離子交換膜和超濾膜

『壹』 膜分離設備的前景如何

膜分離技術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，實現選擇性分離的技術，在飲用水凈化、工業用水處理，食品、飲料用水凈化、除菌，生物活性物質回收、精製等方面得到廣泛應用，並迅速推廣到紡織、化工、電力、食品、冶金、石油、機械、生物、制葯、發酵等各個領域。分離膜因其獨特的結構和性能，在環境保護和水資源再生方面異軍突起，在環境工程，特別是廢水處理和中水回用方面有著廣泛的應用前景。 膜在大自然中，特別是在生物體內是廣泛存在的，首先出現的是超濾膜和微孔過濾，然後才出現反滲透。
1748年Abble Nelkt發現水能自然地擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，首次揭示了膜分離現象，但是直到本世紀60年代中期，膜分離技術才應用在工業上。
1861年Schmidt首先提出超過濾的概念，他指出，當溶液用比濾紙孔徑更小的棉膠膜或賽璐玢膜過濾時，如果對接觸膜的溶液施加壓力並使膜兩側產生壓力差，那麼它可以過濾分離溶液中如細菌、蛋白質、膠體那樣的微小粒子，這種過濾精度要比通常的濾紙過濾高的多，因此稱這種膜過濾法為超過濾。
在截留分子量級重要概念提出後，關於截留各種不同分子量的超過濾膜，是Machaelis等用各種比例的酸性和鹼性高分子電解質混合物，以水-丙酮-溴化鈉為溶劑首先製成的。此後，一些國家又相繼用各種高分子材料研製了具有不同用途的超過濾膜，並由美國Amicon公司首先進行了商品化生產。將各種形狀的大面積的超過濾膜放在耐壓裝置中的膜組件中，隨著反滲透組件的研製而發展起來的。
幾種主要膜技術發展近況大致如下：
微濾在20世紀30年代硝酸纖維素微濾膜商品化，60年代主要開發新品種。雖然早在100多年前已在實驗室製造微孔濾膜，但是直到1918年才由Zsigmondy提出商品微孔過濾膜的製造法，並報道了在分離和富集微生物、微粒方面的應用。1925年在德國建立世界上第一個微孔濾膜公司「Sartorius」，專門經銷和生產微孔濾膜。第二次世界大戰後，美國對微孔濾膜的製造技術和應用技術進行了廣泛的研究研究微孔濾膜主要是發展新品種，擴大應用范圍。使用溫度在－100～260℃。
超濾從20世紀70年代進入工業化應用後發展迅速，已成為應用領域最廣的技術。日本開發出孔徑為5～50nm的陶瓷超濾膜，截留分子量為2萬，並開發成功直徑為1～2mm，壁厚200～400um的陶瓷中空纖維超濾膜，特別適合於生物製品的分離提純。
離子交換膜和電滲析技術主要用於苦鹹水脫鹽，引起氯鹼工業的深刻變化。離子膜法比傳統的隔膜法節約總能耗30%，節約投資20%。90年世界上已有34個國家近140套離子膜電解裝置投產，到2000年全世界將1/3氯鹼生產轉向膜法。
20世紀60年代Loeb與Sourirajan發明了第一代高性能的非對稱性醋酸纖維素膜，把反滲透首次用於海波及苦鹹水淡化。70年代開發成功高效芳香聚醯胺中空纖維反滲透膜，使RO膜性能進一步提高。90年代出現低壓反滲透復合膜，為第三代RO膜，膜性能大幅度提高，為RO技術發展開辟了廣闊的前景。超純水製造、鍋爐水軟化，食品、醫葯的濃縮，城市污水處理，化工廢液中有用物質回收。
1979年Monsanto公司用於H2/N2分離的Prism系統的建立，將氣體分離推向工業化應用。1985年Dow化學公司向市場提供以富N2為目的空氣分離器「Generon」氣體分離用於石油、化工、天然氣生產等領域，大大提高了過程的經濟效益。
20世紀80年代後期進入工業應用的膜分離技術是用滲透汽化進行醇類等恆沸物脫水，由於該過程的能耗僅為恆沸精餾的1/3～1/2，且不使用苯等挾帶劑，在取代恆沸精餾及其它脫水技術上具有很大的經濟優勢。德國GFT公司是率先開發成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等國出售了100多套生產裝置，其中最大的為年產4萬噸無水乙醇的工業裝置，建於法國。除此之外，用PV法進行水中少量有機物脫除及某些有機/有機混合物分離，例如水中微量含氯有機物分離，MTBE/甲醇分離，我國膜科學技術的發展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進入開創階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會戰，大大促進了我國膜科技的發展。70年代進入開發階段。這時期，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出來，80年代跨入了推廣應用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發階段。 隨著我國膜科學技術的發展，相應的學術、技術團體也相繼成立。她們的成立為規范膜行業的標准、促進膜行業的發展起著舉足輕重的作用。半個世紀以來，膜分離完成了從實驗室到大規模工業應用的轉變，成為一項高效節能的新型分離技術。1925年以來，差不多每十年就有一項新的膜過程在工業上得到應用。
由於膜分離技術本身具有的優越性能，產業界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業技術改造中的一項極為重要的新技術。曾有專家指出：誰掌握了膜技術誰就掌握了化學工業的明天。
80年代以來我國膜技術跨入應用階段，同時也是新膜過程的開發階段。在這一時期，膜技術在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫葯、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和應用。並且，在這一時期，國家重點科技攻關項目和自然科學基金中也都有了膜的課題。
為眾多的企業帶來了較為顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。

