二氧化碳膜分離技術(shù)

二氧化碳膜分離技術(shù)1.本文概述二氧化碳膜分離技術(shù)是一種利用半透膜將二氧化碳（CO2）從氣體混合物中分離出來的高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法。該技術(shù)基于膜材料的選擇性滲透性，通過在膜兩側(cè)施加壓力差，使CO2分子優(yōu)先通過膜，從而實(shí)現(xiàn)CO2與其他氣體的分離。這種技術(shù)在化工、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在二氧化碳捕集與封存（CCS）領(lǐng)域，被認(rèn)為是一種有潛力的減排技術(shù)。本文將詳細(xì)介紹二氧化碳膜分離技術(shù)的原理、膜材料的選擇、工藝流程以及在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。同時(shí)，我們還將討論該技術(shù)的研究進(jìn)展和未來發(fā)展方向，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程師提供有益的參考。2.二氧化碳膜分離技術(shù)原理二氧化碳膜分離技術(shù)是一種基于氣體分子透過特定膜材料的選擇性分離過程。其基本原理基于分子動(dòng)力學(xué)理論和溶解擴(kuò)散理論。在這一過程中，膜材料對(duì)氣體的滲透性和選擇性起著關(guān)鍵作用。分子動(dòng)力學(xué)理論指出，氣體分子在膜表面吸附、透過膜并在膜的另一側(cè)解吸。這一過程受到氣體分子大小、形狀、極性以及膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)的影響。二氧化碳分子由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和極性，能夠與某些膜材料發(fā)生特定的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)有效的分離。溶解擴(kuò)散理論強(qiáng)調(diào)氣體分子在膜中的溶解和擴(kuò)散過程。二氧化碳分子在膜中的溶解度相對(duì)較高，且擴(kuò)散速率較快，這使得二氧化碳能夠優(yōu)先透過膜，而其他氣體分子如氮?dú)狻⒀鯕獾葎t透過速率較低。這種選擇性的溶解和擴(kuò)散是實(shí)現(xiàn)二氧化碳分離的關(guān)鍵。二氧化碳膜分離技術(shù)還包括了膜材料的物理形態(tài)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，采用納米多孔材料、聚合物膜、碳納米管等作為膜材料，通過調(diào)控其孔徑大小、孔隙率、表面修飾等，可以進(jìn)一步提高對(duì)二氧化碳的選擇性和滲透性。二氧化碳膜分離技術(shù)原理涉及氣體分子的動(dòng)力學(xué)行為、溶解擴(kuò)散過程以及膜材料的物理化學(xué)性質(zhì)。通過深入理解和優(yōu)化這些原理，可以開發(fā)出高效、節(jié)能的二氧化碳分離技術(shù)，對(duì)于緩解氣候變化、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。3.二氧化碳膜分離技術(shù)發(fā)展概況隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，二氧化碳的減排和捕集技術(shù)成為了研究的熱點(diǎn)。二氧化碳膜分離技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注。該技術(shù)主要利用特定膜材料對(duì)二氧化碳分子的選擇透過性，實(shí)現(xiàn)二氧化碳與其他氣體的分離。早期的二氧化碳膜分離技術(shù)主要依賴于無機(jī)膜材料，如金屬氧化物、陶瓷等。這些材料存在成本高、易脆、孔徑難以調(diào)控等問題，限制了其在二氧化碳分離領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著膜科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，有機(jī)高分子膜材料逐漸嶄露頭角。這類膜材料具有良好的成膜性、柔韌性以及可調(diào)控的孔徑和選擇性，使得二氧化碳膜分離技術(shù)在效率和成本上都有了顯著的提升。近年來，隨著納米技術(shù)的興起，納米復(fù)合膜材料為二氧化碳膜分離技術(shù)帶來了新的突破。納米復(fù)合膜結(jié)合了無機(jī)和有機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，不僅提高了膜的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，還進(jìn)一步提升了二氧化碳的分離效率。同時(shí)，智能響應(yīng)型膜材料的研究也在不斷深入，這類膜材料可以根據(jù)外部刺激（如溫度、壓力、pH值等）的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳分離性能的動(dòng)態(tài)調(diào)控，為二氧化碳膜分離技術(shù)提供了更多的可能性。目前，二氧化碳膜分離技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢氣處理、天然氣凈化、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。未來，隨著膜材料科學(xué)的不斷進(jìn)步和技術(shù)的優(yōu)化，二氧化碳膜分離技術(shù)有望在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。4.二氧化碳膜分離工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化膜材料的選擇對(duì)二氧化碳的捕集效果至關(guān)重要。應(yīng)選擇具有高選擇性和高通量的膜材料，并根據(jù)煙氣成分和溫度等因素來確定合適的膜材料。膜捕集二氧化碳的方式包括吸收、氣體滲透、氣固兩相反應(yīng)等。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的捕集方式，并考慮捕集率的影響。膜分離捕集設(shè)備需要在不同的操作條件下具備可操作性、穩(wěn)定性和足夠的容量。通過對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)最佳的捕集效果。優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中需要平衡成本和環(huán)保因素。應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)上可行的方案，同時(shí)最大程度地減少二氧化碳排放，降低對(duì)環(huán)境的影響。綜合考慮以上因素，可以實(shí)現(xiàn)膜分離捕集燃煤電廠煙氣二氧化碳過程的合理和科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。