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與其他傳統的分(fen)(fen)離方法相比，膜分(fen)(fen)離具有(you)過程簡單、經濟性(xing)較(jiao)好、往往沒有(you)相變、分(fen)(fen)離系數(shu)較(jiao)大、節能(neng)、高效、無二次污染、可在常溫下連續操作、可直接(jie)放大、可專(zhuan)一配膜等優(you)點(dian)。另外膜過程特別(bie)適用于熱(re)敏性(xing)物質的處理，所以在食品加工、醫藥、生化技(ji)術等領域具有(you)獨特的適用性(xing)。膜分(fen)(fen)離技(ji)術被(bei)認(ren)為是20世紀末至21世紀中期最有(you)發展前途的高新(xin)技(ji)術之(zhi)一。

膜分離(li)技(ji)術(shu)作為(wei)一種新興的高效分離(li)技(ji)術(shu)，現(xian)在已被廣泛應(ying)用于化工(gong)、環保、電子、輕工(gong)、紡織、石油、食品、醫藥、生物技(ji)術(shu)、能源工(gong)程等。國(guo)外有關專家甚至把膜分離(li)技(ji)術(shu)的發展稱為(wei)“第三次工(gong)業革(ge)命”。

目前我國(guo)研究(jiu)(jiu)所涉及的領域遍及膜(mo)(mo)科學與(yu)技(ji)術(shu)，從(cong)材料的應用(yong)到(dao)產品(pin)的開(kai)發(fa)等(deng)各方(fang)面(mian)。經過(guo)20年(nian)的努力(li)我國(guo)在膜(mo)(mo)分離技(ji)術(shu)的研究(jiu)(jiu)開(kai)發(fa)方(fang)面(mian)已(yi)涌現出一(yi)批具(ju)有(you)應用(yong)價值，接近或達(da)到(dao)國(guo)際先進水(shui)平的成果。如空氣中(zhong)有(you)機蒸(zheng)氣的膜(mo)(mo)法脫除與(yu)回收技(ji)術(shu)；無機膜(mo)(mo)反(fan)應分離技(ji)術(shu)；集成分離技(ji)術(shu)等(deng)。但從(cong)總體上講(jiang)，我國(guo)的膜(mo)(mo)分離技(ji)術(shu)和(he)世界(jie)先進水(shui)平相比還(huan)(huan)有(you)不小(xiao)的差(cha)距，還(huan)(huan)有(you)待于(yu)進一(yi)步研究(jiu)(jiu)開(kai)發(fa)。

膜分離的歷史

人們對膜(mo)(mo)進行科學(xue)研究則是(shi)近幾十年(nian)(nian)(nian)來的(de)事。其發展(zhan)的(de)歷史大致為：20世紀30年(nian)(nian)(nian)代(dai)微孔過濾；40年(nian)(nian)(nian)代(dai)透(tou)析；50年(nian)(nian)(nian)代(dai)電滲(shen)析；60年(nian)(nian)(nian)代(dai)反滲(shen)透(tou)；70年(nian)(nian)(nian)代(dai)超濾和液(ye)膜(mo)(mo)；80年(nian)(nian)(nian)代(dai)氣(qi)體分(fen)離(li)；90年(nian)(nian)(nian)代(dai)滲(shen)透(tou)汽化。此外，以膜(mo)(mo)為基礎的(de)其它(ta)新型(xing)分(fen)離(li)過程，以及膜(mo)(mo)分(fen)離(li)與其它(ta)分(fen)離(li)過程結合(he)的(de)集成過程也日益得到重視和發展(zhan)。

我(wo)國的膜(mo)科(ke)學(xue)技(ji)(ji)術開始于1958年(nian)離(li)子交換(huan)膜(mo)的研(yan)究，20世(shi)紀(ji)60年(nian)代(dai)研(yan)究反(fan)滲(shen)透膜(mo)，曾組織全國海(hai)水淡化(hua)會戰，大大地促(cu)進(jin)了(le)我(wo)國膜(mo)科(ke)學(xue)技(ji)(ji)術的發(fa)(fa)(fa)展；70年(nian)代(dai)就(jiu)已(yi)開發(fa)(fa)(fa)出反(fan)滲(shen)透、超濾、微(wei)濾和電滲(shen)析等器件(jian)設備(bei)，隨后投入(ru)工業應用；80年(nian)代(dai)繼續發(fa)(fa)(fa)展液體分(fen)離(li)之(zhi)外，氣體膜(mo)分(fen)離(li)和滲(shen)透汽化(hua)等也進(jin)入(ru)開發(fa)(fa)(fa)和研(yan)究階段，有的已(yi)工業應用或建成中(zhong)試裝置，其他新技(ji)(ji)術也在不斷研(yan)究開發(fa)(fa)(fa)之(zhi)中(zhong)。

