膜分离基础知识普及技术

1、膜分离基础知识普及膜分离基础知识普及 内容内容 l 膜技术概述膜技术概述 l 膜分离装置膜分离装置 l 极化、污染现象和控制极化、污染现象和控制 l 典型的膜分离技术及应用领域典型的膜分离技术及应用领域 膜膜( (Membrane) )是什么是什么? ?有何特性有何特性? ? 膜膜, ,是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有是指在一种流体相内或是在两种流体相之间有 一层薄的凝聚相一层薄的凝聚相, ,它把流体相分隔为互不相通的两部分它把流体相分隔为互不相通的两部分, , 并能使这两部分之间产生传质作用。并能使这两部分之间产生传质作用。 膜的特性膜的特性: : l 不管膜多薄不管膜多薄, , 它

2、必须有它必须有两个界面两个界面。这两个界面分别。这两个界面分别 与两侧的流体相接触。与两侧的流体相接触。 l 膜膜传质有选择性传质有选择性, ,它可以使流体相中的一种或几种物它可以使流体相中的一种或几种物 质透过质透过, ,而不允许其它物质透过。而不允许其它物质透过。 1.膜技术概述膜技术概述 1.1 1.1 基本概念基本概念 膜分离过程原理膜分离过程原理:以选择性膜为分离介质以选择性膜为分离介质,通过通过 在膜两边施加一个在膜两边施加一个推动力推动力（如浓度差、压力差（如浓度差、压力差 或电位差等）时或电位差等）时,使原料侧组分选择性地透过使原料侧组分选择性地透过 膜膜,以达到分离提纯的目的

3、。通常膜原料侧称以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧称 为为膜上游膜上游,透过侧称为透过侧称为膜下游膜下游。 膜上游膜上游 膜膜 膜下游膜下游 选择性透膜选择性透膜 分离膜种类分离膜种类: : 分离膜分离膜 高分子膜高分子膜 液体膜液体膜 生物膜生物膜 带电膜带电膜 非带电膜非带电膜 阳离子膜阳离子膜 阴离子膜阴离子膜 过滤膜过滤膜 精密过滤膜精密过滤膜 超滤膜超滤膜 纳米滤膜纳米滤膜 反渗透膜反渗透膜 l 高分子膜的分离功能很早就已发现。高分子膜的分离功能很早就已发现。1748年年,耐克特（耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内）发现水能自动地扩散到装有酒精的猪膀胱内

4、,开创了开创了膜膜 渗透渗透的研究。的研究。 l 1861年年,施密特（施密特（A. Schmidt）首先提出了超过滤的概念。他）首先提出了超过滤的概念。他 提出提出,用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐酚膜过滤时,若在溶液若在溶液 侧施加压力侧施加压力,使膜的两侧产生压力差使膜的两侧产生压力差,即可分离溶液中的细菌、即可分离溶液中的细菌、 蛋白质、胶体等微小粒子蛋白质、胶体等微小粒子,其精度比滤纸高得多。这种过滤可其精度比滤纸高得多。这种过滤可 称为超过滤。按现代观点看称为超过滤。按现代观点看,这种过滤应称为这种过滤应称为微孔过滤微孔过滤。 1.2 膜分离技

5、术发展简史膜分离技术发展简史 l 50年代初年代初,为从海水或苦咸水中获取淡水为从海水或苦咸水中获取淡水,开始了开始了反渗反渗 透膜透膜的研究。的研究。 l 真正意义上的分离膜出现在真正意义上的分离膜出现在20世纪世纪60年代。年代。1961年年, 米切利斯（米切利斯（A. S. Michealis）等人用各种比例的酸性）等人用各种比例的酸性 和碱性的高分子电介质混合物以水和碱性的高分子电介质混合物以水-丙酮丙酮-溴化钠为溶溴化钠为溶 剂剂,制成了可截留不同分子量的膜制成了可截留不同分子量的膜,这种膜是真正的这种膜是真正的超超 过滤膜过滤膜。美国。美国Amicon公司首先将这种膜商品化。公司首

6、先将这种膜商品化。 l 1967年年,DuPont公司研制成功了以尼龙公司研制成功了以尼龙-66为主要组为主要组 分的中空纤维反渗透膜组件。同一时期分的中空纤维反渗透膜组件。同一时期,丹麦丹麦DDS公公 司研制成功司研制成功平板式反渗透膜组件平板式反渗透膜组件。反渗透膜开始工业。反渗透膜开始工业 化。化。 自上世纪自上世纪60年代中期以来年代中期以来,膜分离技术真正实现膜分离技术真正实现 了工业化。首先出现的分离膜是了工业化。首先出现的分离膜是超过滤膜超过滤膜（简称（简称UF 膜）、膜）、微孔过滤膜微孔过滤膜（简称（简称MF膜）和膜）和反渗透膜反渗透膜（简称（简称 RO膜）。以后又开发了许多其

7、它类型的分离膜。膜）。以后又开发了许多其它类型的分离膜。 在此期间在此期间,除上述三大膜外除上述三大膜外,其他类型的膜也获得其他类型的膜也获得 很大的发展。很大的发展。80年代年代气体分离膜气体分离膜的研制成功的研制成功,使功能使功能 膜的地位又得到了进一步提高。膜的地位又得到了进一步提高。 l 具有分离选择性的人造具有分离选择性的人造液膜液膜是马丁（是马丁（Martin）在）在60 年代初研究反渗透时发现的年代初研究反渗透时发现的,这种液膜是覆盖在固体这种液膜是覆盖在固体 膜之上的膜之上的,为支撑液膜。为支撑液膜。 l 60年代中期年代中期,美籍华人黎念之博士发现含有表面活美籍华人黎念之博士

