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,是近三十年来迅速崛起的高新技术。膜分离技术在石油、化工、坏保、能源、电子等行业有广泛的应用。
膜是膜分离技术的核心元件,是两相之间一个具有透过选择性的屏障。膜分离技术的工作过程可由下图示意
相1为原料或上游侧,相2为渗透物或下游侧。原料混合物中某一组分可以比其他组分更快的通过膜而传递到下游侧,从而实现分离。
根据膜的孔径一般为微米级,依据其孔径的不同,可将膜分为超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。因此,膜分离技术包括超滤膜技术、纳滤膜技术、反渗透膜技术等。
●超滤技术
超滤技术是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体在一定压力下流经膜表面时,小分子溶质透过膜,而大分子物质则被截留,使原液中大分子浓度逐渐提高,实现大小分子的分离,达到浓缩和
净化的目的。
早期超滤技术应用于废水和污
水处理。三十多年来,随着超滤技术的发展,如今超滤膜技术的应用领域已经很广,主要包括食品工业、生物医药、医药化工、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、饮料工业、乳品工业、生物发酵、食品工业废水处理、资源回收以及环境工程等等。
●纳滤技术
纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的膜分离技术,其截留分子量在80—1000的范围内,孔径为几纳米。利用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性,可以实现对水的软化,这种技术叫做膜软化。
膜软化具有无须再生、无污染产生、操作简单、占地面积省等优点,具有明显的社会效益和经济效益。虽然纳滤技术市场开拓的历史仅10多年,但它在水软化,抗生素、多糖、染料等的纯化分离和浓缩领域有独特功效,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。
●反渗透技术
反渗透膜是选择透过性膜,它可以去除水中硬度、重金属离子、细菌、病毒、化学物质、毒素等有害人体健康的物质。原水中只有水分子保留下来供饮用,其他的包括细菌、病毒、污染物、水垢等均变为浓缩水被排出。
反渗透技术已成为海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备及物料预浓缩的最经济手段,而且随着性能优良的反渗透膜及膜组件的工业化,反渗透技术的应用范围从最初的脱盐放大到电子、化工、医药、食品、饮料、冶金和环保等领域。
膜分离技术现在已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天,产业界和科技界把膜分离视为21世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出:谁掌握了膜分离技术谁就掌握了化学工业的明天。
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