膜分離技術(shù)在燃煤電廠中的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢(shì)，如占用空間小、能源消耗低、對(duì)環(huán)境影響小等，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)燃煤電廠減少二氧化碳排放的目標(biāo)，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的平衡。5.二氧化碳膜分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域能源行業(yè)：在能源領(lǐng)域，二氧化碳膜分離技術(shù)被用于從煙氣中捕集和分離二氧化碳，以減少溫室氣體排放。這種技術(shù)可以大大提高能源效率，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響?；どa(chǎn)：在化工生產(chǎn)中，二氧化碳作為一種重要的原料，其純度和濃度對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。二氧化碳膜分離技術(shù)可以高效地分離和提純二氧化碳，滿足化工生產(chǎn)對(duì)原料的高要求。食品和飲料工業(yè)：在食品和飲料工業(yè)中，二氧化碳常用于制作碳酸飲料和啤酒等。膜分離技術(shù)可以確保二氧化碳的純度，從而提高食品和飲料的質(zhì)量。環(huán)保和廢水處理：二氧化碳膜分離技術(shù)也可以用于環(huán)保和廢水處理領(lǐng)域。通過該技術(shù)，可以有效地從廢水中分離和回收二氧化碳，減少廢水對(duì)環(huán)境的影響。農(nóng)業(yè)和溫室氣體管理：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，二氧化碳作為一種溫室氣體，對(duì)植物生長有重要影響。二氧化碳膜分離技術(shù)可以用于溫室內(nèi)的二氧化碳濃度調(diào)控，以提高植物的生長速度和產(chǎn)量。二氧化碳膜分離技術(shù)憑借其高效、環(huán)保的特點(diǎn)，在能源、化工、食品、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，二氧化碳膜分離技術(shù)將在未來發(fā)揮更加重要的作用。6.技術(shù)挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢(shì)二氧化碳膜分離技術(shù)作為應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)碳捕獲與封存（CCS）、以及工業(yè)過程中高效減排的關(guān)鍵技術(shù)手段，在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)與未來發(fā)展機(jī)遇。材料性能提升：盡管已經(jīng)研發(fā)出多種對(duì)二氧化碳具有高選擇性和滲透性的分離膜材料，但如何進(jìn)一步提高其長期穩(wěn)定性和耐受性，特別是在高溫、高壓和多組分混合氣體條件下保持優(yōu)異性能，是一項(xiàng)持續(xù)的技術(shù)難題。規(guī)模化與經(jīng)濟(jì)效益：在大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用中，需要開發(fā)更經(jīng)濟(jì)且易于制造的大面積膜組件，并優(yōu)化工藝流程以降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)更低的二氧化碳分離成本?？刮廴九c再生能力：實(shí)際運(yùn)行過程中，膜材料易受到雜質(zhì)、污染物的影響而導(dǎo)致性能衰減，因此研發(fā)具有自我清潔和再生功能的新型膜材料至關(guān)重要。系統(tǒng)集成與優(yōu)化：整合膜分離與其他碳捕獲技術(shù)（如化學(xué)吸收、吸附法等）形成協(xié)同效應(yīng)，設(shè)計(jì)更為緊湊和高效的綜合處理系統(tǒng)，是推動(dòng)二氧化碳分離技術(shù)進(jìn)步的重要方向。納米復(fù)合材料與新型膜結(jié)構(gòu)：探索和發(fā)展具有更高分離效率的納米復(fù)合膜、有序孔徑結(jié)構(gòu)的薄膜以及先進(jìn)的分子篩膜，這些創(chuàng)新有望顯著提升二氧化碳的分離效率和穩(wěn)定性。綠色可持續(xù)材料：隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，研發(fā)環(huán)保、可降解、并且在生命周期內(nèi)具有較低碳足跡的膜材料將受到更多關(guān)注。智能調(diào)控與過程強(qiáng)化：結(jié)合智能傳感技術(shù)和先進(jìn)控制策略，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)調(diào)控膜分離過程，可以有效提高系統(tǒng)的靈活性和能效比?？鐚W(xué)科融合：跨領(lǐng)域合作，將生物學(xué)、材料科學(xué)、工程學(xué)等多種學(xué)科理論和技術(shù)有機(jī)結(jié)合，用于開發(fā)新一代高性能二氧化碳分離膜技術(shù)，以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和全球減排目標(biāo)。克服現(xiàn)有技術(shù)挑戰(zhàn)并把握未來發(fā)展趨勢(shì)，不僅有助于推動(dòng)二氧化碳膜分離技術(shù)的革新升級(jí)，還將對(duì)全球溫室氣體減排、清潔能源轉(zhuǎn)換以及工業(yè)過程的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。7.結(jié)論本文系統(tǒng)研究了二氧化碳膜分離技術(shù)，從理論模型、材料開發(fā)、工藝優(yōu)化到實(shí)際應(yīng)用，全面探討了這一技術(shù)的進(jìn)展和潛力。研究表明，膜分離技術(shù)作為一種高效、環(huán)保的二氧化碳捕獲方法，在應(yīng)對(duì)氣候變化和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展方面具有重要意義。我們綜述了二氧化碳膜分離的理論基礎(chǔ)，包括傳遞機(jī)制、膜材料的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些理論為膜材料的研發(fā)和工藝的改進(jìn)提供了科學(xué)指導(dǎo)。本文詳細(xì)討論了不同類型的膜材料，包括聚合物膜、無機(jī)膜和混合基質(zhì)膜，以及它們?cè)诙趸挤蛛x中的應(yīng)用。特別強(qiáng)調(diào)了新型膜材料的開發(fā)，如納米復(fù)合膜和智能膜，這些材料在提高分離性能和抗污染能力方面展現(xiàn)出巨大潛力。在工藝優(yōu)化方面，本文分析了操作參數(shù)如壓力、溫度和流速對(duì)分離效率的影響，并探討了膜污染和老化問題的解決方案。