一、膜分離的現狀

半個世紀以來(lai)，膜(mo)分離從(cong)實驗室到(dao)大規模(mo)工(gong)(gong)業應用的轉變以來(lai)，每10年就有一種(zhong)新型的膜(mo)技術得到(dao)工(gong)(gong)業應用。

1、微濾技術

微濾(lv)是所(suo)有膜過程中(zhong)(zhong)應(ying)用(yong)最普遍，總銷售額最大的(de)(de)(de)(de)一項(xiang)技術(shu)，主要(yao)用(yong)于(yu)制藥(yao)行業的(de)(de)(de)(de)過濾(lv)除菌；高純水(shui)的(de)(de)(de)(de)制備是目前微濾(lv)技術(shu)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)第二大市(shi)場。近年(nian)來在食(shi)品(pin)工業的(de)(de)(de)(de)許多領域已實現工業化，可用(yong)于(yu)明膠和葡萄糖(tang)的(de)(de)(de)(de)澄(cheng)清；替代傳統的(de)(de)(de)(de)硅(gui)藻土過濾(lv)果(guo)汁(zhi)，效果(guo)與超(chao)濾(lv)相同(tong)；微濾(lv)在飲用(yong)水(shui)生產和城(cheng)市(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)等方面具有潛在的(de)(de)(de)(de)市(shi)場。此外，隨著(zhu)生物技術(shu)工業的(de)(de)(de)(de)發展，用(yong)來濃(nong)縮(suo)和分離發酵(jiao)液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)生物產品(pin)，微濾(lv)在這一領域的(de)(de)(de)(de)市(shi)場也將越(yue)來越(yue)大。

2、超濾技術

電(dian)子(zi)工(gong)業(ye)集成電(dian)路生(sheng)產(chan)和醫藥工(gong)業(ye)用(yong)水過程已(yi)廣泛(fan)應(ying)用(yong)超濾(lv)(lv)技(ji)(ji)術(shu)，其主要采用(yong)中(zhong)空纖(xian)維組件，膜(mo)滲透梳率(lv)大，能(neng)耗低。超濾(lv)(lv)還應(ying)用(yong)在食(shi)品和醫藥工(gong)業(ye)，乳清超濾(lv)(lv)回(hui)收其中(zhong)的蛋白(bai)質，是乳品工(gong)業(ye)中(zhong)應(ying)用(yong)最大的一(yi)(yi)個(ge)領域，牛奶經超濾(lv)(lv)可增加奶酪(lao)得率(lv)，該工(gong)藝正逐(zhu)步取代(dai)傳(chuan)統工(gong)藝，將有很大經濟效益。國外(wai)廣泛(fan)采用(yong)超濾(lv)(lv)技(ji)(ji)術(shu)澄清果(guo)汁，我(wo)國尚未普及(ji)。超濾(lv)(lv)具有能(neng)保(bao)持其生(sheng)物(wu)活性及(ji)回(hui)收率(lv)高的優點，在這一(yi)(yi)領域的應(ying)用(yong)將隨基因工(gong)程技(ji)(ji)術(shu)產(chan)業(ye)的增長(chang)而增長(chang)。