8、发现含有表面活 性剂的水和油能形成界面膜性剂的水和油能形成界面膜,从而发明了不带有固体从而发明了不带有固体 膜支撑的新型液膜膜支撑的新型液膜,并于并于1968年获得纯粹液膜的第一年获得纯粹液膜的第一 项专利。项专利。 l 70年代初年代初,卡斯勒（卡斯勒（Cussler）又研制成功）又研制成功含流动载含流动载 体的液膜体的液膜,使液膜分离技术具有更高的选择性。使液膜分离技术具有更高的选择性。 1.3 膜的分类膜的分类 1. 按膜的材料分类按膜的材料分类 表表1 1 膜材料的分类膜材料的分类 类类 别别膜材料膜材料举举 例例 纤维素酯类纤维素酯类纤维素衍生物类纤维素衍生物类 醋酸纤维素醋酸纤维素

9、,硝酸纤维素硝酸纤维素,乙基纤维素等乙基纤维素等 非纤维素酯非纤维素酯 类类 聚砜类聚砜类聚砜聚砜,聚醚砜聚醚砜,聚芳醚砜聚芳醚砜,磺化聚砜等磺化聚砜等 聚酰聚酰(亚亚)胺类胺类聚砜酰胺聚砜酰胺,芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺,含氟聚酰亚胺等含氟聚酰亚胺等 聚酯、烯烃类聚酯、烯烃类涤纶涤纶,聚碳酸酯聚碳酸酯,聚乙烯聚乙烯,聚丙烯腈等聚丙烯腈等 含氟含氟(硅硅)类类聚四氟乙烯聚四氟乙烯,聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯,聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷 其他其他壳聚糖壳聚糖,聚电解质等聚电解质等 2. 按膜的分离原理及适用范围分类按膜的分离原理及适用范围分类 根据分离膜的分离原理和推动力的不同根据分离膜的分离原理和推

10、动力的不同,可将可将 其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗 析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。 3. 按膜的形态分类按膜的形态分类 按膜的形状分为平板膜按膜的形状分为平板膜(Flat Membrane)、管、管 式膜式膜(Tubular Membrane)和中空纤维膜和中空纤维膜(Hollow Fiber membrane)。 4. 按膜的结构分类按膜的结构分类 按膜的结构分为按膜的结构分为: : 对称膜对称膜( (Symmetric Membrane) ) 非对称膜非对称膜( (Asymmetric Membran

11、e) ) 复合膜复合膜( (Composite Membrane) ) 1.4 膜过滤的基础理论膜过滤的基础理论 通透量理论通透量理论:一种基于粒子悬浊液在毛细管内流动一种基于粒子悬浊液在毛细管内流动 的毛细管理论。的毛细管理论。 水通量（水通量（Jw）和截留率（）和截留率（R）: W透水量透水量,A膜的有效面积膜的有效面积,t时间时间 c1料液中溶质浓度料液中溶质浓度, c2透过透过液中溶质浓度液中溶质浓度 tA W J w 1 21 c cc R 膜分离基本原理膜分离基本原理 1.5 1.5 膜分离过程的类型膜分离过程的类型 分离膜的基本功能是从物质群中有选择地透过或输送特定的物分离膜的基

12、本功能是从物质群中有选择地透过或输送特定的物 质质, ,如颗粒、分子、离子等。或者说如颗粒、分子、离子等。或者说, ,物质的分离是通过膜的选择性物质的分离是通过膜的选择性 透过实现的。几种主要的膜分离过程及其传递机理如表透过实现的。几种主要的膜分离过程及其传递机理如表2 2所示。所示。 表表2 2 几种主要分离膜的分离过程几种主要分离膜的分离过程 膜过程膜过程推动力推动力传递机理传递机理透过物透过物截留物截留物膜类型膜类型 微滤微滤压力差压力差颗粒大小形状颗粒大小形状水、溶剂溶解物水、溶剂溶解物悬浮物颗粒悬浮物颗粒纤维多孔膜纤维多孔膜 超滤超滤压力差压力差分子特性大小形状分子特性大小形状水、溶

13、剂小分子水、溶剂小分子 胶体和超过截留胶体和超过截留 分子量的分子分子量的分子 非对称性膜非对称性膜 纳滤纳滤压力差压力差离子大小及电荷离子大小及电荷 水、一价离子、水、一价离子、 多价离子多价离子 有机物有机物复合膜复合膜 反渗透反渗透压力差压力差溶剂的扩散传递溶剂的扩散传递水、溶剂水、溶剂溶质、盐溶质、盐 非对称性膜非对称性膜 复合膜复合膜 膜过程膜过程推动力推动力传递机理传递机理透过物透过物截留物截留物膜类型膜类型 渗析渗析浓度差浓度差 溶质的扩散传溶质的扩散传 递递 低分子量物、低分子量物、 离子离子 大分子物大分子物非对称性膜非对称性膜 电渗析电渗析电位差电位差 电解质离子的电解质离

14、子的 选择传递选择传递 电解质离子电解质离子 非电解质非电解质, 大分子物大分子物 质质 离子交换膜离子交换膜 气体分气体分 离离 压力差压力差 气体和蒸汽的气体和蒸汽的 扩散渗透扩散渗透 气体或蒸汽气体或蒸汽 难渗透性难渗透性 气体或蒸气体或蒸 汽汽 均相膜、复均相膜、复 合膜合膜,非对非对 称膜称膜 渗透蒸渗透蒸 发发 压力差压力差选择传递选择传递 易渗溶质或溶易渗溶质或溶 剂剂 难渗透性难渗透性 溶质或溶溶质或溶 剂剂 均相膜、复均相膜、复 合膜合膜,非对非对 称膜称膜 液膜分液膜分 离离 浓度差浓度差 反应促进和反应促进和 扩散传递扩散传递 杂质杂质待分离物待分离物 乳状液膜、乳状液膜