這些研究對(duì)于提高膜分離技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。盡管取得了顯著進(jìn)展，二氧化碳膜分離技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。主要挑戰(zhàn)包括膜材料的穩(wěn)定性和耐久性、高能耗問題以及規(guī)?；a(chǎn)的成本效益。未來的研究需要集中解決這些問題，以推動(dòng)該技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。二氧化碳膜分離技術(shù)為實(shí)現(xiàn)低碳排放和環(huán)境保護(hù)提供了有力工具。通過持續(xù)的材料創(chuàng)新、工藝優(yōu)化和政策支持，這一技術(shù)有望在能源、化工和環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。這個(gè)結(jié)論段落總結(jié)了文章的主要內(nèi)容，并指出了未來的研究方向和挑戰(zhàn)，為讀者提供了全面而深入的信息。參考資料：膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離采用錯(cuò)流過濾或死端過濾方式。膜分離技術(shù)是一種以分離膜為核心，進(jìn)行分離、濃縮和提純物質(zhì)的一門新興技術(shù)。該技術(shù)是一種使用半透膜的分離方法，由于膜分離操作一般在常溫下進(jìn)行，被分離物質(zhì)能保持原來的性質(zhì)，能保持食品原有的色、香、味、營養(yǎng)和口感，能保持功效成分的活性。其選擇性強(qiáng)，操作過程簡單，適用范圍廣，能耗低，所以可廣泛應(yīng)用于食品的生產(chǎn)中。膜分離是在20世紀(jì)初出現(xiàn)，20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)。膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級(jí)過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已成為當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一。膜分離現(xiàn)象廣泛存在于自然界中，特別是生物體內(nèi)，但人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)和研究卻經(jīng)過了漫長而曲折的道路。膜分離技術(shù)的工程應(yīng)用是從20世紀(jì)60年代海水淡化開始的1960年洛布和索里拉金教授制成了第一張高通量和高脫鹽率的醋酸纖紙素膜，這種膜具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，從此使反滲透從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)應(yīng)用。其后各種新型膜陸續(xù)問世，1967年美國杜邦公司首先研制出以尼龍-66為膜材料的中空纖維膜組件；1970年又研制出以芳香聚酰胺為膜材料的“PemiasepB-9”中空纖維膜組件，并獲得1971年美國柯克帕特里克化學(xué)工程最高獎(jiǎng)。從此反滲透技術(shù)在美國得到迅猛的發(fā)展，隨后在世界各地相繼應(yīng)用。其間微濾和超濾技術(shù)也得到相應(yīng)的發(fā)展。膜在大自然中，特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的。我國膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進(jìn)入開創(chuàng)階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會(huì)戰(zhàn)，大大促進(jìn)了我國膜科技的發(fā)展。70年代進(jìn)入開發(fā)階段。這時(shí)期，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發(fā)出來，80年代跨入了推廣應(yīng)用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發(fā)階段。膜是具有選擇性分離功能的材料。無機(jī)膜由于各種優(yōu)良性能（如抗高溫、耐酸堿等），已得到廣泛應(yīng)用。由于技術(shù)發(fā)展水平限制，無機(jī)膜主要只有微濾和超濾級(jí)別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。特別是超濾陶瓷膜，已經(jīng)在很多行業(yè)得到應(yīng)用，如重金屬廢水處理與回收。有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質(zhì)，如抗生素等醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮。處理規(guī)?？纱罂尚?，可以連續(xù)也可以間隙進(jìn)行，工藝簡單，操作方便，易于自動(dòng)化。只需電能驅(qū)動(dòng)，能耗極低，其費(fèi)用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。隨著我國膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的學(xué)術(shù)、技術(shù)團(tuán)體也相繼成立。他們的成立為規(guī)范膜行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，在促進(jìn)膜行業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。半個(gè)世紀(jì)以來，膜分離完成了從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，成為一項(xiàng)高效節(jié)能的新型分離技術(shù)。1925年以來，差不多每十年就有一項(xiàng)新的膜過程在工業(yè)上得到應(yīng)用。由于膜分離技術(shù)本身具有的優(yōu)越性能，故膜過程已經(jīng)得到世界各國的普遍重視。隨著能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化，產(chǎn)業(yè)界和科技界把膜過程視為二十一世紀(jì)工業(yè)技術(shù)改造中的一項(xiàng)極為重要的新技術(shù)。曾有專家指出：誰掌握了膜技術(shù)誰就掌握了化學(xué)工業(yè)的明天。80年代以來我國膜技術(shù)跨入應(yīng)用階段，同時(shí)也是新膜過程的開發(fā)階段。在這一時(shí)期，膜技術(shù)在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫(yī)藥、生物、環(huán)保等領(lǐng)域得到了較大規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。