低于45~50℃，pH3~8。再生纖維素可制造透析

膜和微濾膜。

（2）合成高分子材料膜

市售膜的大部分為合成高分子膜，種類很多，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亞胺、

聚酰胺、聚烯類和含氟聚合物等。其中聚砜是最常用的膜材料之一，主要用于制造

超濾膜。

聚砜膜的特點是耐高溫(一般為70~80℃，有些可高達

125℃，適用pH范圍廣(pH=l~13，耐氯能力強，可調節孔徑范

圍寬(1~20nm。但聚砜膜耐壓能力較低，一般平板膜的操作壓

力權限為0.5~1.0MPa。

聚酰胺膜的耐壓能力較高，對溫度和pH都有很好的穩定

性，使用壽命較長，常用于反滲透。

（3）無機（多孔）材料膜

主要有陶瓷、微孔玻璃、不銹鋼和碳素等。目前實用化的無機

膜主要有孔徑0.1μm以上的微濾膜和截留相對分子質量l0kD

以上的超濾膜，其中以陶瓷材料的微濾膜最為常用。