15、、 支撑液膜支撑液膜 续上表续上表 1.6 膜材料膜材料 用作分离膜的材料包括天然的与人工合成的用作分离膜的材料包括天然的与人工合成的有有 机高分子材料机高分子材料和和无机材料无机材料。 原则上讲原则上讲,凡能成膜的高分子材料和无机材料凡能成膜的高分子材料和无机材料 均可用于制备分离膜。但实际上均可用于制备分离膜。但实际上,真正成为工业化真正成为工业化 膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要膜的膜材料并不多。这主要决定于膜的一些特定要 求求,如分离效率、分离速度等。此外如分离效率、分离速度等。此外,也取决于膜也取决于膜 的制备技术。的制备技术。 3 3 目前目前,实用的有机高分子膜材料有

16、实用的有机高分子膜材料有:纤维素酯纤维素酯 类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。从品种来说。从品种来说, 已有成百种以上的膜被制备出来已有成百种以上的膜被制备出来,其中约其中约40多种已多种已 被用于工业和实验室中。以日本为例被用于工业和实验室中。以日本为例,纤维素酯类纤维素酯类 膜占膜占53,聚砜膜占聚砜膜占33.3,聚酰胺膜占聚酰胺膜占11.7,其其 他材料的膜占他材料的膜占2,可见纤维素酯类材料在膜材料中可见纤维素酯类材料在膜材料中 占主要地位。占主要地位。 1. 纤维素酯类膜材料纤维素酯类膜材料 纤维素是由几千个纤维素是由几千个椅式构型的葡萄糖基通过椅式构型的

17、葡萄糖基通过1, 4- 甙链甙链连接起来的天然线性高分子化合物连接起来的天然线性高分子化合物,其结构式为其结构式为: O H O H OH H OH H OH H CH2OH H H OH H OH H O CH2OH O O H O H OH H OH H OH H CH2OH H H H OH H OH H O CH2OH H n _ 2 2 从结构上看从结构上看,每个葡萄糖单元上有三个羟基。在催化剂（如每个葡萄糖单元上有三个羟基。在催化剂（如 硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下,能与冰醋酸、醋酸酐进行酯化能与冰醋酸、醋酸酐进行酯化 反应反应,得到二醋酸纤维素或三醋酸

18、纤维素。得到二醋酸纤维素或三醋酸纤维素。 C6H7O2 + (CH3CO)2O C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O C6H7O2 + 3(CH3CO)2O C6H7O2(OCOCH3)3 + 2 CH2COOH 醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。 醋酸纤维素性能醋酸纤维素性能 稳定稳定,但在高温和酸、碱存在下易发生水解。但在高温和酸、碱存在下易发生水解。 纤维素醋类材料纤维素醋类材料易受微生物侵蚀易受微生物侵蚀,pH值适应范围较窄值适应范围较窄,不耐高不耐高 温和某些有机溶剂或无机溶剂。温和某些有机溶剂或无机溶剂。因此发展了非纤维素酯类（合成因此发

19、展了非纤维素酯类（合成 高分子类）膜。高分子类）膜。 醋酸纤维素膜醋酸纤维素膜 醋酸纤维素膜的结构示意图醋酸纤维素膜的结构示意图 99 表皮层表皮层 孔径孔径 0.00080.001 m 过渡层过渡层 孔径孔径 0.02 m 多孔层多孔层 孔径孔径 0.10.4 m 1% 显显 微微 镜镜 下下 膜膜 的的 照照 片片 2. 非纤维素酯类膜材料非纤维素酯类膜材料 常用于制备分离膜的合成高分子材料有常用于制备分离膜的合成高分子材料有聚聚 砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合砜、聚酰胺、芳香杂环聚合物和离子聚合 物物等。等。 聚砜类树脂聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解稳定具有良好的化学、热学和

20、水解稳定 性性,强度也很高强度也很高,pH值适应范围为值适应范围为113,最高使用温度最高使用温度 达达120,抗氧化性和抗氯性都十分优良。因此已成为抗氧化性和抗氯性都十分优良。因此已成为 重要的膜材料之一。重要的膜材料之一。 早期使用的聚酰胺是早期使用的聚酰胺是脂肪族聚酰胺脂肪族聚酰胺,如尼龙如尼龙-4、尼、尼 龙龙-66等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离等制成的中空纤维膜。这类产品对盐水的分离 率在率在8090之间之间,但透水率很低但透水率很低,仅仅0.076 ml/cm2h。 以后发展了以后发展了芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺,用它们制成的分离用它们制成的分离 膜膜,pH适用范围为适用范

21、围为311,分离率可达分离率可达99.5（对盐（对盐 水）水）,透水速率为透水速率为0.6 ml/cm2h。长期使用稳定性好。长期使用稳定性好。 由于由于酰胺基团易与氯反应酰胺基团易与氯反应,故这种膜对水中的游离氯故这种膜对水中的游离氯 有较高要求。有较高要求。 聚酰亚胺聚酰亚胺具有很好的热稳定性和耐有机溶剂具有很好的热稳定性和耐有机溶剂 能力能力,因此是一类较好的膜材料。例如因此是一类较好的膜材料。例如,下列结构下列结构 的聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。的聚酰亚胺膜对分离氢气有很高的效率。 N C C O O N C C O O Ar n 离子性聚合物离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与

22、离可用于制备离子交换膜。与离 子交换树脂相同子交换树脂相同,离子交换膜也可分为离子交换膜也可分为强酸型阳离子强酸型阳离子 膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴 离子膜离子膜等。在淡化海水的应用中等。在淡化海水的应用中,主要使用的是强酸主要使用的是强酸 型阳离子交换膜。型阳离子交换膜。 磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜磺化聚苯醚膜和磺化聚砜膜是最常用的两种离是最常用的两种离 子聚合物膜。子聚合物膜。 用作膜材料的用作膜材料的乙烯基聚合物乙烯基聚合物包括聚乙烯醇、聚乙包括聚乙烯醇、聚乙 烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯、烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚

