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與(yu)其他傳(chuan)統的(de)分離方法相比(bi)，膜分離具有過(guo)程(cheng)簡單、經(jing)濟性較好、往(wang)往(wang)沒有相變、分離系數(shu)較大、節(jie)能、高(gao)效、無二次污染、可在常溫下連(lian)續操作、可直接放大、可專一配膜等優點。另外膜過(guo)程(cheng)特別適(shi)(shi)用于熱敏性物質(zhi)的(de)處理，所以在食品加(jia)工、醫藥、生化技術(shu)等領域具有獨特的(de)適(shi)(shi)用性。膜分離技術(shu)被認為是20世(shi)紀末至21世(shi)紀中期最有發展前途的(de)高(gao)新技術(shu)之一。

膜(mo)分(fen)離技(ji)(ji)(ji)術作為(wei)一種新興的高(gao)效分(fen)離技(ji)(ji)(ji)術，現在(zai)已被廣(guang)泛應用于(yu)化工(gong)、環(huan)保、電子(zi)、輕(qing)工(gong)、紡(fang)織(zhi)、石油、食品(pin)、醫藥、生物(wu)技(ji)(ji)(ji)術、能源(yuan)工(gong)程等(deng)。國外有(you)關(guan)專家甚至把膜(mo)分(fen)離技(ji)(ji)(ji)術的發展稱為(wei)“第三次(ci)工(gong)業革命”。

目前我國(guo)(guo)研究所涉(she)及(ji)的(de)領域(yu)遍(bian)及(ji)膜科學與技術(shu)(shu)(shu)，從材料的(de)應用(yong)到(dao)產品的(de)開發等(deng)各方(fang)面(mian)。經過20年的(de)努力我國(guo)(guo)在膜分(fen)離(li)技術(shu)(shu)(shu)的(de)研究開發方(fang)面(mian)已涌(yong)現出一(yi)批(pi)具(ju)有(you)應用(yong)價值，接(jie)近或達到(dao)國(guo)(guo)際先進(jin)水平的(de)成果。如空氣(qi)中(zhong)有(you)機(ji)蒸(zheng)氣(qi)的(de)膜法脫(tuo)除與回收技術(shu)(shu)(shu)；無(wu)機(ji)膜反應分(fen)離(li)技術(shu)(shu)(shu)；集成分(fen)離(li)技術(shu)(shu)(shu)等(deng)。但從總體上講(jiang)，我國(guo)(guo)的(de)膜分(fen)離(li)技術(shu)(shu)(shu)和世界先進(jin)水平相比還有(you)不小(xiao)的(de)差距，還有(you)待(dai)于進(jin)一(yi)步研究開發。

膜分離的歷史

人們對(dui)膜(mo)進(jin)行科學(xue)研究則是近(jin)幾十年(nian)來的事(shi)。其(qi)發展的歷史大致為(wei)：20世紀(ji)30年(nian)代微(wei)孔過濾；40年(nian)代透析；50年(nian)代電滲析；60年(nian)代反滲透；70年(nian)代超(chao)濾和液膜(mo)；80年(nian)代氣體(ti)分離(li)；90年(nian)代滲透汽(qi)化。此外(wai)，以膜(mo)為(wei)基礎的其(qi)它新(xin)型分離(li)過程(cheng)，以及膜(mo)分離(li)與(yu)其(qi)它分離(li)過程(cheng)結合的集(ji)成(cheng)過程(cheng)也日益得到重(zhong)視(shi)和發展。

我國的(de)膜科學技術開始(shi)于(yu)1958年(nian)(nian)離(li)(li)子交換(huan)膜的(de)研究(jiu)(jiu)，20世(shi)紀60年(nian)(nian)代(dai)研究(jiu)(jiu)反(fan)滲透膜，曾組織全(quan)國海水(shui)淡化會戰，大大地促進了(le)我國膜科學技術的(de)發(fa)展(zhan)；70年(nian)(nian)代(dai)就(jiu)已開發(fa)出反(fan)滲透、超濾、微濾和電(dian)滲析等器件設備，隨后投入(ru)工(gong)業(ye)應用；80年(nian)(nian)代(dai)繼續發(fa)展(zhan)液體分離(li)(li)之(zhi)外，氣體膜分離(li)(li)和滲透汽化等也進入(ru)開發(fa)和研究(jiu)(jiu)階段，有的(de)已工(gong)業(ye)應用或建(jian)成中試(shi)裝置，其他(ta)新技術也在不斷研究(jiu)(jiu)開發(fa)之(zhi)中。

