孙 浩

（中复新水源科技有限公司， 江苏 连云港 222000）

1 工艺原理

膜分离的基本工艺原理是较为简单的。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液） 出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr） 单位膜面积（m2） 透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。

2 技术简介

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，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO） 等，膜分离采用错流过滤或死端过滤方式。本文主要介绍了几种膜法水处理技术。

2.1 微滤技术

微滤是所有膜法水处理技术中应用最普遍，总销售额最大的1 项技术，主要用于制药行业的过滤除菌；高纯水的制备是目前微滤技术应用的第二大市场。近年来在食品工业的许多领域已实现工业化，可用于明胶和葡萄糖的澄清；替代传统的硅藻土过滤果汁，效果与超滤相同；还可回收啤酒渣和白啤除菌。在饮用水生产和城市污水处理等方面具有潜在的市场。可用于除去城市污水病毒，费用低于超滤。用于工业废水处理如从颜料中分离溶剂，从含油废水中去除难处理的颗粒，从电镀废水中除去有毒的重金属如镉、汞等。燃料工业可用于除油品的蜡和沥青质。此外，随着生物技术工业的发展，用来浓缩和分离发酵液中的生物产品，微滤在这一领域的市场也将越来越大。

2.2 渗透汽化技术

渗透汽化技术将对传统的蒸馏技术产生新的变革，它以溶解扩散的机理进行组分的传递，不受共沸体系影响，对共沸物的分离特别有效，主要用于有机溶剂脱水、水中少量溶剂的脱除和有机/有机混合物的脱除。80 年代，国外最先实现工业化，德国GFT 公司的交联聚乙烯醇（PVA）膜，率先用于乙醇脱水，生产无水乙醇和异丙醇脱水等，现已建成100 多个工厂，最大规模为15×10（上标4） L/d。此外，甲醇与MTBF 的分离也接近工业化应用。随着渗透汽化技术的发展。其他应用也将快速增长，特别是有机混合物的分离，将作为某些精馏过程的替代和补充技术，在石化行业中会有广阔的应用前景。

2.3 无机膜

无机膜主要包括陶瓷膜、金属氧化物膜（如Υ-Al2O3、ZnO、TiO2和金属膜等，它适合在高压、高温、高粘度，高固体含量、高氯化物含量和苛刻pH 条件下使用。因此，它在石油化工、食品、冶金、环境工程、生物工程等领域应用前景广阔。我国的无机膜经过5 年的努力，陶瓷微滤膜和超滤膜从无到有，初步实现了工业化生产，膜材料的技术指标和膜装置的规模与自控水平均达到国际先进技术水平。今后我国的无机膜将在气体分离与净化，以及通过无机膜与其他工艺结合，改造传统工艺等方面发挥重要的作用，逐渐形成以无机膜为核心的新集成应用技术。

2.4 超滤技术

是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um 至1nm 之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。

2.5 反渗透技术

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。随着该项技术的全面推广，反渗透技术将成为21 世纪解决缺水地区饮用水的主要手段。反渗透技术还可用于城市废水处理、半导体及医药用水、发电厂和公用事业及冷凝塔泄料再循环。现正在开发反渗透技术在化工和石油化工工艺用水的生产和再利用，废液处理，水、有机液体的分离，电镀漂洗水再利用和金属回收。食品工业正用反渗透技术开发奶品加工、糖液浓缩、果汁和乳品加工、废水处理、生产低度酒和啤酒。

2.6 纳滤技术

纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术，虽然市场开拓的历史仅有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得到了较好的应用，可替代或部分替代沉淀、蒸发和pH 调节等工艺，成为生物制药和精细化工的重要高效节能单元操作。用纳滤膜可去除水中三卤甲烷（THM） 的前驱物，以防止水中THM 的生成。在食品工业中，日本已用于乳清浓缩，可将除盐、除乳糖和蛋白质浓缩同时进行，并已达到工业化水平。还可用于食品脱色、氨某酸分离、多肽的纯化及浓缩。在废水处理方面，用纳滤膜对木材制浆碱萃取阶段所形成的废液进行脱色，脱色率达98%以上。用纳滤膜还可从酸性溶液中分离金属硫酸盐和硝酸盐，其中对硫酸镍的截留率可达95%。

3 结语

膜分离技术是近40 年来迅速崛起的一项高新技术，已发展成产业化的高效节能分离过程和先进的单元操作过程。目前已经成熟和不断研发出来的微滤、超滤、反渗透、纳滤、渗析、电渗折、气体分离、渗透汽化、无机膜等技术正在广泛用于石油、化工、坏保、能源、电子等行业中，并产生了明显的经济和社会效益，特别是它将对21 世纪的工业技术改造，起着重要的战略作用。