23、丙烯腈、聚偏氯乙烯、 聚丙烯酰胺等。共聚物包括聚丙烯酰胺等。共聚物包括:聚丙烯醇聚丙烯醇/苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸、 聚乙烯醇聚乙烯醇/磺化聚苯醚、聚丙烯腈磺化聚苯醚、聚丙烯腈/甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚 乙烯乙烯/乙烯醇等。聚乙烯醇乙烯醇等。聚乙烯醇/丙烯腈接枝共聚物也可用丙烯腈接枝共聚物也可用 作膜材料。作膜材料。 常见材料的最高允许使用温度常见材料的最高允许使用温度 名名 称称温度温度 CA（Cellulose Acetate） 聚酰胺聚酰胺 聚苯并咪唑聚苯并咪唑 聚苯并咪唑酮聚苯并咪唑酮 磺化聚苯醚磺化聚苯醚 磺化聚砜磺化聚砜 聚醚砜酮聚醚砜酮 35 35 35 35 9090 7

24、0 70 70 70 120 120 160160 l无机膜多以无机膜多以金属及其氧化物、多孔玻璃、金属及其氧化物、多孔玻璃、 陶瓷陶瓷为材料。从结构上可分为致密膜、多为材料。从结构上可分为致密膜、多 孔膜和复合非对称修正膜三种。孔膜和复合非对称修正膜三种。 1.7 膜的制备膜的制备 1. 分离膜制备工艺类型分离膜制备工艺类型 膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样 的材料的材料,由于不同的制作工艺和控制条件由于不同的制作工艺和控制条件,其性能其性能 差别很大。合理的、先进的制膜工艺是制造优良性差别很大。合理的、先进的制膜工艺是制造优良性 能分离膜的重

25、要保证。能分离膜的重要保证。 目前目前,国内外的制膜方法很多国内外的制膜方法很多,其中最实用的其中最实用的 是是相转化法相转化法（流涎法和纺丝法）和（流涎法和纺丝法）和复合膜化法复合膜化法。 2. 相转化制膜工艺相转化制膜工艺 相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或 向溶液加入非溶剂或加热制膜液向溶液加入非溶剂或加热制膜液,使液相转变为固使液相转变为固 相的过程。相转化制膜工艺中最重要的方法是相的过程。相转化制膜工艺中最重要的方法是LS 型制膜法型制膜法。它是由加拿大人劳勃（。它是由加拿大人劳勃（S. Leob）和索）和索 里里 拉金（拉金（S. So

26、urirajan）发明的）发明的,并首先用于制造醋并首先用于制造醋 酸纤维素膜。酸纤维素膜。 将制膜材料用溶剂形成均相制膜液将制膜材料用溶剂形成均相制膜液,在模具中在模具中 流涎成薄层流涎成薄层,然后控制温度和湿度然后控制温度和湿度,使溶液缓缓蒸使溶液缓缓蒸 发发,经过相转化就形成了由液相转化为固相的膜经过相转化就形成了由液相转化为固相的膜, 其工艺框图可表示如下其工艺框图可表示如下: 聚合物聚合物溶剂溶剂添加剂添加剂 均质制膜液均质制膜液 流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维流涎法制成平板型、圆管型；纺丝法制成中空纤维 蒸出部分溶剂蒸出部分溶剂 凝固液浸渍凝固液浸渍 水洗水洗 后处理

27、后处理 非对称膜非对称膜 图图2 L-S 法制备分离膜工艺流程法制备分离膜工艺流程 3. 复合制膜工艺复合制膜工艺 由由L-S法制的膜法制的膜,起分离作用的仅是接触空气起分离作用的仅是接触空气 的极薄一层的极薄一层,称为表面致密层。它的厚度约称为表面致密层。它的厚度约0.25 1 m ,相当于总厚度的相当于总厚度的1/100左右。理论研究表明可左右。理论研究表明可 知知,膜的透过速率与膜的厚度成反比。而用膜的透过速率与膜的厚度成反比。而用L-S法法 制备表面层小于制备表面层小于0.1 m的膜极为困难。为此的膜极为困难。为此,发展发展 了了复合制膜工艺复合制膜工艺,其方框图如图其方框图如图3所示

28、。所示。 多孔支持膜多孔支持膜 涂覆涂覆 交联交联 加热加热 形成超薄膜形成超薄膜 亲水性高分子溶液的涂覆亲水性高分子溶液的涂覆 复合膜复合膜 形成超薄膜的溶液形成超薄膜的溶液 交联剂交联剂 图图3 3 复合制膜工艺流程框图复合制膜工艺流程框图 1.8 膜的保存膜的保存 分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止分离膜的保存对其性能极为重要。主要应防止 微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。 微生物的破坏微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜主要发生在醋酸纤维素膜; 而而水解和冷冻水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。温破坏则对任何膜都可能发生。温 度

29、、度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的 水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。水解。冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。 膜的收缩膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。主要发生在湿态保存时的失水。 收缩变形使膜孔径大幅度下降收缩变形使膜孔径大幅度下降,孔径分布不均孔径分布不均 匀匀,严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度严重时还会造成膜的破裂。当膜与高浓度 溶液接触时溶液接触时,由于膜中水分急剧地向溶液中扩由于膜中水分急剧地向溶液中扩 散而失水散而失水,也会造成膜的变形收缩。也会造成膜的变形收缩。 2 膜分离装置膜分离装置 将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管

30、式外壳等组装将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装 成的一个单元称为膜组件。膜组件的结构及型式取决成的一个单元称为膜组件。膜组件的结构及型式取决 于膜的形状于膜的形状, ,工业上应用的膜组件主要有工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、中空纤维式、 管式、螺旋卷式、板框式等四种型式管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤。管式和中空纤 维式组件也可以分为内压式和外压式两种。维式组件也可以分为内压式和外压式两种。 膜组件膜组件( (Membrane Module) ) (1)、板框式、板框式(Plate-and-Frame)膜组件膜组件 板框式是最早使用的一种膜组件。其设计类似于板框式