3、反滲透技術

反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)技術已成為海(hai)水(shui)(shui)和(he)苦咸水(shui)(shui)淡化(hua)、純水(shui)(shui)和(he)超純水(shui)(shui)制(zhi)備(bei)及(ji)物(wu)料(liao)預(yu)濃縮的最(zui)(zui)經濟手段(duan)，而且(qie)隨(sui)(sui)著(zhu)性能優良的反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)膜及(ji)膜組件的工業化(hua)，反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)技術的應(ying)用(yong)范圍(wei)從最(zui)(zui)初的脫(tuo)鹽放大到電(dian)子、化(hua)工、醫藥、食(shi)品(pin)、飲(yin)料(liao)、冶金和(he)環保等領域。隨(sui)(sui)著(zhu)該項技術的全面推廣，反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)技術將(jiang)成為21世紀解決缺水(shui)(shui)地區飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)的主(zhu)要手段(duan)。

現正在開發(fa)反滲透技(ji)術在化工和(he)石油(you)化工工藝用水(shui)的(de)生(sheng)產(chan)和(he)再利(li)(li)用，廢(fei)液處(chu)理，水(shui)、有(you)機(ji)液體的(de)分離(li)，電鍍漂洗水(shui)再利(li)(li)用和(he)金(jin)屬回(hui)收。食品(pin)工業正用反滲透技(ji)術開發(fa)奶品(pin)加工、糖液濃縮(suo)、果汁和(he)乳(ru)品(pin)加工、廢(fei)水(shui)處(chu)理、生(sheng)產(chan)低(di)度(du)酒和(he)啤酒。

4、納濾技術

納濾是在(zai)反(fan)滲透基礎上發(fa)展起來(lai)的(de)(de)新(xin)型分離技(ji)術，雖然(ran)市場(chang)開拓的(de)(de)歷史(shi)僅(jin)有10 多年，但它在(zai)水軟(ruan)化(hua)，抗生(sheng)素、多糖、染料等的(de)(de)純化(hua)分離和濃縮領(ling)域得到(dao)了較(jiao)好的(de)(de)應用，可替代或部分替代沉(chen)淀、蒸發(fa)和pH調節(jie)等工藝，成為生(sheng)物制藥(yao)和精細化(hua)工的(de)(de)重要高效節(jie)能單元操(cao)作。納濾還可用于食(shi)品脫色、氨某(mou)酸分離、多肽的(de)(de)純化(hua)及濃縮。

5、滲析和(he)電滲析技術

滲析也(ye)稱透析，是(shi)最早被(bei)發現(xian)和研究的(de)(de)膜現(xian)象。滲析技(ji)(ji)術(shu)(shu)主(zhu)要用(yong)于(yu)(yu)脫(tuo)除溶液(ye)中(zhong)的(de)(de)低分子(zi)組(zu)分，如從血清(qing)蛋白和疫(yi)苗中(zhong)脫(tuo)除鹽(yan)和其他小分子(zi)溶質。雖然滲析技(ji)(ji)術(shu)(shu)一度由于(yu)(yu)超濾技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)發展而被(bei)取(qu)代(dai)，但(dan)近(jin)年來隨(sui)著人(ren)(ren)工腎的(de)(de)開發而得到廣泛的(de)(de)重用(yong)，成為醫療(liao)的(de)(de)重要手段(duan)之一，用(yong)于(yu)(yu)從腎衰竭或尿毒癥患(huan)者血液(ye)中(zhong)脫(tuo)除代(dai)謝產物，每年拯(zheng)救近(jin)百萬(wan)人(ren)(ren)的(de)(de)生命。

6、氣體膜分離技術

氣體膜分(fen)離技術可(ke)廣(guang)泛(fan)用(yong)于膜法提氫(qing)(qing)，膜法富氧(yang)、富氮(dan)，工業氣體脫(tuo)濕(shi)，天然氣脫(tuo)濕(shi)，提氦(hai)以(yi)及脫(tuo)除有機(ji)蒸(zheng)氣、二氧(yang)化碳和(he)硫化氫(qing)(qing)等。已成功和(he)正(zheng)在開發的(de)工業應用(yong)領域有：

（1）合成氨弛放氣中(zhong)H2的(de)回(hui)收此技(ji)術現已成功，但(dan)應預(yu)先脫(tuo)除可冷凝氣體H2O和NH3；

（2）O2/N2富集工業(ye)中可富集95％N2。高選擇性(xing)膜將改善膜法在空氣富氮領域中的地位；

（3）酸性氣(qi)體/碳氫(qing)化合(he)物 已成功從生(sheng)物氣(qi)中回收CO2，但可冷(leng)凝的(de)有機物應(ying)(ying)預先除(chu)去，需合(he)適的(de)分離系數以(yi)保證(zheng)產(chan)率。從酸性氣(qi)體中脫H2S沒(mei)有現(xian)成的(de)裝置，但目前正在開發的(de)膜可以(yi)應(ying)(ying)用。