并且，在這一時(shí)期，國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目和自然科學(xué)基金中也都有了膜的課題。這一潛力巨大的新興行業(yè)正在以蓬勃的激情挑戰(zhàn)市場(chǎng)，為眾多的企業(yè)帶來了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。當(dāng)前，膜分離技術(shù)已獲得巨大的進(jìn)展，但它畢竟還是處于上升發(fā)展階段，還有許多工作要我們?nèi)プ觥?1世紀(jì)的膜科學(xué)與技術(shù)將進(jìn)一步改進(jìn)、完善已有的膜過程，不斷探索和開拓新的過程與材料，并不斷擴(kuò)充原有的應(yīng)用領(lǐng)域，使膜技術(shù)發(fā)揮更大的作用。具體涉及領(lǐng)域主要有：醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)（明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高純水、城市污水、工業(yè)廢水、飲用水、生物技術(shù)、生物發(fā)酵等。早期的工業(yè)超濾應(yīng)用于廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術(shù)的發(fā)展，如今超濾技術(shù)已經(jīng)涉及食品加工、飲料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物制劑、中藥制劑、臨床醫(yī)學(xué)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收、環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域。納濾的主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及：食品工業(yè)、植物深加工、飲料工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品深加工、生物醫(yī)藥、生物發(fā)酵、精細(xì)化工、環(huán)保工業(yè)等。由于反滲透分離技術(shù)的先進(jìn)、高效和節(jié)能的特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門都得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于水處理和熱敏感性物質(zhì)的濃縮，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下：食品工業(yè)、牛奶工業(yè)、飲料工業(yè)、植物（農(nóng)產(chǎn)品）深加工、生物醫(yī)藥、生物發(fā)酵、制備飲用水、純水、超純水、海水、苦咸水淡化、電力、電子、半導(dǎo)體工業(yè)用水、醫(yī)藥行業(yè)工藝用水、制劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業(yè)、化工及其它工業(yè)的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水。除了以上四種常用的膜分離過程，另外還有滲析、控制釋放、膜傳感器、膜法氣體分離、液膜分離法等。膜分離技術(shù)的特點(diǎn)膜分離過程是一個(gè)高效、環(huán)保的分離過程，是多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，在物理、化學(xué)和生物性質(zhì)上呈現(xiàn)出各種各樣的特性，具有較多的優(yōu)勢(shì)。膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級(jí)，依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù)材料的不同，可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜，無機(jī)膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機(jī)膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。微濾（MF）又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類，有機(jī)聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機(jī)膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。對(duì)于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?～1微米，故微濾膜能對(duì)大直徑的菌體、懸浮固體等進(jìn)行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在05um至1nm之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時(shí)，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達(dá)到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。對(duì)于超濾而言，膜的截留特性是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對(duì)大分子有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源。是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，其截留分子量在80～1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾?；诩{濾分離技術(shù)的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于納濾而言，膜的截留特性是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NaCl、MgSOCaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應(yīng)截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對(duì)小分子有機(jī)物等與水、無機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行。