高分子分離膜與膜分離技術

時間：2006-11-14 來源： 作者：

分離膜是指能以特定形式限制和傳遞流體物質的分隔兩相或兩部分的界面。膜的形式可以是固態的，也可以是液態的。被膜分割的流體物質可以是液態的，也可以是氣態的。膜至少具有兩個界面，膜通過這兩個界面與被分割的兩側流體接觸并進行傳遞。分離膜對流體可以是完全透過性的，也可以是半透過性的，但不能是完全不透過性的。膜在生產和研究中的使用技術被稱為膜技術。

隨著科學技術的迅猛發展和人類對物質利用廣度的開拓，物質的分離已成為重要的研究課題。分離的類型包括同種物質按不同大小尺寸的分離；異種物質的分離；不同物質狀態的分離等。

在化工單元操作中，常見的分離方法有篩分、過濾、蒸餾、蒸發、重結晶、萃取、離心分離等。然而，對于高層次的分離，如分子尺寸的分離、生物體組分的分離等，采用常規的分離方法是難以實現的，或達不到精度，或需要損耗極大的能源而無實用價值。   

具有選擇分離功能的高分子材料的出現，使上述的分離問題迎刃而解。膜分離過程的主要特點是以具有選擇透過性的膜作為分離的手段，實現物質分子尺寸的分離和混合物組分的分離。膜分離過程的推動力有濃度差、壓力差和電位差等。膜分離過程可概述為以下三種形式：

① 滲析式膜分離    料液中的某些溶質或離子在濃度差、電位差的推動下，透過膜進入接受液中，從而被分離出去。屬于滲析式膜分離的有滲析和電滲析等；

② 過濾式膜分離    利用組分分子的大小和性質差別所表現出透過膜的速率差別，達到組分的分離。屬于過濾式膜分離的有超濾、微濾、反滲透和氣體滲透等；

③ 液膜分離    液膜與料液和接受液互不混溶，液液兩相通過液膜實現滲透，類似于萃取和反萃取的組合。溶質從料液進入液膜相當于萃取，溶質再從液膜進入接受液相當于反萃取。    

膜分離技術是利用膜對混合物中各組分的選擇滲透性能的差異來實現分離、提純和濃縮的新型分離技術。膜分離過程的共同優點是成本低、能耗少、效率高、無污染并可回收有用物質，特別適合于性質相似組分、同分異構體組分、熱敏性組分、生物物質組分等混合物的分離，因而在某些應用中能代替蒸餾、萃取、蒸發、吸附等化工單元操作。實踐證明，當不能經濟地用常規的分離方法得到較好的分離時，膜分離作為一種分離技術往往是非常有用的。并且膜技術還可以和常規的分離方法結合起來使用，使技術投資更為經濟。   

膜分離過程沒有相的變化(滲透蒸發膜除外)，常溫下即可操作；由于避免了高溫操作，所濃縮和富集物質的性質不容易發生變化，因此在膜分離過程食品、醫藥等行業使用具有獨特的優點；膜分離裝置簡單、操作容易，對無機物、有機物及生物制品均可適用，并且不產生二次污染。由于上述優點，近二三十年來，膜科學和膜技術發展極為迅速，目前已成為工農業生產、國防、科技和人民日常生活中不可缺少的分離方法，越來越廣泛地應用于化工、環保、食品、醫藥、電子、電力、冶金、輕紡、海水淡化等領域。

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