7、無機膜

無機膜主要包括陶瓷膜、金屬氧化物膜（如Υ-Al2O3、ZnO、TiO2）和(he)(he)金屬膜等(deng)，它(ta)適合在(zai)高(gao)(gao)壓、高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)粘度，高(gao)(gao)固體含(han)量(liang)、高(gao)(gao)氯(lv)化物含(han)量(liang)和(he)(he)苛(ke)刻pH條件下使用。因此，它(ta)在(zai)石(shi)油化工(gong)、食品、冶金、環境工(gong)程(cheng)、生物工(gong)程(cheng)等(deng)領域應用前(qian)景廣闊。

我國的無(wu)(wu)機膜(mo)(mo)經過5年的努(nu)力，陶瓷微濾(lv)膜(mo)(mo)和(he)超(chao)濾(lv)膜(mo)(mo)從無(wu)(wu)到有，初步(bu)實(shi)現了(le)工(gong)業化生(sheng)產，膜(mo)(mo)材料的技術(shu)指標和(he)膜(mo)(mo)裝置的規模與(yu)自(zi)控水(shui)平(ping)均達(da)到國際先(xian)進技術(shu)水(shui)平(ping)。今后(hou)我國的無(wu)(wu)機膜(mo)(mo)將在氣(qi)體(ti)分離(li)與(yu)凈化，以及(ji)通過無(wu)(wu)機膜(mo)(mo)與(yu)其他工(gong)藝(yi)結合，改造傳統(tong)工(gong)藝(yi)等方面發(fa)揮重要的作用(yong)，逐(zhu)漸形成以無(wu)(wu)機膜(mo)(mo)為核心的新集成應用(yong)技術(shu)。

結語

膜分(fen)離(li)作(zuo)為一種(zhong)新型的(de)分(fen)離(li)單元操(cao)作(zuo)過(guo)程，經過(guo)30年的(de)發(fa)展(zhan)，在技術(shu)進(jin)步、產品結構(gou)調整(zheng)、節省能(neng)耗及污染治理方面日益顯示出(chu)其強大的(de)生命力和競爭能(neng)力，已具有較高的(de)水平。當今，膜分(fen)離(li)已發(fa)展(zhan)成產業化的(de)高效(xiao)節能(neng)分(fen)離(li)過(guo)程和先進(jin)的(de)單元操(cao)作(zuo)過(guo)程。

目前(qian)已經成(cheng)熟和不斷研發(fa)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)微濾、超濾、反滲(shen)透、納濾、滲(shen)析、電(dian)滲(shen)折、氣體分離(li)、滲(shen)透汽化、無機膜(mo)等技(ji)術正在(zai)廣泛用于石油、化工、壞保、能源、電(dian)子等行業中，并產生了明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)和社(she)會效益，但目前(qian)，膜(mo)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)發(fa)展受到了幾個方面(mian)的(de)(de)(de)(de)制約：一是膜(mo)產品的(de)(de)(de)(de)價格；二(er)是膜(mo)污染；再有就是膜(mo)分離(li)性能的(de)(de)(de)(de)提高。如(ru)果在(zai)這(zhe)幾方面(mian)的(de)(de)(de)(de)問題(ti)能更(geng)好的(de)(de)(de)(de)解決的(de)(de)(de)(de)話，膜(mo)分離(li)技(ji)術將(jiang)(jiang)會在(zai)國民經濟(ji)中發(fa)揮更(geng)為重要(yao)的(de)(de)(de)(de)作用，特(te)別是它(ta)將(jiang)(jiang)對21世紀的(de)(de)(de)(de)工業技(ji)術改造，起著重要(yao)的(de)(de)(de)(de)戰略作用,它(ta)將(jiang)(jiang)在(zai)人類社(she)會的(de)(de)(de)(de)發(fa)展史上(shang)起到不可替代(dai)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)作用。