膜分離技術(shù)的發(fā)展簡史及研究現(xiàn)狀

1、.膜別離技術(shù)的開展簡史及研究現(xiàn)狀人類對于膜現(xiàn)象的研究源于1748年，然而認(rèn)識到膜的功能并用于為人類效勞，卻經(jīng)歷了200多年的漫長過程。人們對膜進(jìn)展科學(xué)研究那么是近幾十年來的事。1950年W.Juda試制出選擇透過性能的離子交換膜，奠定了電滲析的實(shí)用化根底。1960年 Loeb和Souriringan首次研制成世界上具有歷史意義的非對稱反浸透膜，這在膜別離技術(shù)開展中是一個(gè)重要的打破，使膜別離技術(shù)進(jìn)入了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的時(shí)代。其開展的歷史大致為：30年代微孔過濾，40年代透析；50年代電滲析；60年代反浸透；70年代超濾和液膜；80年代氣體別離；90年代浸透汽化。此外以膜為根底的其它新型別離過程，

2、以及膜別離與其它別離過程結(jié)合的集成過程Integrated Membrane Process也日益得到重視和開展。幾種主要膜技術(shù)開展近況大致如下：微濾在30年代硝酸纖維素微濾膜商品化，60年代主要開發(fā)新品種。近年來以四氟乙烯和聚偏氟乙烯制成的微濾膜已商品化，具有耐高溫、耐溶劑、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，使用溫度在100260。目前銷售量居第一位。超濾從70年代進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用后開展迅速,已成為應(yīng)用領(lǐng)域最廣的技術(shù)。日本開發(fā)出孔徑為550nm的陶瓷超濾膜, 截留分子量為2萬, 并開發(fā)成功直徑為12mm, 壁厚200400的陶瓷中空纖維超濾膜,特別合適于生物制品的別離提純。離子交換膜和電滲析技術(shù)主要用于苦咸

3、水脫鹽,近年市場容量也近飽和。80年代新型含氟離子膜在氯堿工業(yè)成功應(yīng)用后, 引起氯堿工業(yè)的深化變化。離子膜法比傳統(tǒng)的隔膜法節(jié)約總能耗30，節(jié)約投資20。90年世界上已有34個(gè)國家近140套離子膜電解裝置投產(chǎn), 到2019年全世界將1/3氯堿消費(fèi)轉(zhuǎn)向膜法。60年洛布Loeb與索里拉簡Sourirajan創(chuàng)造了第一代高性能的非對稱性醋酸纖維素膜, 把反浸透RO首次用于海涉及苦咸水淡化。70年代開發(fā)成功高效芳香聚酰胺中空纖維反浸透膜，使RO膜性能進(jìn)一步進(jìn)步。90年代出現(xiàn)低壓反浸透復(fù)合膜, 為第三代RO膜，膜性能大幅度進(jìn)步，為RO 技術(shù)開展開拓了廣闊的前景。目前RO 已在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如，超

4、純水制造、鍋爐水軟化，食品、醫(yī)藥的濃縮，城市污水處理，化工廢液中有用物質(zhì)回收。1979年Monsanto公司用于H2/N2別離的Prism系統(tǒng)的建立, 將氣體別離推向工業(yè)化應(yīng)用。1985年Dow化學(xué)公司向市場提供以富N2為目的空氣別離器“Generon氣體別離用于石油、化工、天然氣消費(fèi)等領(lǐng)域, 大大進(jìn)步了過程的經(jīng)濟(jì)效益。80年代后期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的膜別離技術(shù)是用浸透汽化進(jìn)展醇類等恒沸物脫水，由于該過程的能耗僅為恒沸精餾的1/31/2，且不使用苯等挾帶劑，在取代恒沸精餾及其它脫水技術(shù)上具有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。德國GFT公司是率先開發(fā)成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等國出售了

5、100多套消費(fèi)裝置，其中最大的為年產(chǎn)4萬噸無水乙醇的工業(yè)裝置，建于法國。除此之外，用PV法進(jìn)展水中少量有機(jī)物脫除及某些有機(jī)有機(jī)混合物別離, 例如水中微量含氯有機(jī)物別離，MTBE/甲醇別離, 近年也有中試規(guī)模的研報(bào)導(dǎo)。在我國，膜技術(shù)的開展是從1958年離子交換膜研究開場的。65年開場對反浸透膜進(jìn)展探究，66年上?；S聚乙烯異相離子交換膜正式投產(chǎn)，為電滲析工業(yè)應(yīng)用奠定了根底。67年海水淡化會戰(zhàn)對我國膜科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起了積極的推動(dòng)作用。70年代相繼對電滲析、反浸透、超濾和微濾膜及組件進(jìn)展研究開發(fā)，80年代進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。80年代中期我國氣體別離膜的研究獲得長足進(jìn)步，1985年中國科學(xué)院大連化物所

6、首次研制成功中空纖維N2/H2別離器, 主要性能指標(biāo)接近國外同類產(chǎn)品指標(biāo), 現(xiàn)已投入批量消費(fèi), 每套本錢僅為進(jìn)口裝置的1/3。我國浸透汽化PV過程研究開場于1984年, 進(jìn)入90年代以來, 復(fù)合膜的制備獲得了較大進(jìn)展, 1992年, 我系研制的改性PVA/PAN復(fù)合膜通過技術(shù)鑒定, 98年在燕化建立我國第一個(gè)千噸級苯脫水示范工程, 為我國PV技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用奠定了根底。為了推動(dòng)我國膜技術(shù)快速開展，盡快縮短我國膜技術(shù)研究與國外先進(jìn)程度的差距。國家科委把低壓復(fù)合膜，浸透汽化透水膜，無機(jī)陶瓷膜及天然氣脫濕膜等列入“九五重點(diǎn)科技攻關(guān)方案, 分別由杭州水處理中心、清華大學(xué)化工系、南京化工大學(xué)及中科院大連化