『貳』 濾膜的種類

過濾膜以截留原水顆粒的大小分類，膜孔從粗到細分為微濾膜(MF)，超濾膜(UF)，納諾濾膜(NF)和反滲透膜(RO)。MF膜孔徑0.05um以上，或為1000以上分子量，以去除膠體、高分子有機物為對象。NF膜孔徑為100～1000分子量。它去除的物質在UF與RO之間，以去除三鹵甲烷、異味、色度、農葯、可溶性有機物、Ca、Mg等。RO分離粒徑為數十分子量，以去除食鹽類和無機鹽為對象。RO滲透水的壓力比其滲透壓力要多1～2倍。除以上四種以外，還有離子交換膜和氣體滲透膜。MF、UF、NF和RO以壓力驅動使固液分離。離子交換膜則以電力驅動使鹽類分子分離，促成海水淡化等。氣體滲透膜是研究出來通過氣體的新型膜，能使乙醇濃縮和海水淡化。
超濾膜、微孔濾膜、納濾膜、微濾膜、中空纖維超濾膜、賽爾濾膜等。而目前超濾膜應用最廣泛，按濾膜形式，主要分為卷式，板框式，管式和中空纖維式濾膜等。

『叄』 超濾膜的分類方法

按膜的材料分類
天然膜：生物膜、天然物質改性或再生製成的膜分類
合成膜：無機膜、高分子聚合物膜
按膜的結構分類：
多孔膜：微孔介質、大孔膜
非多孔膜：無機膜、高分子聚合物膜
液膜：無固相支撐型又稱乳化液膜；有固相支撐型又稱固定膜、液膜
按膜的功能分類
分離功能膜：氣體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學功能膜
能量轉化功能膜：濃差能量轉化膜、光能轉化膜、機械能轉化膜、分類轉化膜、導電膜
生物功能膜：探感膜、生物反應器、醫用膜
按膜的用途分類
氣-相系統用膜：伴有表面流動的分子流動、氣體擴散、聚合物膜解擴散流動、在溶劑化聚合物膜中擴散流動
氣-液系統用膜：大孔結構
（移去氣流中的霧沫夾帶或將氣體引相）、微孔結構製成超細孔過濾器）、聚合物（氣體擴散進入液體或從液體中移去某種氣體）
液-液系統用膜：氣體從一種
液相進入另一液相、溶質或溶劑從液相滲透到另一液相
氣-固系統用膜：用膜除去氣體中的顆粒
液-固系統用膜：大孔介質過濾淤漿、生物廢料處理、破乳
固-固系統用膜：基於顆粒大小的固體篩分
按膜的作用機理分類
吸附性膜：多孔膜（多孔石英玻璃、活性炭、硅膠等）、反應膜（膜有能與滲透過來的物質發生反應的物質）
擴散性膜：
聚合物膜擴散性的溶解流動）、金屬膜（原子狀態擴散）、玻璃膜（分子狀態的擴散）
離子交換膜：陽離子交換樹脂膜、陰離子交換樹脂膜
選擇滲透膜：滲透膜、反滲透膜、電滲析膜
非選擇性膜：加熱處理的微孔玻璃、過濾型的微孔膜