31、是最早使用的一种膜组件。其设计类似于 常规的板框过滤装置常规的板框过滤装置, 膜被放置在可垫有滤纸的多孔膜被放置在可垫有滤纸的多孔 的支撑板上的支撑板上,两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液 流道空间流道空间,组成一个膜单元组成一个膜单元,单元与单元之间可并联或单元与单元之间可并联或 串联连接。不同的板框式设计的主要差别在于料液流串联连接。不同的板框式设计的主要差别在于料液流 道的结构上。道的结构上。 (2)、管式、管式(Tubular)膜组件膜组件 管式膜组件有外压式和内压式两种。对内压式膜管式膜组件有外压式和内压式两种。对内压式膜 组件组件,膜被直接浇铸

32、在多孔的不锈钢管内或用玻璃纤维膜被直接浇铸在多孔的不锈钢管内或用玻璃纤维 增强的塑料管内。加压的料液流从管内流过增强的塑料管内。加压的料液流从管内流过,透过膜的透过膜的 渗透溶液在管外侧被收集。对外压式膜组件渗透溶液在管外侧被收集。对外压式膜组件,膜则被浇膜则被浇 铸在多孔支撑管外侧面。加压的料液流从管外侧流过铸在多孔支撑管外侧面。加压的料液流从管外侧流过, 渗透溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支撑管内。渗透溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支撑管内。 无论是内压式还是外压式无论是内压式还是外压式,都可以根据需要设计成串联都可以根据需要设计成串联 或并联装置。或并联装置。 (3)、螺旋卷式、螺旋

33、卷式(Spiral Wound)膜组件膜组件 目前目前,螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分 离过程。离过程。 膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适膜、料液通道网、以及多孔的膜支撑体等通过适 当的方式被组合在一起当的方式被组合在一起,然后将其装入能承受压力的外然后将其装入能承受压力的外 壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的壳中制成膜组件。通过改变料液和过滤液流动通道的 形式形式,这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的 形式。形式。 (4)、中空纤维、中空纤维(Hollow Fiber)膜组件膜组件

34、 中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比 所有其他组件大所有其他组件大, 最高可达到最高可达到30000m2/m3。中空纤维。中空纤维 膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中空纤维安膜组件也分为外压式和内压式。将大量的中空纤维安 装在一个管状容器内装在一个管状容器内,中空纤维的一端以环氧树脂与管中空纤维的一端以环氧树脂与管 外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端 流人流人, 沿纤维外侧平行于纤维束流动沿纤维外侧平行于纤维束流动,透过液则渗透通透过液则渗透通 过中空纤维壁进入内腔过中空纤维壁进入内

35、腔,然后从纤维在环氧树脂的固封然后从纤维在环氧树脂的固封 头的开端引出头的开端引出,原液则从膜组件的另一端流出。原液则从膜组件的另一端流出。 各种膜组件的传质特性和综合性能比较各种膜组件的传质特性和综合性能比较: 3. 浓差极化、污染现象和控制浓差极化、污染现象和控制 浓差极化浓差极化 在膜分离操作中在膜分离操作中, ,所有溶质均被透过液传送到膜表面所有溶质均被透过液传送到膜表面 上上, ,不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用, ,在膜在膜 表面附近浓度升高。这种在膜表面附近浓度高于主表面附近浓度升高。这种在膜表面附近浓度高于主 体浓度的现象称为浓度极化或浓

36、差极化体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化 ( (concentration polarization) )。 浓差极化特性浓差极化特性 l 它是一个可逆过程。只有在膜过程运行中产生存在它是一个可逆过程。只有在膜过程运行中产生存在, , 停止运行停止运行, ,浓差极化逐渐消失。浓差极化逐渐消失。 l 它与操作条件相关它与操作条件相关, ,可通过降低膜两侧压差可通过降低膜两侧压差, ,减小料减小料 液中溶质浓度液中溶质浓度, ,改善膜面流体力学条件改善膜面流体力学条件, ,来减轻浓差极来减轻浓差极 化程度化程度, ,提高膜的透过流量。提高膜的透过流量。 l 膜表面附近浓度升高膜表面附近浓度升高,

37、,增大了膜两侧的渗透增大了膜两侧的渗透 压差压差, ,使有效压差减小使有效压差减小, ,透过通量降低。当膜表面透过通量降低。当膜表面 附近的浓度超过溶质的溶解度时附近的浓度超过溶质的溶解度时, ,溶质会析出溶质会析出, ,形形 成凝胶层。当分离含有菌体、细胞或其他固形成成凝胶层。当分离含有菌体、细胞或其他固形成 分的料液时分的料液时, ,也会在膜表面形成凝胶层。这种现也会在膜表面形成凝胶层。这种现 象称为凝胶极化（象称为凝胶极化（gel polarization） 膜分离过程中遇到的最大问题是膜污染膜分离过程中遇到的最大问题是膜污染 （membrane fouling）, ,膜污染的主要原因膜

38、污染的主要原因: : l 凝胶极化引起的凝胶层凝胶极化引起的凝胶层; ; l 溶质在膜表面的吸附层溶质在膜表面的吸附层; ; l 膜孔堵塞膜孔堵塞; ; l 膜孔内的溶质吸附。膜孔内的溶质吸附。 膜污染膜污染不仅造成透过通量的大幅度下降不仅造成透过通量的大幅度下降,而且影响而且影响 目标产物的回收率。为保证膜分离操作高效稳定地进目标产物的回收率。为保证膜分离操作高效稳定地进 行行,必须对膜进行定期清洗必须对膜进行定期清洗,除去膜表面及膜孔内的污染除去膜表面及膜孔内的污染 物物,恢复膜的透过性能。恢复膜的透过性能。 膜的清洗膜的清洗一般选用一般选用水、盐溶液、稀酸、稀碱、表水、盐溶液、稀酸、稀碱