是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動(dòng)力，而實(shí)現(xiàn)的對(duì)液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無污染、操作方便運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節(jié)能、最簡便的技術(shù)。已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中首選的水處理技術(shù)。反滲透的截留對(duì)象是所有的離子，僅讓水透過膜，對(duì)NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。膜分離的基本工藝原理是較為簡單的。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個(gè)出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。在單位時(shí)間（Hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節(jié)能、體積小、可拆分等特點(diǎn)，使膜廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環(huán)保行業(yè)中。對(duì)不同組成的有機(jī)物，根據(jù)有機(jī)物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達(dá)到最好的膜通量和截留率，進(jìn)而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運(yùn)行成本。澄清純化分離所采用的膜主要是超/微濾膜，由于其所能截留的物質(zhì)直徑大小分布范圍廣，被廣泛應(yīng)用于固液分離、大小分子物質(zhì)的分離、脫除色素、產(chǎn)品提純、油水分離等工藝過程中。超/微濾膜分離可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉(zhuǎn)鼓、離心機(jī)分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。澄清純化技術(shù)可采用的膜分離組件主要有：陶瓷膜、平板膜、不銹鋼膜、中空纖維膜、卷式膜、管式膜。膜分離技術(shù)在濃縮提純工藝上主要采用截留分子量在100～1000Dal的納濾膜。納濾膜的主要特點(diǎn)是對(duì)二價(jià)離子、功能性糖類、小分子色素、多肽等物質(zhì)的截留性能高于98%，而對(duì)一些單價(jià)離子、小分子酸堿、醇等有30～50%的透過性能，常被應(yīng)用于溶質(zhì)的分級(jí)、溶液中低分子物質(zhì)的洗脫和離子組分的調(diào)整、溶液體系的濃縮等物質(zhì)的分離、精制、濃縮工藝過程中。納濾膜分離技術(shù)常被用于取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸發(fā)、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮、中和等工藝過程。②參數(shù)設(shè)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的溫度和壓力，設(shè)置最高的工作壓力和溫度；③膜的準(zhǔn)備工作，膜在投入使用前必須進(jìn)行清洗，使膜達(dá)到最佳的工作狀態(tài)；無機(jī)膜清洗：用1%HNO3溶液循環(huán)清洗15min，打開濾液閥門，讓濾液回到循環(huán)罐內(nèi)，讓其繼續(xù)清洗15min，之后用自來水系統(tǒng)清洗至中性；有機(jī)膜清洗：用1%na5p3o10+5%edta+2%sds+naoh調(diào)PH0，清洗45min，之后用純凈水洗至中性。若膜不使用超過3天，要用1%甲醛溶液將膜封存，冬季用20%甘油將膜封存。超過濾是一種薄膜分離技術(shù)。就是在一定的壓力下(壓力為07～7MPa，最高不超過05MPa)，水在膜面上流動(dòng)，水與溶解鹽類和其他電解質(zhì)是微小的顆粒，能夠滲透超濾膜，而相對(duì)分子質(zhì)量大的顆粒和膠體物質(zhì)就被超濾膜所阻擋，從而使水中的部分微粒得到分離的技術(shù)。超濾膜的孔徑是數(shù)十至幾百埃、介于反滲透與微孔膜之間。超濾膜的孔徑是由一定相對(duì)分子質(zhì)量的物質(zhì)進(jìn)行截留試驗(yàn)測(cè)定的，并以相對(duì)分子質(zhì)量的數(shù)值來表示。在水處理中，應(yīng)用超濾膜來除去水中的懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)。在醫(yī)藥工業(yè)上超濾膜的應(yīng)用也十分廣泛。超過濾膜受到污染或結(jié)垢時(shí)，一般采用雙氧水或次氯酸鈉溶液來清洗。不能通過反洗來清洗膜面。超過濾最高運(yùn)行溫度為45℃，pH=5～0。超過濾是去除水中有機(jī)物質(zhì)的一項(xiàng)措施，也可以去除微量膠體物、生物體以及樹脂碎末等。超過濾常置于除鹽系統(tǒng)之后，或置于反滲透裝置之前來保護(hù)反滲透膜。超濾膜組件中所用的膜材料一般有：二醋酸纖維(CA)，三醋酸纖維(CTA)，氰乙基醋酸纖維(CN-CA)，聚砜(PS)，磺化聚砜(SPS)，聚砜酰胺(PSA)，還有酚酞側(cè)基聚芳砜(PDC)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯腈(PAN)，聚酰亞胺(PI)，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物(MMA-AN)及纖維素等。其中以醋酸纖維素(CA)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(POS)等已廣為應(yīng)用。還有動(dòng)態(tài)形成的超濾膜。膜技術(shù)是膜分離技術(shù)的簡稱，是仿生物學(xué)膜，通過人工材料（膜材料）實(shí)現(xiàn)不同介質(zhì)分離的技術(shù)，分離的過程多由壓力、濃度差、電勢(shì)差等因素驅(qū)動(dòng)。按照分離精度的不同，壓力驅(qū)動(dòng)膜又可以分為微濾（MF）膜、超濾（UF）膜、納濾（NF）膜和反滲透（RO）膜等等。膜技術(shù)廣泛用于環(huán)境、能源、電子、醫(yī)藥等各個(gè)方面，近二十年來，由于膜技術(shù)可以去除常規(guī)處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)受到各國重視，不同種類的膜技術(shù)分別應(yīng)用于不同的細(xì)分領(lǐng)域，主要下游包括市政污水處理及再生、自來水處理、工業(yè)水回用、海水淡化、家用凈水器等。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，二氧化碳排放量不斷增加，導(dǎo)致全球氣候變暖問題日益嚴(yán)重。二氧化碳捕獲與分離技術(shù)成為了研究的熱點(diǎn)。膜法二氧化碳分離技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)，具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛關(guān)注。