膜分离技术现状

随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。他们的成立为规范膜行业的标准，在促进膜行业的发展中起着举足轻重的作用。半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。

由于膜分离技术本身具有的优越性能，故膜过程已经得到世界各国的普遍重视。随着能源紧张、资源短缺、生态环境恶化，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。

80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。并且，在这一时期，国家重点科技攻关项目和自然科学基金中也都有了膜的课题。

这一潜力巨大的新兴行业正在以蓬勃的激情挑战市场，为众多的企业带来了较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。

（1）在常温下进行

有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。

（2）无相态变化

保持原有的风味。

（3）无化学变化

典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。

（4）选择性好

可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能。

（5）适应性强

处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。

（6）能耗低

只需电能驱动，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8。

膜是具有选择性分离功能的材料。无机膜由于各种优良性能（如抗高温、耐酸碱等），已得到广泛应用。由于技术发展水平限制，无机膜主要只有微滤和超滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。特别是超滤陶瓷膜，已经在很多行业得到应用，如重金属废水处理与回收。

膜分离现象广泛存在于自然界中，特别是生物体内，但人类对它的认识和研究却经过了漫长而曲折的道路。膜分离技术的工程应用是从20世纪60年代海水淡化开始的1960年洛布和索里拉金教授制成了第一张高通量和高脱盐率的醋酸纤纸素膜，这种膜具有对称结构，从此使反渗透从实验室走向工业应用 。

其后各种新型膜陆续问世，1967年美国杜邦公司首先研制出以尼龙-66为膜材料的中空纤维膜组件；1970年又研制出以芳香聚酰胺为膜材料的“Pemiasep B-9”中空纤维膜组件，并获得1971年美国柯克帕特里克化学工程最高奖。从此反渗透技术在美国得到迅猛的发展，随后在世界各地相继应用。其间微滤和超滤技术也得到相应的发展。

膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的。我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。60年代进入开创阶段。1965年着手反渗透的探索，1967年开始的全国海水淡化会战，大大促进了我国膜科技的发展。

70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入了推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。

膜分离技术是一种以分离膜为核心，进行分离、浓缩和提纯物质的一门新兴技术。该技术是一种使用半透膜的分离方法，由于膜分离操作一般在常温下进行，被分离物质能保持原来的性质，能保持食品原有的色、香、味、营养和口感，能保持功效成分的活性。其选择性强，操作过程简单，适用范围广，能耗低，所以可广泛应用于食品的生产中 。膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

当前，膜分离技术已获得巨大的进展，但它毕竟还是处于上升发展阶段，还有许多工作要我们去做。21世纪的膜科学与技术将进一步改进、完善已有的膜过程，不断探索和开拓新的过程与材料，并不断扩充原有的应用领域，使膜技术发挥更大的作用 。

微滤

具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。

超滤

早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。

纳滤

纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业等。

反渗透

由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。

其他

除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离、液膜分离法等。

膜分离技术的特点膜分离过程是一个高效、环保的分离过程，是多学科交叉的高新技术，在物理、化学和生物性质上呈现出各种各样的特性，具有较多的优势 。膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。

膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。

微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。

对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。

超滤（UF）

是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1nm之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。

对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。

纳滤（NF）

是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 其截留分子量在80～1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、 食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。

对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO₄、CaCl₂溶液的截留率来表征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。

反渗透（RO）

是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方便运行可靠等诸多优点 ，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技术。已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业中首选的水处理技术。

反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质，也即能截留所有的离子，在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛，如垃圾渗滤液的处理。

膜分离的基本工艺原理是较为简单的。在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。在单位时间（Hr）单位膜面积（m2）透析液流出的量（L）称为膜通量（LMH），即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（TDS）、离子浓度、黏度等。

由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。

系统应用澄清纯化技术

——超/微滤膜系统

澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布范围广，被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等工艺过程中。

超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。

澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有：陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜、管式膜。

采用膜分离澄清纯化的优点：

浓缩提纯技术

——纳滤膜系统

膜分离技术在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100～1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98%，而对一些单价离子、小分子酸碱、醇等有30～50%的透过性能，常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中。

纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树脂工艺浓缩、中和等工艺过程。

浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有：卷式膜、管式膜。

采用纳滤膜分离技术浓缩提纯的优点：

行业应用制药行业

●生物发酵液过滤除菌及下游分离纯化精制

●树脂解析液的浓缩及解析剂回收

●农药水剂、粉剂的生产应用

●中药浸提液过滤除杂及浓缩

●中药浸膏生产应用

●合成药、原料药、中间体等的脱盐浓缩

●结晶母液回收

食品行业

●乳清废水处理

●乳制品生产加工应用

●果汁澄清脱色

●食品添加剂纯化浓缩

●茶饮料澄清浓缩

●啤酒、葡萄酒、黄酒的精制加工

●天然色素提取液的除杂及浓缩

●氨基酸发酵液过滤澄清及精制

染料化工和助剂

水溶性染料反应液的脱盐浓缩

●染料盐析母液废水回收

淀粉糖品

●糖液分离纯化及浓缩

●果葡糖浆色普分离纯化

●糖醇色普分离纯化

●单糖、低聚糖及多糖的分离纯化及浓缩

环保及领域

●纺织、染整、印染废水处理及回用

●电镀工业废水零排放及资源回收

●矿山及冶金废水处理回收

●淀粉废水处理

●造纸废水木质素回收及废水处理

●电泳漆废水涂料回收

●酸、碱废水处理回收

●市政污水的处理及回用

●洗车水、桑拿水、游泳池水、洗浴废水等循环处理

●工业生产所用的各类软化水、纯水、超纯水制备

生物技术

●生物蛋白、多肽、酶制剂等酵液过滤澄清及精制

①接通电源，确保泵在运行过程中是正转；

②参数设定，根据实验要求的温度和压力，设置最高的工作压力和温度；

③膜的准备工作，膜在投入使用前必须进行清洗，使膜达到最佳的工作状态；

④膜分离；

⑤膜清洗，膜在处理完物料后，受到一定污染，应进行一定清洗。

无机膜清洗：用1%HNO3溶液循环清洗15min，打开滤液阀门，让滤液回到循环罐内，让其继续清洗15min，之后用自来水系统清洗至中性；

有机膜清洗：用1%na5p3o10 0.5�ta 0.2%sds naoh调PH11.0，清洗45min，之后用纯净水洗至中性。

若膜不使用超过3天，要用1%甲醛溶液将膜封存，冬季用20%甘油将膜封存。

1、陶瓷膜系统（生物发酵液过滤除菌、中药植提浸提液过滤除杂）

2、卷式膜系统（流体的过滤除杂精制及浓缩）

3、中空膜系统（水处理行业预处理）

超过滤是一种薄膜分离技术。就是在一定的压力下(压力为0.07～0.7MPa，最高不超过1.05MPa)，水在膜面上流动，水与溶解盐类和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而相对分子质量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。

超滤膜的孔径是数十至几百埃、介于反渗透与微孔膜之间。超滤膜的孔径是由一定相对分子质量的物质进行截留试验测定的，并以相对分子质量的数值来表示。在水处理中，应用超滤膜来除去水中的悬浮物质和胶体物质。在医药工业上超滤膜的应用也十分广泛。

超过滤膜受到污染或结垢时，一般采用双氧水或次氯酸钠溶液来清洗。不能通过反洗来清洗膜面。超过滤最高运行温度为45℃，pH=1.5～13.0。超过滤是去除水中有机物质的一项措施，也可以去除微量胶体物、生物体以及树脂碎末等。超过滤常置于除盐系统之后，或置于反渗透装置之前来保护反渗透膜。

超滤膜组件中所用的膜材料一般有：二醋酸纤维(CA)，三醋酸纤维(CTA)，氰乙基醋酸纤维(CN-CA)，聚砜(PS)，磺化聚砜(SPS)，聚砜酰胺(PSA)，还有酚酞侧基聚芳砜(PDC)，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯腈(PAN)，聚酰亚胺(PI)，甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物(MMA-AN)及纤维素等。其中以醋酸纤维素(CA)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(POS)等已广为应用。此外，还有动态形成的超滤膜。

膜技术是膜分离技术的简称，是仿生物学膜，通过人工材料（膜材料）实现不同介质分离的技术，分离的过程多由压力、浓度差、电势差等因素驱动。按照分离精度的不同，压力驱动膜又可以分为微滤（MF）膜、超滤（UF）膜、纳滤（NF）膜和反渗透（RO）膜等等。

膜技术广泛用于环境、能源、电子、医药等各个方面，近二十年来，由于膜技术可以去除常规处理工艺难以去除的水污染物，在水处理领域的应用越发受到各国重视，不同种类的膜技术分别应用于不同的细分领域，主要下游包括市政污水处理及再生、自来水处理、工业水回用、海水淡化、家用净水器等。

膜技术图谱

膜分离是 在20世纪初出现，上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。 膜可以是固相、液相、甚至是气相的。用各种天然或人工材料制造出来的膜品种繁多，在物理、化学、生物性质上呈现出各种各样的特性。

大多数人会认为，膜离我们的生活非常遥远。其实不然，膜分离技术非常贴近我们的日常生活。如水、果汁、牛奶、保健品、中药、茶食品、饮料、调味品等我们随时可能接触到的，都会用到膜分离技术。

随着国民经济的迅速发展，膜分离技术的应用领域不但会越来越广泛，而且其会被越来越多的人认识和接受。据初步统计，2001年全世界膜和膜组件的销售额已接近80亿美 元 ，成套设备和膜工程的市场则已达到数百亿美元，而且每年还在以10%~20%的幅度递增，显示出这一新兴产业的广阔前景。