39、、表 面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂。具等为清洗剂。具 体用何种清洗剂应根据膜的性质和污染物的性质而决体用何种清洗剂应根据膜的性质和污染物的性质而决 定定,使用的清洗剂要具有良好的去污能力使用的清洗剂要具有良好的去污能力,同时又不能损同时又不能损 害膜的过滤性能。害膜的过滤性能。 如果用如果用清水清水清洗就恢复膜的透过性能清洗就恢复膜的透过性能,则不需则不需 使用其他清洗剂。对于蛋白质的严重吸附所使用其他清洗剂。对于蛋白质的严重吸附所 引起的膜污染引起的膜污染,用蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋用蛋白酶（如胃蛋白酶、胰蛋 白酶等）溶液清洗白酶等）溶液清洗,效

40、果较好。效果较好。 l 清洗操作清洗操作是膜分离过程不可缺少的步骤是膜分离过程不可缺少的步骤, ,但清洗但清洗 操作是造成膜分离过程成本增高的重要原因。因操作是造成膜分离过程成本增高的重要原因。因 此此, ,在采用有效的清洗操作的同时在采用有效的清洗操作的同时, ,得采取必要的得采取必要的 措施防止或减轻膜污染。例如措施防止或减轻膜污染。例如, ,选用高亲水性膜或选用高亲水性膜或 对膜进行适当的预处理（如聚砜膜用乙醇溶液浸对膜进行适当的预处理（如聚砜膜用乙醇溶液浸 泡）泡）, ,均可缓解污染程度。均可缓解污染程度。 l 此外此外, ,对料液进行适当的对料液进行适当的预处理预处理（如进行预过滤、

41、（如进行预过滤、 调节调节pH值）值）, ,也可相当程度地减轻污染的发生。也可相当程度地减轻污染的发生。 如何防止膜污染以及开发高效节能的污染清除如何防止膜污染以及开发高效节能的污染清除 技术是进一步普及膜分离技术的关键之一技术是进一步普及膜分离技术的关键之一, ,也是产也是产 学界孜孜以求的目标。研究表明学界孜孜以求的目标。研究表明, ,膜分离过程存在膜分离过程存在 临界操作压力临界操作压力, ,在临界压力以下进行膜分离操作在临界压力以下进行膜分离操作, ,可可 长时间维持较高的透过通量。降低对清洗操作的依长时间维持较高的透过通量。降低对清洗操作的依 赖程度赖程度, ,提高膜分离效率。提高膜

42、分离效率。 膜分离技术应用中需注意的几个问题膜分离技术应用中需注意的几个问题 膜材料的选择膜材料的选择 膜孔径或截留分子量的选择膜孔径或截留分子量的选择 膜结构选择膜结构选择 组件结构选择组件结构选择 溶液溶液pH 控制控制 溶液温度影响溶液温度影响 溶质浓度溶质浓度, ,料液流速与压力的控制料液流速与压力的控制 4 典型的膜分离技术及应用领域典型的膜分离技术及应用领域 l 微孔过滤（微孔过滤（Microfiltration,MF） l 超滤（超滤（Ultrafiltration,UF） l 反渗透（反渗透（Reverse osmosis,RO） l 纳滤（纳滤（Nanofiltration,

43、NF） l 渗析（渗析（Dialysis,D） l 电渗析（电渗析（Electrodialysis,ED） l 液膜（液膜（Liquid membrane,LM） l 渗透蒸发（渗透蒸发（Pervaporation, PV） 微滤微滤 超滤超滤 纳滤纳滤 反渗透反渗透 图图5 膜的分类与分离膜的分类与分离 水水 单价盐、非游离酸等单价盐、非游离酸等 糖、二价盐、游离酸、维生素等糖、二价盐、游离酸、维生素等 大分子（包括蛋白质、酶等）大分子（包括蛋白质、酶等） 悬浮粒子悬浮粒子(细菌、病毒等细菌、病毒等) NF 纳滤纳滤 4.1 微孔过滤技术微孔过滤技术 1. 微孔过滤和微孔膜的特点微孔过滤和微

44、孔膜的特点 l 微孔过滤技术始于十九世纪中叶微孔过滤技术始于十九世纪中叶,是以是以静压差为推动静压差为推动 力力,利用筛网状过滤介质膜的利用筛网状过滤介质膜的“筛分筛分”作用进行分离的作用进行分离的 膜过程。实施微孔过滤的膜称为膜过程。实施微孔过滤的膜称为微孔膜微孔膜。 l 微孔膜是均匀的多孔薄膜微孔膜是均匀的多孔薄膜,厚度在厚度在90150 m左右左右, 过滤粒径在过滤粒径在0.02510 m之间之间,操作压在操作压在0.01 0.2MPa。到目前为止到目前为止,国内外商品化的微孔膜约有国内外商品化的微孔膜约有13 类类,总计总计400多种。多种。 微孔膜的主要优点微孔膜的主要优点: 孔径均

45、匀孔径均匀, ,过滤精度高。过滤精度高。能将液体中所有大于制定能将液体中所有大于制定 孔径的微粒全部截留孔径的微粒全部截留; ; 孔隙大孔隙大, ,流速快。流速快。一般微孔膜的孔密度为一般微孔膜的孔密度为10107 7孔孔/ /cm2, , 微孔体积占膜总体积的微孔体积占膜总体积的70708080。由于膜很薄。由于膜很薄, ,阻力阻力 小小, ,其过滤速度较常规过滤介质快几十倍其过滤速度较常规过滤介质快几十倍; ; 无吸附或少吸附。无吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在微孔膜厚度一般在9090150150 m之之 间间, ,因而吸附量很少因而吸附量很少, ,可忽略不计。可忽略不计。 无介质脱落。无介