本文將對(duì)膜法二氧化碳分離技術(shù)的研究進(jìn)展及展望進(jìn)行探討。膜法二氧化碳分離技術(shù)是一種基于膜分離的原理，通過氣體在膜上的溶解-擴(kuò)散過程，實(shí)現(xiàn)不同氣體在膜中的選擇性透過，從而達(dá)到分離二氧化碳的目的。該技術(shù)具有流程簡單、操作方便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于燃煤電廠、鋼鐵企業(yè)、石油化工等領(lǐng)域。膜材料的性能是影響膜法二氧化碳分離技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。目前，常用的膜材料主要包括聚合物、無機(jī)陶瓷、金屬等。近年來，研究者們致力于開發(fā)新型的膜材料，以提高二氧化碳的滲透性能和選擇性。例如，金屬有機(jī)骨架（MOFs）材料具有高比表面積、高孔容等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種具有潛力的新型膜材料。膜組件是實(shí)現(xiàn)二氧化碳分離的載體，其設(shè)計(jì)與優(yōu)化對(duì)于提高膜法二氧化碳分離技術(shù)的效率具有重要意義。目前，常見的膜組件主要包括平板式、管式、卷式等結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步提高二氧化碳的滲透通量和選擇性，研究者們不斷對(duì)膜組件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如改變膜的厚度、孔徑大小、表面改性等。過程強(qiáng)化與優(yōu)化是提高膜法二氧化碳分離技術(shù)的另一種途徑。目前，研究者們通過采用新型的吸附劑、優(yōu)化操作條件、耦合其他分離技術(shù)等方法，以提高二氧化碳的分離效率。例如，將膜法與變壓吸附技術(shù)相結(jié)合，可進(jìn)一步提高二氧化碳的純度和回收率。隨著科技的不斷發(fā)展，新型材料不斷涌現(xiàn)。未來，研究者們應(yīng)繼續(xù)探索具有優(yōu)異性能的新型膜材料，如MOFs、碳納米管等，以提高二氧化碳的滲透性能和選擇性。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，未來可以將智能化技術(shù)引入膜法二氧化碳分離技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)智能化操作、監(jiān)控與維護(hù)，提高生產(chǎn)效率。在追求高效率的同時(shí)，應(yīng)注重綠色環(huán)保，減少對(duì)環(huán)境的影響。未來，應(yīng)進(jìn)一步研究低能耗、低污染的膜法二氧化碳分離技術(shù)，以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求。未來可以將膜法二氧化碳分離技術(shù)與其他分離技術(shù)相結(jié)合，形成耦合工藝，以充分發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高二氧化碳的分離效率。例如，將膜法與吸收法、吸附法等技術(shù)相結(jié)合，可進(jìn)一步增強(qiáng)二氧化碳的捕集能力。膜法二氧化碳分離技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。為了更好地滿足實(shí)際需求，需要不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，探索新型材料和工藝技術(shù)，提高技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)注重技術(shù)的綠色環(huán)保和智能化發(fā)展，為全球氣候變化問題提供更多可行的解決方案。膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離采用錯(cuò)流過濾或死端過濾方式。膜分離技術(shù)是一種以分離膜為核心，進(jìn)行分離、濃縮和提純物質(zhì)的一門新興技術(shù)。該技術(shù)是一種使用半透膜的分離方法，由于膜分離操作一般在常溫下進(jìn)行，被分離物質(zhì)能保持原來的性質(zhì)，能保持食品原有的色、香、味、營養(yǎng)和口感，能保持功效成分的活性。其選擇性強(qiáng)，操作過程簡單，適用范圍廣，能耗低，所以可廣泛應(yīng)用于食品的生產(chǎn)中。膜分離是在20世紀(jì)初出現(xiàn)，20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離新技術(shù)。膜分離技術(shù)由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級(jí)過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已成為當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一。膜分離現(xiàn)象廣泛存在于自然界中，特別是生物體內(nèi)，但人類對(duì)它的認(rèn)識(shí)和研究卻經(jīng)過了漫長而曲折的道路。膜分離技術(shù)的工程應(yīng)用是從20世紀(jì)60年代海水淡化開始的1960年洛布和索里拉金教授制成了第一張高通量和高脫鹽率的醋酸纖紙素膜，這種膜具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)，從此使反滲透從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)應(yīng)用。其后各種新型膜陸續(xù)問世，1967年美國杜邦公司首先研制出以尼龍-66為膜材料的中空纖維膜組件；1970年又研制出以芳香聚酰胺為膜材料的“PemiasepB-9”中空纖維膜組件，并獲得1971年美國柯克帕特里克化學(xué)工程最高獎(jiǎng)。從此反滲透技術(shù)在美國得到迅猛的發(fā)展，隨后在世界各地相繼應(yīng)用。其間微濾和超濾技術(shù)也得到相應(yīng)的發(fā)展。膜在大自然中，特別是在生物體內(nèi)是廣泛存在的。我國膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進(jìn)入開創(chuàng)階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會(huì)戰(zhàn)，大大促進(jìn)了我國膜科技的發(fā)展。70年代進(jìn)入開發(fā)階段。這時(shí)期，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發(fā)出來，80年代跨入了推廣應(yīng)用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發(fā)階段。膜是具有選擇性分離功能的材料。