『肆』 市場過濾膜常規品種有那幾種

品種和規格
（1） 纖維素酯類 如二醋酸纖維素（CA）；三醋酸纖維素（CTA）；硝化纖維素（CN）；乙基纖維素（EC）；混合纖維素（CN-CA）等。其中混合纖維素製成的膜，是一種標準的常用濾膜。由於成孔性能良好，親水性好，材料易得且成本較低，因此，該膜的孔徑規格分級最多，從0.05～8um，約有近十個孔徑型號。該膜使用溫度范圍較廣。可耐稀酸。不適用酮類、酯類、強酸和鹼類等液體的過濾。
（2） 聚醯胺類 如尼龍6（PA-6）和尼龍（PA-66）微孔膜。該種也具有親水性能。較耐鹼而不耐酸。在酮、酚、醚及高分子量醇類中，不易被腐蝕。孔徑型號也較多。適用於電子工業光刻膠、顯影液等的凈化。
（3） 聚碸類 如聚碸（PS）和聚醚碸（PES）微濾膜。該類膜具有良好的化學性和熱穩定性，耐輻射，機械強度較高，應用面也較廣。
（4） 含氟材料類 如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯膜（PTFE）。這類微濾膜，都有極好的化學穩定性，適合在高溫下使用。特別是PTFE膜，其使用溫度為－40～260℃可耐強酸、強鹼和各種有機溶劑。由於具有疏水性，可用於過濾蒸氣及各種腐蝕性液體。
（5） 聚碳酸酯和聚酯類 主要用於制核孔微孔膜。核孔膜孔徑非常均勻，一般厚度為5～15um。此膜的孔隙率只有百分之十幾，因膜薄所以其流體的過濾速度與前敘的幾種膜相當。但製作工藝較為復雜，膜價格高，應用受到限制。目前該核膜已能製成多種孔徑價格。
（6） 聚烯烴類 如聚丙烯（PP）拉伸式微孔膜和聚丙烯（PP）纖維式深層過濾膜。該類微孔膜具有良好的化學穩定性，可耐酸、耐鹼和各種有機溶劑。價格便宜。但該類膜孔徑分布寬。目前的商品膜有平板式和中空釺維式多種構型。並具有多種孔徑規格。
（7） 無機材料 如陶瓷微孔膜、玻璃微孔膜，各類金屬微孔膜等。這是近幾年來倍受重視的新的一族微孔膜。無機膜具有耐高溫、耐有機溶劑、耐生物降解等優點。特別在高溫氣體分離和膜催化反應器及食品加工等行業中，有良好的應用前景。

『伍』 膜分離的基本原理是什麼

把膜當作過濾器來理解就行了。分離的結果，需要濾液的稱為過濾，需要過濾後的料液的稱為濃縮。根據料液的性質不同，以及一些物理特性和所需要的物料結果，膜可以有多種形式的結構。比如，平板膜、板框膜、卷式膜、陶瓷膜、中空纖維膜。
按照通過的孔徑的大小，可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、RO膜、離子交換膜、電極隔離膜等。

『陸』 離子交換膜的類型

材料：有機膜、無機膜

結構：對稱膜(微孔膜、均質膜)、非對稱膜、復合膜

形狀：平板膜、管式膜、中空纖維膜、卷式

分離機理： 擴散性膜 、離子交換膜、選擇性膜、非選擇性膜

分離過程：反滲透膜、滲透膜、氣體分離膜、電滲析膜、滲析膜、滲透蒸發膜

孔徑大小：微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜
分離膜由高分子、金屬、陶瓷等材料製造，以高分子材料居多，按其物態又可分為固膜、液膜與氣膜三類。氣膜分離尚處於實驗研究中，液膜已有中試規模的工業應用，主要用於廢水處理中。

目前大規模工業應用的多為固膜，固膜主要以高分子合成膜為主，高分子膜可製成緻密的或多孔的、對稱的或不對稱的。

近年來，無機陶瓷膜材料發展迅猛並進入工業應用，尤其是在微濾、超濾及膜催化反應及高溫氣體分離中的應用，充分展示了其化學性質穩定、耐高溫、機械強度高等優點。陶瓷膜和金屬膜亦可以是對稱或不對稱的，但制備方法完全不同。