46、质脱落。微孔膜为均一的高分子材料微孔膜为均一的高分子材料, ,过滤时过滤时 没有纤维或碎屑脱落没有纤维或碎屑脱落, ,因此能得到高纯度的滤液。因此能得到高纯度的滤液。 微孔膜的缺点微孔膜的缺点: 颗粒容量较小颗粒容量较小,易被堵塞易被堵塞; 使用时必须有前道过滤的配合使用时必须有前道过滤的配合,否则否则 无法正常工作。无法正常工作。 2. 微孔过滤技术应用领域微孔过滤技术应用领域 （1）微粒和细菌的过滤微粒和细菌的过滤。可用于水的高度净化、食品。可用于水的高度净化、食品 和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化和饮料的除菌、药液的过滤、发酵工业的空气净化 和除菌等。和除菌等。 （2）微粒和

47、细菌的检测微粒和细菌的检测。微孔膜可作为微粒和细菌的。微孔膜可作为微粒和细菌的 富集器富集器,从而进行微粒和细菌含量的测定。从而进行微粒和细菌含量的测定。 （3）气体、溶液和水的净化气体、溶液和水的净化。大气中悬浮的尘埃、纤。大气中悬浮的尘埃、纤 维、花粉、细菌、病毒等维、花粉、细菌、病毒等;溶液和水中存在的微小固溶液和水中存在的微小固 体颗粒和微生物体颗粒和微生物,都可借助微孔膜去除。都可借助微孔膜去除。 （4）食糖与酒类的精制。食糖与酒类的精制。微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类微孔膜对食糖溶液和啤、黄酒等酒类 进行过滤进行过滤,可除去食糖中的杂质、酒类中的酵母、霉菌和其他微可除去食糖中的杂

48、质、酒类中的酵母、霉菌和其他微 生物生物,提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度提高食糖的纯度和酒类产品的清澈度,延长存放期。由于是延长存放期。由于是 常温操作常温操作,不会使酒类产品变味。不会使酒类产品变味。 （5）药物的除菌和除微粒。药物的除菌和除微粒。以前药物的灭菌主要采用热压法。以前药物的灭菌主要采用热压法。 但是热压法灭菌时但是热压法灭菌时,细菌的尸体仍留在药品中。而且对于热敏性细菌的尸体仍留在药品中。而且对于热敏性 药物药物,如胰岛素、血清蛋白等不能采用热压法灭菌。对于这类情如胰岛素、血清蛋白等不能采用热压法灭菌。对于这类情 况况,微孔膜有突出的优点微孔膜有突出的优点,经过微孔膜过滤后经

49、过微孔膜过滤后,细菌被截留细菌被截留,无细菌尸无细菌尸 体残留在药物中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。体残留在药物中。常温操作也不会引起药物的受热破坏和变性。 许多液态药物许多液态药物,如注射液、眼药水等如注射液、眼药水等,用常规的过滤技术难以用常规的过滤技术难以 达到要求达到要求,必须采用微滤技术。必须采用微滤技术。 4.2 超滤技术超滤技术 1. 超滤和超滤膜的特点超滤和超滤膜的特点 超滤技术始于超滤技术始于 1861 年年,其过滤粒径介于微滤和反渗透之间其过滤粒径介于微滤和反渗透之间, 约约510 nm,在在 0.10.5 MPa 的静压差推动下的静压差推动下截留各种可溶性截留

50、各种可溶性 大分子大分子,如多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于如多糖、蛋白质、酶等相对分子质量大于500的大分子的大分子 及胶体及胶体,形成浓缩液形成浓缩液,达到溶液的净化、分离及浓缩目的。达到溶液的净化、分离及浓缩目的。 超滤技术的核心部件是超滤技术的核心部件是超滤膜超滤膜,分离截留的原理为筛分分离截留的原理为筛分,小于小于 孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔孔径的微粒随溶剂一起透过膜上的微孔,而大于孔径的微粒则被而大于孔径的微粒则被 截留。膜上微孔的尺寸和形状决定膜的分离效率。截留。膜上微孔的尺寸和形状决定膜的分离效率。 超滤膜均为不对称膜超滤膜均为不对称膜,形式有平板式、卷式、管式和中空

51、纤形式有平板式、卷式、管式和中空纤 维状等。维状等。 超滤膜的结构一般由超滤膜的结构一般由三层结构三层结构组成。组成。 即最上层的即最上层的表面活性层表面活性层,致密而光滑致密而光滑,厚度为厚度为0.11.5 m,其其 中细孔孔径一般小于中细孔孔径一般小于10nm; 中间的中间的过渡层过渡层,具有大于具有大于10nm的细孔的细孔,厚度一般为厚度一般为110 m; 最下面的最下面的支撑层支撑层,厚度为厚度为50250 m,具有具有50nm以上的孔。以上的孔。 支撑层的作用为起支撑作用支撑层的作用为起支撑作用,提高膜的机械强度。提高膜的机械强度。 膜的分离性能主要取决于表面活性层和过度层。膜的分离

52、性能主要取决于表面活性层和过度层。 中空纤维状超滤膜的外径为中空纤维状超滤膜的外径为0.52 m。特点是直径。特点是直径 小小,强度高强度高,不需要支撑结构不需要支撑结构,管内外能承受较大的压力差。管内外能承受较大的压力差。 此外此外,单位体积中空纤维状超滤膜的内表面积很大单位体积中空纤维状超滤膜的内表面积很大,能有效提能有效提 高渗透通量。高渗透通量。 制备超滤膜的材料主要有制备超滤膜的材料主要有聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和聚砜、聚酰胺、聚丙烯腈和 醋酸纤维素醋酸纤维素等。超滤膜的工作条件取决于膜的材质等。超滤膜的工作条件取决于膜的材质,如醋酸如醋酸 纤维素超滤膜适用于纤维素超滤膜适用于pH =