一、膜分離的現狀

半個世紀以來(lai)，膜分(fen)離(li)從實驗(yan)室到(dao)大(da)規模工(gong)業應用的(de)轉(zhuan)變以來(lai)，每10年(nian)就有一種新型(xing)的(de)膜技術得(de)到(dao)工(gong)業應用。

1、微濾技術

微濾(lv)(lv)是所有膜過(guo)程中(zhong)應(ying)用(yong)最普(pu)遍，總銷(xiao)售額最大的(de)(de)(de)一項技術(shu)(shu)，主要用(yong)于(yu)制(zhi)藥行業的(de)(de)(de)過(guo)濾(lv)(lv)除菌；高純水(shui)(shui)的(de)(de)(de)制(zhi)備是目(mu)前微濾(lv)(lv)技術(shu)(shu)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)第(di)二大市場(chang)(chang)。近年(nian)來在(zai)(zai)食(shi)品工業的(de)(de)(de)許多(duo)領(ling)域(yu)已實現工業化，可用(yong)于(yu)明膠和(he)(he)葡萄糖的(de)(de)(de)澄清；替代傳統的(de)(de)(de)硅藻土過(guo)濾(lv)(lv)果汁，效果與(yu)超濾(lv)(lv)相同；微濾(lv)(lv)在(zai)(zai)飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)生(sheng)產和(he)(he)城市污水(shui)(shui)處(chu)理等方面具有潛在(zai)(zai)的(de)(de)(de)市場(chang)(chang)。此外(wai)，隨著(zhu)生(sheng)物技術(shu)(shu)工業的(de)(de)(de)發(fa)展，用(yong)來濃縮(suo)和(he)(he)分離發(fa)酵液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)生(sheng)物產品，微濾(lv)(lv)在(zai)(zai)這(zhe)一領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)市場(chang)(chang)也將(jiang)越(yue)來越(yue)大。

2、超濾技術

電子(zi)工(gong)業集(ji)成電路(lu)生產和(he)醫藥工(gong)業用(yong)水(shui)過程已廣泛(fan)應(ying)用(yong)超(chao)(chao)濾技(ji)術，其(qi)主要(yao)采用(yong)中空(kong)纖維組件，膜滲透梳率(lv)大，能耗低。超(chao)(chao)濾還應(ying)用(yong)在食品(pin)和(he)醫藥工(gong)業，乳(ru)清超(chao)(chao)濾回收其(qi)中的(de)蛋白質(zhi)，是乳(ru)品(pin)工(gong)業中應(ying)用(yong)最大的(de)一個領域，牛奶(nai)經超(chao)(chao)濾可增加奶(nai)酪得率(lv)，該工(gong)藝正(zheng)逐步(bu)取代傳統工(gong)藝，將(jiang)有很大經濟效益。國(guo)外廣泛(fan)采用(yong)超(chao)(chao)濾技(ji)術澄清果汁，我國(guo)尚未普及。超(chao)(chao)濾具有能保持其(qi)生物活性及回收率(lv)高的(de)優點，在這(zhe)一領域的(de)應(ying)用(yong)將(jiang)隨基(ji)因工(gong)程技(ji)術產業的(de)增長而增長。

3、反滲透技術

反(fan)滲(shen)(shen)透技(ji)(ji)術(shu)已成(cheng)為海水(shui)(shui)(shui)(shui)和苦咸水(shui)(shui)(shui)(shui)淡化、純水(shui)(shui)(shui)(shui)和超(chao)純水(shui)(shui)(shui)(shui)制備及物料預(yu)濃縮的(de)最經濟(ji)手段，而(er)且隨(sui)著(zhu)性能優(you)良的(de)反(fan)滲(shen)(shen)透膜及膜組件的(de)工業(ye)化，反(fan)滲(shen)(shen)透技(ji)(ji)術(shu)的(de)應用范(fan)圍從最初的(de)脫鹽(yan)放大到電子、化工、醫藥、食品、飲料、冶金和環保等(deng)領域(yu)。隨(sui)著(zhu)該項技(ji)(ji)術(shu)的(de)全面推廣，反(fan)滲(shen)(shen)透技(ji)(ji)術(shu)將成(cheng)為21世紀解決缺(que)水(shui)(shui)(shui)(shui)地區飲用水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)主要手段。