『柒』 不同膜分離技術存在哪些不同的原理

在生物化工過程中常用的膜分離技術有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、液膜(LM)等。
微濾
微濾是以多孔細小的薄膜作為過濾的介質，以篩分原理為根據的薄膜過濾。在壓力作為推動力的作用下，溶劑、水、鹽類及大分子物質均能透過薄膜，而微細顆粒和超大分子等顆粒直徑大於膜孔徑的物質均被滯留下來，以達到分離的目的，進一步使溶液凈化。微濾是目前膜分離技術中應用最廣且經濟價值最大的技術，主要應用於生物化工中的制葯行業。
超濾
超濾是根據篩分原理，以一定的壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的操作。同微濾過程相比，超濾過程受膜表面孔的化學性質影響較大，在一定的壓力差下溶劑或小分子量的物質可以透過膜孔，而大分子物質及微細顆粒卻被截留，以達到分離目的。超濾膜通常為不對稱膜，膜孔徑的大小和膜表面的性質分別起著不同的截留作用。超濾主要應用於濃縮大分子溶液的凈化等.在生物化工過程中應用最廣。
反滲透
反滲透過程主要是根據溶液的溶解、擴散原理，以壓力差為推動力的膜分離過程。它與自然的滲透過程剛好相反。滲透和反滲透均是通過半透膜來完成的。在濃溶液一側，當施加壓力高於自然滲透壓力時，就會迫使溶液中溶劑反向透過膜層，流向稀溶液一側，從而達到分離提純的目的。反滲透過程主要應用於低分子量組分的濃縮，如氨基酸濃縮(甘氨酸HGB
3075—79)、乙醇濃縮(GB 679-65)等。其滲透壓的大小與膜的種類無關，而與溶液的性質有關。
納濾
納濾也是根據吸附、擴散原理，以壓力差為推動力的膜分離過程。它除了有本身的工作原理外，還具有反滲透和超濾的工作原理。納濾又可以稱為低壓反滲透，是一種新型的膜分離技術，這種膜過程，拓寬了液相膜分離的應用，分離性能介於超濾和反滲透之間，其截斷分子量約為200～2000。納米膜屬於復合膜，允許一些無機鹽和某些溶劑透過膜。納濾過程所需壓力比反滲透低得多，具有節約動力的優點。它能截斷易透過超濾膜的那部分溶質，同時又可能被反滲透膜所截斷的溶質透過，其特有功能是反滲透和超濾無法取代的。納濾膜具有良好的熱穩定性、pH
穩定性和對有機溶劑的穩定性，因此現已廣泛應用於各個工業領域，尤其是醫葯、生物化工行業的分離提純過程。納濾膜是現今最先進的膜分離技術。微濾、超濾、反滲透、納濾4種分離技術沒有太明顯的分界線，均是以壓力作為推動力，被截斷的溶質的直徑大小在某些范圍內相互重疊。
電滲析
電滲析是以電位差為推動力，在直流電作用下利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質從溶液中分離出來，從而實現溶液的淡化、精製或純化目的。
液膜
液膜是懸浮在液體中的一層乳液微粒，形成液相膜。依據溶解、擴散原理，通過這層液相膜可以將兩個組成不同而又互溶的溶液分開，並通過滲透的現象起到分離、提純的效果，它克服了固體膜存在的選擇性低和通量小的特點。液膜一般由溶劑、表面活性劑和添加劑構成。

『捌』 污水處理膜有幾種

生物濾池法

生物濾池法的基本流程是由初沉池、生物濾池和二沉池三部分組成的。主要成分包括：

1、塔式生物濾池。比傳統的生物濾池的負荷更高，層次更分明、堵塞可能性更小，佔地面積面積小等優點。

2、有高負荷生物濾池。處理效果更好好，去除率可達90%以上，其出水可降到25mg/L以下，且出水水質非常穩定。其缺點是佔地面積過大，容易堵塞，影響環境衛生。

移動床生物膜反應器

移動床生物膜反應器是一種新的生物膜污水處理技術，它介於生物接觸氧化法與生物流化床法之間。能夠解決生物接觸氧化法中濾料堵塞的問題。此方法的特點：微生物濃度高、食物鏈長，對進水的流量和濃度變化有很強的適應能力。移動床生物膜的結構緊密，因此具有佔地面積小，能源消耗低的特點，很明顯的降低了投資運行維護費用，由於這些優點該技術被廣泛的應用。

生物流化床

生物流化床技術是利用氣體或液體，使附著微生物的固體顆粒狀濾料呈流態化，對污水進行凈化的技術。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活動階段的特徵，根據微生物的生長特點將處理階段劃分為固定床階段、流化床階段、液體輸送階段三個階段。

生物流化床的主要優點：

1、容積負荷高，抗沖擊能力強。由於生物流化床的載體是採用小粒徑固體顆粒，且載體成流態化，所以生物流化床的單位體積表面積要比其他生物膜法的大很多且抗擊能力要較其他生物處理法高。