53、 38,三醋酸纤维素超滤膜适用三醋酸纤维素超滤膜适用 于于pH = 29,芳香聚酰胺超滤膜适用于芳香聚酰胺超滤膜适用于pH = 59,温度温度0 40,而聚醚砜超滤膜的使用温度则可超过而聚醚砜超滤膜的使用温度则可超过100。 2. 超滤膜技术应用领域超滤膜技术应用领域 超滤膜的应用也十分广泛超滤膜的应用也十分广泛,在作为在作为反渗透预处理、反渗透预处理、 饮用水制备、制药、色素提取、阳极电泳漆和阴极电饮用水制备、制药、色素提取、阳极电泳漆和阴极电 泳漆的生产、电子工业高纯水的制备、工业废水的处泳漆的生产、电子工业高纯水的制备、工业废水的处 理理等众多领域都发挥着重要作用。等众多领域都发挥着重要

54、作用。 超滤技术主要用于含分子量超滤技术主要用于含分子量500500,000的微粒的微粒 溶液的分离溶液的分离,是目前应用最广的膜分离过程之一是目前应用最广的膜分离过程之一,它的应它的应 用领域涉及化工、食品、医药、生化等。主要可归纳用领域涉及化工、食品、医药、生化等。主要可归纳 为以下方面。为以下方面。 （1）纯水的制备。纯水的制备。超滤技术广泛用于水中的细菌、病超滤技术广泛用于水中的细菌、病 毒和其他异物的除去毒和其他异物的除去,用于制备高纯饮用水、电子工业用于制备高纯饮用水、电子工业 超净水和医用无菌水等。超净水和医用无菌水等。 （2）食品工业中的废水处理。食品工业中的废水处理。在牛奶加

55、工厂中用超滤在牛奶加工厂中用超滤 技术可从乳清中分离蛋白和低分子量的乳糖。技术可从乳清中分离蛋白和低分子量的乳糖。 （3）果汁、酒等饮料的消毒与澄清。果汁、酒等饮料的消毒与澄清。应用超滤技术可应用超滤技术可 除去果汁的果胶和酒中的微生物等杂质除去果汁的果胶和酒中的微生物等杂质,使果汁和酒在使果汁和酒在 净化处理的同时保持原有的色、香、味净化处理的同时保持原有的色、香、味,操作方便操作方便,成本成本 较低。较低。 （4）在医药和生化工业中用于处理热敏性物质。在医药和生化工业中用于处理热敏性物质。 分离浓缩生物活性物质分离浓缩生物活性物质,从生物中提取药物等。从生物中提取药物等。 （5）汽车、家具

56、等制品电泳涂装淋洗水的处理。汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。 汽车、家具等制品的电泳涂装淋洗水中常含有汽车、家具等制品的电泳涂装淋洗水中常含有1 2的涂料（高分子物质）的涂料（高分子物质）,用超滤装置可分离用超滤装置可分离 出清水重复用于清洗出清水重复用于清洗,同时又使涂料得到浓缩重新用同时又使涂料得到浓缩重新用 于电泳涂装。于电泳涂装。 （6）造纸厂的废水处理。造纸厂的废水处理。 超滤膜截留分子量的确定超滤膜截留分子量的确定 中空纤维超滤膜结构中空纤维超滤膜结构 单内皮层单内皮层双皮层双皮层 超滤膜装置超滤膜装置 4.3 反渗透技术反渗透技术 1. 反渗透原理及反渗透膜的特点反渗透原理

57、及反渗透膜的特点 渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前渗透是自然界一种常见的现象。人类很早以前 就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物就已经自觉或不自觉地使用渗透或反渗透分离物 质。目前质。目前,反渗透技术已经发展成为一种普遍使用反渗透技术已经发展成为一种普遍使用 的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超的现代分离技术。在海水和苦咸水的脱盐淡化、超 纯水制备、废水处理等方面纯水制备、废水处理等方面,反渗透技术有其他方反渗透技术有其他方 法不可比拟的优势。法不可比拟的优势。 图图4 渗透与反渗透原理示意图渗透与反渗透原理示意图 渗透和反渗透的原理如下图所示。渗透和反渗透的原理如下图所

58、示。 如果用一张只能透过水而不能透过溶质的半透如果用一张只能透过水而不能透过溶质的半透 膜将两种不同浓度的水溶液隔开膜将两种不同浓度的水溶液隔开,水会自然地透过半水会自然地透过半 透膜渗透从低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移透膜渗透从低浓度水溶液向高浓度水溶液一侧迁移, 这一现象称这一现象称渗透渗透（图（图4a4a）。这一过程的推动力是低。这一过程的推动力是低 浓度溶液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位浓度溶液中水的化学位与高浓度溶液中水的化学位 之差之差,表现为水的渗透压。表现为水的渗透压。 随着水的渗透随着水的渗透,高浓度水溶液一侧的液面升高高浓度水溶液一侧的液面升高,压压 力增大。当液

59、面升高至力增大。当液面升高至H时时,渗透达到平衡渗透达到平衡,两侧的压两侧的压 力差就称为力差就称为渗透压渗透压（图（图4b）。渗透过程达到平衡后）。渗透过程达到平衡后, 水不再有渗透水不再有渗透,渗透通量为零。渗透通量为零。 如果在高浓度水溶液一侧加压如果在高浓度水溶液一侧加压,使高浓度水溶液使高浓度水溶液 侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压侧与低浓度水溶液侧的压差大于渗透压,则高浓度则高浓度 水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧水溶液中的水将通过半透膜流向低浓度水溶液侧, 这一过程就称为这一过程就称为反渗透反渗透（图（图4c）。）。 反渗透技术所反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于

60、分离的物质的分子量一般小于500, 操作压力为操作压力为 2100MPa。 用于实施反渗透操作的膜为用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜反渗透膜。反渗透膜。反渗透膜 大部分为不对称膜大部分为不对称膜,孔径小于孔径小于0.5nm,可截留溶质分子。可截留溶质分子。 制备反渗透膜的材料主要有制备反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、芳香族醋酸纤维素、芳香族 聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、 聚芳醚酮、聚四氟乙烯聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。等。 反渗透膜的分离机理至今尚有许多争论反渗透膜的分离机理至今尚有许多争论,主要有氢主要有氢 键理论、选择吸附键理