現正在開(kai)發(fa)反(fan)滲透(tou)(tou)技(ji)術在化工和(he)(he)石油化工工藝用水(shui)(shui)的(de)生產(chan)和(he)(he)再利用，廢液處理，水(shui)(shui)、有(you)機(ji)液體的(de)分離，電鍍(du)漂洗水(shui)(shui)再利用和(he)(he)金屬回收。食品工業正用反(fan)滲透(tou)(tou)技(ji)術開(kai)發(fa)奶品加工、糖液濃縮、果汁和(he)(he)乳品加工、廢水(shui)(shui)處理、生產(chan)低度酒(jiu)和(he)(he)啤酒(jiu)。

4、納濾技術

納(na)濾是(shi)在(zai)反滲透基礎上發展起(qi)來(lai)的(de)新型分(fen)(fen)離技(ji)術，雖然市場開拓的(de)歷(li)史僅有10 多年，但它在(zai)水軟化，抗生素、多糖、染(ran)料(liao)等的(de)純化分(fen)(fen)離和濃縮領(ling)域得到了較好的(de)應用(yong)，可替(ti)(ti)代(dai)或部分(fen)(fen)替(ti)(ti)代(dai)沉淀(dian)、蒸(zheng)發和pH調節等工(gong)藝，成為(wei)生物制(zhi)藥(yao)和精細化工(gong)的(de)重(zhong)要高效節能(neng)單(dan)元操(cao)作(zuo)。納(na)濾還可用(yong)于食品(pin)脫色、氨(an)某酸(suan)分(fen)(fen)離、多肽的(de)純化及濃縮。

5、滲析和(he)電(dian)滲析技術

滲(shen)(shen)析(xi)也稱透析(xi)，是最早被發(fa)現(xian)和(he)研究的(de)(de)膜現(xian)象。滲(shen)(shen)析(xi)技術主要用于(yu)脫除(chu)溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)(de)低(di)分子組(zu)分，如從血清蛋白(bai)和(he)疫(yi)苗中(zhong)脫除(chu)鹽和(he)其他小分子溶(rong)(rong)質(zhi)。雖然滲(shen)(shen)析(xi)技術一度由于(yu)超濾技術的(de)(de)發(fa)展(zhan)而(er)(er)被取代(dai)(dai)，但近(jin)年(nian)來隨(sui)著人工腎(shen)(shen)的(de)(de)開發(fa)而(er)(er)得到廣泛(fan)的(de)(de)重(zhong)用，成為(wei)醫療的(de)(de)重(zhong)要手段之一，用于(yu)從腎(shen)(shen)衰竭或尿(niao)毒癥患者血液中(zhong)脫除(chu)代(dai)(dai)謝產物，每(mei)年(nian)拯(zheng)救(jiu)近(jin)百萬人的(de)(de)生命。

6、氣體膜分離技術

氣體膜分離技術可廣泛(fan)用于膜法提氫，膜法富(fu)氧(yang)、富(fu)氮，工業氣體脫(tuo)(tuo)濕(shi)，天然氣脫(tuo)(tuo)濕(shi)，提氦以及脫(tuo)(tuo)除有機蒸氣、二氧(yang)化碳和硫化氫等。已(yi)成(cheng)功和正(zheng)在開發的工業應用領(ling)域有：

（1）合成氨弛(chi)放(fang)氣(qi)中H2的回收此技術現已成功，但(dan)應預先脫除可(ke)冷凝氣(qi)體H2O和NH3；

（2）O2/N2富集(ji)工業(ye)中可(ke)富集(ji)95％N2。高選(xuan)擇性(xing)膜將改善膜法(fa)在(zai)空氣富氮(dan)領域中的地位；