2、凈化效果好。由於載體顆粒一直處於劇烈的運動狀態，從而導致界面的不斷更新，這樣不僅有利於微生物對污染物的吸附和降解，更能加快生化反應速率，進而使凈化效果得到提高。

3、微生物的活性較強。由於生物顆粒不斷地相互碰撞與摩擦，使生物膜的厚度較薄且均勻。對於同類污水而言，在同等的處理條件下，生物膜不僅反應速率快且呼吸率也非常快，所以微生物的活性較強。

生物膜在污水處理中的應用優勢

1、對進出水的水質和水量的適應性極強。

2、生物膜法管理便捷、運費低廉。

3、生物法對環境的溫度的要求很高，如果氣溫過高或過低會影響膜運行的活力，導致膜的損壞。

4、此載體的比表面積對生物膜處理的效果影響很大。

5、能夠克服活性污泥法中污泥絲狀膨脹的缺點，使剩餘污泥量明顯的減少。

6、生物膜法屬於消耗品，膜需要定期的更新，避免引起濾料的破損和堵塞，降低出水水質。

EPP

EPP聚丙烯發泡粒子作為新型的污水生物處理填料，相對於國內的傳統填料，有著更卓越的處理性能，僅在日本、韓國的生活污水處理中有應用事例。

在日本、韓國除了已在使用的聚丙烯發泡粒子，還在開發其他的以聚丙烯為主要原材料的具有優異性能的填料。

EPP的顯著性能：

1) 吸附能力含有活性炭，對污水中的有機物具有較強吸附能力，以及具有多孔性，使濾料具有增大的表面積等技術效果。

2) 耐油性，耐葯性材質穩定，耐酸、耐鹼、耐老化，使用壽命達15年，長期不需更換，產品耐生物降解。

3) 輕質，浮性

極其輕質，比重為水的1/33(30kg/?），具有耐沖擊，高韌性以及漂浮的性質

4) 環保性

生產中不使用氟利昂作為發泡劑，燃燒時也不會產生有毒，有害氣體，是一種環境友好材料。

5) 壽命長

可以循環使用15年以上不需更換填料，大大節約了凈水設備的運營成本。多孔質EPP填料，這種填料的每一粒泡沫念珠都帶有孔，而且在發泡過程當中添加了一定比例的活性炭，一方面大大增加了填料與污水的接觸面積，另一方面大大提升了對污濁物的吸附能力。

『玖』 超濾膜分類的方法

按膜的材料分類
天然膜：生物膜、天然物質改性或再生製成的膜分類
合成膜：無機膜、高分子聚合物膜
按膜的結構分類：
多孔膜：微孔介質、大孔膜
非多孔膜：無機膜、高分子聚合物膜
液膜：無固相支撐型又稱乳化液膜；有固相支撐型又稱固定膜、液膜
按膜的功能分類
分離功能膜：氣體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學功能膜
能量轉化功能膜：濃差能量轉化膜、光能轉化膜、機械能轉化膜、分類轉化膜、導電膜
生物功能膜：探感膜、生物反應器、醫用膜
按膜的用途分類
www.water0.cn
氣-相系統用膜：伴有表面流動的分子流動、氣體擴散、聚合物膜解擴散流動、在溶劑化聚合物膜中擴散流動
氣-液系統用膜：大孔結構 （移去氣流中的霧沫夾帶或將氣體引相）、微孔結構製成超細孔過濾器）、聚合物（氣體擴散進入液體或從液體中移去某種氣體）
液-液系統用膜：氣體從一種 液相進入另一液相、溶質或溶劑從液相滲透到另一液相
氣-固系統用膜：用膜除去氣體中的顆粒
液-固系統用膜：大孔介質過濾淤漿、生物廢料處理、破乳
固-固系統用膜：基於顆粒大小的固體篩分
按膜的作用機理分類
吸附性膜：多孔膜（多孔石英玻璃、活性炭、硅膠等）、反應膜（膜有能與滲透過來的物質發生反應的物質）
擴散性膜： 聚合物膜擴散性的溶解流動）、金屬膜（原子狀態擴散）、玻璃膜（分子狀態的擴散）
離子交換膜：陽離子交換樹脂膜、陰離子交換樹脂膜
選擇滲透膜：滲透膜、反滲透膜、電滲析膜
非選擇性膜：加熱處理的微孔玻璃、過濾型的微孔膜