無機(jī)膜由于各種優(yōu)良性能（如抗高溫、耐酸堿等），已得到廣泛應(yīng)用。由于技術(shù)發(fā)展水平限制，無機(jī)膜主要只有微濾和超濾級(jí)別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。特別是超濾陶瓷膜，已經(jīng)在很多行業(yè)得到應(yīng)用，如重金屬廢水處理與回收。有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質(zhì)，如抗生素等醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮。處理規(guī)?？纱罂尚?，可以連續(xù)也可以間隙進(jìn)行，工藝簡單，操作方便，易于自動(dòng)化。只需電能驅(qū)動(dòng)，能耗極低，其費(fèi)用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8。隨著我國膜科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的學(xué)術(shù)、技術(shù)團(tuán)體也相繼成立。他們的成立為規(guī)范膜行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，在促進(jìn)膜行業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。半個(gè)世紀(jì)以來，膜分離完成了從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，成為一項(xiàng)高效節(jié)能的新型分離技術(shù)。1925年以來，差不多每十年就有一項(xiàng)新的膜過程在工業(yè)上得到應(yīng)用。由于膜分離技術(shù)本身具有的優(yōu)越性能，故膜過程已經(jīng)得到世界各國的普遍重視。隨著能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化，產(chǎn)業(yè)界和科技界把膜過程視為二十一世紀(jì)工業(yè)技術(shù)改造中的一項(xiàng)極為重要的新技術(shù)。曾有專家指出：誰掌握了膜技術(shù)誰就掌握了化學(xué)工業(yè)的明天。80年代以來我國膜技術(shù)跨入應(yīng)用階段，同時(shí)也是新膜過程的開發(fā)階段。在這一時(shí)期，膜技術(shù)在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫(yī)藥、生物、環(huán)保等領(lǐng)域得到了較大規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。并且，在這一時(shí)期，國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目和自然科學(xué)基金中也都有了膜的課題。這一潛力巨大的新興行業(yè)正在以蓬勃的激情挑戰(zhàn)市場(chǎng)，為眾多的企業(yè)帶來了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。當(dāng)前，膜分離技術(shù)已獲得巨大的進(jìn)展，但它畢竟還是處于上升發(fā)展階段，還有許多工作要我們?nèi)プ觥?1世紀(jì)的膜科學(xué)與技術(shù)將進(jìn)一步改進(jìn)、完善已有的膜過程，不斷探索和開拓新的過程與材料，并不斷擴(kuò)充原有的應(yīng)用領(lǐng)域，使膜技術(shù)發(fā)揮更大的作用。具體涉及領(lǐng)域主要有：醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)（明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高純水、城市污水、工業(yè)廢水、飲用水、生物技術(shù)、生物發(fā)酵等。早期的工業(yè)超濾應(yīng)用于廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術(shù)的發(fā)展，如今超濾技術(shù)已經(jīng)涉及食品加工、飲料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、生物制劑、中藥制劑、臨床醫(yī)學(xué)、印染廢水、食品工業(yè)廢水處理、資源回收、環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域。納濾的主要應(yīng)用領(lǐng)域涉及：食品工業(yè)、植物深加工、飲料工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品深加工、生物醫(yī)藥、生物發(fā)酵、精細(xì)化工、環(huán)保工業(yè)等。由于反滲透分離技術(shù)的先進(jìn)、高效和節(jié)能的特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門都得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于水處理和熱敏感性物質(zhì)的濃縮，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下：食品工業(yè)、牛奶工業(yè)、飲料工業(yè)、植物（農(nóng)產(chǎn)品）深加工、生物醫(yī)藥、生物發(fā)酵、制備飲用水、純水、超純水、海水、苦咸水淡化、電力、電子、半導(dǎo)體工業(yè)用水、醫(yī)藥行業(yè)工藝用水、制劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業(yè)、化工及其它工業(yè)的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水。除了以上四種常用的膜分離過程，另外還有滲析、控制釋放、膜傳感器、膜法氣體分離、液膜分離法等。膜分離技術(shù)的特點(diǎn)膜分離過程是一個(gè)高效、環(huán)保的分離過程，是多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，在物理、化學(xué)和生物性質(zhì)上呈現(xiàn)出各種各樣的特性，具有較多的優(yōu)勢(shì)。膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實(shí)現(xiàn)料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級(jí)，依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù)材料的不同，可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜，無機(jī)膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機(jī)膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。