（3）酸性(xing)(xing)氣(qi)體(ti)/碳氫(qing)化合物 已成功(gong)從生(sheng)物氣(qi)中回收CO2，但可冷凝的有(you)機物應(ying)預(yu)先(xian)除去，需(xu)合適(shi)的分離系數以保證產率。從酸性(xing)(xing)氣(qi)體(ti)中脫(tuo)H2S沒有(you)現成的裝置，但目(mu)前(qian)正在開(kai)發的膜可以應(ying)用。

7、無機膜

無機膜(mo)主要包括陶瓷(ci)膜(mo)、金屬(shu)氧化(hua)物(wu)膜(mo)（如Υ-Al2O3、ZnO、TiO2）和金屬(shu)膜(mo)等，它適合在高壓、高溫、高粘度，高固體含量、高氯(lv)化(hua)物(wu)含量和苛刻pH條(tiao)件下(xia)使(shi)用(yong)(yong)。因此，它在石(shi)油化(hua)工(gong)(gong)(gong)、食品、冶金、環境工(gong)(gong)(gong)程、生物(wu)工(gong)(gong)(gong)程等領域應(ying)用(yong)(yong)前景(jing)廣闊。

我國(guo)的(de)無機膜(mo)(mo)(mo)經過(guo)5年的(de)努力，陶瓷(ci)微(wei)濾膜(mo)(mo)(mo)和超濾膜(mo)(mo)(mo)從無到有，初(chu)步實現了工業化(hua)(hua)生產，膜(mo)(mo)(mo)材料(liao)的(de)技術指標(biao)和膜(mo)(mo)(mo)裝置的(de)規模(mo)與(yu)自控水平均達到國(guo)際先進技術水平。今后我國(guo)的(de)無機膜(mo)(mo)(mo)將在氣體分離與(yu)凈(jing)化(hua)(hua)，以及通過(guo)無機膜(mo)(mo)(mo)與(yu)其他工藝結(jie)合，改造傳(chuan)統工藝等方(fang)面發揮重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用，逐漸形成以無機膜(mo)(mo)(mo)為核心的(de)新集成應用技術。

結語

膜分離(li)作為一種新(xin)型的分離(li)單(dan)元操(cao)作過程(cheng)，經(jing)過30年的發展，在技術進步、產品(pin)結(jie)構調整、節(jie)省(sheng)能耗及污染治(zhi)理方(fang)面日益顯示出其(qi)強大(da)的生命(ming)力和(he)競爭能力，已具有(you)較高(gao)的水平(ping)。當今，膜分離(li)已發展成產業(ye)化(hua)的高(gao)效(xiao)節(jie)能分離(li)過程(cheng)和(he)先進的單(dan)元操(cao)作過程(cheng)。

目(mu)前(qian)(qian)已經(jing)(jing)成熟(shu)和(he)不斷研發(fa)出來(lai)的(de)微濾、超濾、反滲透、納濾、滲析、電(dian)滲折、氣體分離(li)、滲透汽化(hua)、無機(ji)膜(mo)(mo)(mo)等(deng)技(ji)術正在廣泛用于石油、化(hua)工(gong)、壞保、能源、電(dian)子等(deng)行業中(zhong)，并(bing)產生了明顯(xian)的(de)經(jing)(jing)濟和(he)社會效益，但目(mu)前(qian)(qian)，膜(mo)(mo)(mo)技(ji)術的(de)發(fa)展受(shou)到(dao)了幾(ji)個方面的(de)制約：一是(shi)(shi)膜(mo)(mo)(mo)產品的(de)價格；二是(shi)(shi)膜(mo)(mo)(mo)污染；再(zai)有就是(shi)(shi)膜(mo)(mo)(mo)分離(li)性能的(de)提高。如果在這幾(ji)方面的(de)問題能更好的(de)解決的(de)話，膜(mo)(mo)(mo)分離(li)技(ji)術將會在國(guo)民經(jing)(jing)濟中(zhong)發(fa)揮更為重要的(de)作(zuo)用，特別是(shi)(shi)它(ta)將對21世紀的(de)工(gong)業技(ji)術改造，起著重要的(de)戰略作(zuo)用,它(ta)將在人類社會的(de)發(fa)展史上起到(dao)不可替代(dai)的(de)重要作(zuo)用。