微濾（MF）又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類，有機(jī)聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機(jī)膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。對(duì)于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?～1微米，故微濾膜能對(duì)大直徑的菌體、懸浮固體等進(jìn)行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在05um至1nm之間。超濾是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時(shí)，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達(dá)到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。對(duì)于超濾而言，膜的截留特性是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對(duì)大分子有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源。是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，其截留分子量在80～1000的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾?；诩{濾分離技術(shù)的優(yōu)越特性，其在制藥、生物化工、食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于納濾而言，膜的截留特性是以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)NaCl、MgSOCaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應(yīng)截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對(duì)小分子有機(jī)物等與水、無機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行。是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動(dòng)力，而實(shí)現(xiàn)的對(duì)液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，因具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無污染、操作方便運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節(jié)能、最簡便的技術(shù)。已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)。反滲透技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中首選的水處理技術(shù)。反滲透的截留對(duì)象是所有的離子，僅讓水透過膜，對(duì)NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。膜分離的基本工藝原理是較為簡單的。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個(gè)出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。在單位時(shí)間（Hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節(jié)能、體積小、可拆分等特點(diǎn)，使膜廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環(huán)保行業(yè)中。對(duì)不同組成的有機(jī)物，根據(jù)有機(jī)物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達(dá)到最好的膜通量和截留率，進(jìn)而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運(yùn)行成本。澄清純化分離所采用的膜主要是超/微濾膜，由于其所能截留的物質(zhì)直徑大小分布范圍廣，被廣泛應(yīng)用于固液分離、大小分子物質(zhì)的分離、脫除色素、產(chǎn)品提純、油水分離等工藝過程中。超/微濾膜分離可取代傳統(tǒng)工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉(zhuǎn)鼓、離心機(jī)分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。澄清純化技術(shù)可采用的膜分離組件主要有：陶瓷膜、平板膜、不銹鋼膜、中空纖維膜、卷式膜、管式膜。膜分離技術(shù)在濃縮提純工藝上主要采用截留分子量在100～1000Dal的納濾膜。納濾膜的主要特點(diǎn)是對(duì)二價(jià)離子、功能性糖類、小分子色素、多肽等物質(zhì)的截留性能高于98%，而對(duì)一些單價(jià)離子、小分子酸堿、醇等有30～50%的透過性能，常被應(yīng)用于溶質(zhì)的分級(jí)、溶液中低分子物質(zhì)的洗脫和離子組分的調(diào)整、溶液體系的濃縮等物質(zhì)的分離、精制、濃縮工藝過程中。納濾膜分離技術(shù)常被用于取代傳統(tǒng)工藝中的冷凍干燥、薄膜蒸發(fā)、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮、中和等工藝過程。②參數(shù)設(shè)定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的溫度和壓力，設(shè)置最高的工作壓力和溫度；③膜的準(zhǔn)備工作，膜在投入使用前必須進(jìn)行清洗，使膜達(dá)到最佳的工作狀態(tài)；無機(jī)膜清洗：用1%HNO3溶液循環(huán)清洗15min，打開濾液閥門，讓濾液回到循環(huán)罐內(nèi)，讓其繼續(xù)清洗15min，之后用自來水系統(tǒng)清洗至中性；有機(jī)膜清洗：用1%na5p3o10+5%edta+2%sds+naoh調(diào)PH0，清洗45min，之后用純凈水洗至中性。若膜不使用超過3天，要用1%甲醛溶液將膜封存，冬季用20%甘油將膜封存。超過濾是一種薄膜分離技術(shù)。就是在一定的壓力下(壓力為07～7MPa，最高不超過05MPa)，水在膜面上流動(dòng)，水與溶解鹽類和其他電解質(zhì)是微小的顆粒，能夠滲透超濾膜，而相對(duì)分子質(zhì)量大的顆粒和膠體物質(zhì)就被超濾