第Ⅰ篇 膜分离技术基础理论1

1反渗透膜分离技术基础1

1.1反渗透膜分离技术的基本原理和特点1

1.2反渗透膜污染与浓差极化1

1.3反渗透膜和组件的性能及测试方法2

1.4反渗透膜分离系统3

1.5反渗透膜分离技术主要用途5

参考文献5

2纳滤膜分离技术基础6

2.1纳滤膜分离技术的特点6

2.2纳滤膜分离机理和评价方法6

2.2.1浓差极化6

2.2.2膜过程的不可逆过程分析6

2.2.3电荷模型7

2.2.4细孔模型8

2.2.5静电排斥和立体阻碍模型9

2.2.6纳滤膜分离性能的评价方法9

2.3纳滤膜组件及其分离过程的系统设计10

2.3.1纳滤膜组件及其分离过程10

2.3.2纳滤膜分离过程的设计11

2.3.3纳滤膜分离系统设计中的注意事项12

2.4纳滤膜分离系统的操作与管理12

2.4.1膜的污染和劣化12

2.4.2膜污染物质的预处理法13

2.4.3纳滤膜分离系统的维持管理15

2.5纳滤膜分离技术的其他用途17

2.5.1低聚糖的分离和精制17

2.5.2果汁的高浓度浓缩17

2.5.3肽和氨基酸的分离18

2.5.4抗生素的浓缩与纯化18

2.5.5牛奶及乳清蛋白的浓缩18

2.5.6农产品的综合利用18

2.5.7膜生化反应器的开发19

参考文献19

3超滤膜分离技术基础21

3.1超滤膜分离技术的基本原理和特点21

3.2超滤膜和膜组件的性能及测试方法21

3.2.1超滤膜21

3.2.2超滤膜组件22

3.3超滤膜的污染和浓差极化及控制对策22

3.3.1膜污染的定义及表征22

3.3.2浓差极化的定义及表征23

3.3.3膜污染和浓差极化的控制方法24

3.4超滤膜分离系统及工艺流程26

3.5超滤膜分离技术的主要用途26

参考文献27

4微滤膜分离技术基础28

4.1微孔分离膜技术的基本原理和特点28

4.1.1微滤膜的特点28

4.1.2微滤膜的分离机理29

4.2微滤膜材料及膜制备技术32

4.2.1微滤膜材料32

4.2.2微滤膜的制备技术34

4.2.3微滤膜的表面改性36

4.3微滤膜和膜组件的性能及测试方法38

4.3.1微滤膜的性能及测试方法38

4.3.2微滤膜组件的评价41

4.4微滤膜分离系统及工艺流程43

4.5微滤膜的污染与防治45

4.5.1污染的防治45

4.5.2膜的清洗46

参考文献47

5无机分离膜技术基础49

5.1无机分离膜技术的基本原理和特点49

5.2无机分离膜、膜组件和性能测定49

5.2.1无机分离膜49

5.2.2无机膜组件50

5.2.3无机膜性能测定51

5.3无机膜分离系统及工艺流程53

5.3.1操作方式53

5.3.2膜污染的控制及清洗方法54

5.4无机膜分离技术的主要用途55

参考文献56

6离子交换膜分离技术基础57

6.1离子交换膜分离技术的基本原理、应用和特点57

6.1.1离子交换膜分离技术的基本原理57

6.1.2离子交换膜的选择透过性58

6.1.3膜电位62

6.1.4电渗析的基本过程62

6.1.5离子交换膜分离技术的应用63

6.1.6离子交换膜分离技术的特点63

6.2离子交换膜的基本性能和测试方法63

6.2.1离子交换膜的基本性能63

6.2.2离子交换膜的性能测定方法64

6.3电渗析器的结构及工艺流程65

6.3.1电渗析器的结构65

6.3.2电渗析器的组装66

6.3.3电渗析除盐的工艺流程66

6.4离子交换膜分离技术主要用途68

6.4.1电渗析除盐68

6.4.2频繁倒极电渗析68

6.4.3无极水自动控制电渗析68

6.4.4填充床电渗析制备纯水68

6.4.5离子交换膜作隔膜的隔膜电解69

6.4.6离子交换膜扩散渗析69

6.4.7双极膜69

参考文献70

7透析膜分离技术基础71

7.1透析膜分离技术的基本原理和特点71

7.1.1杜南膜平衡71

7.1.2物质的传输现象和膜透过71

7.2透析膜和膜组件及性能测试73

7.2.1生物相容性73

7.2.2透析膜材料73

7.2.3膜的总传质系数k75

7.2.4清除率、透析率和下降率75

7.2.5水通量76

7.2.6透析器的血室容积76

7.2.7透析膜及其装置的其他性能指标76

7.3透析系统及工艺流程76

7.3.1人工肾血液透析器及其辅助系统76

7.3.2血液透析滤过79

7.3.3压榨(碱)液的回收80

7.4透析技术的主要用途81

7.4.1人工肾血液透析器81

7.4.2血液净化器82

7.4.3酒精饮料脱醇82

7.4.4其他82

参考文献82

8气体膜分离技术基础83

8.1基本原理和特点83

8.1.1非孔膜83

8.1.2多孔膜84

8.2膜和膜组件85

8.2.1高分子膜85

8.2.2无机膜85

8.2.3渗透系数测定86

8.2.4膜组件86

8.3气体膜分离系统及工艺流程86

8.4气体膜分离技术的主要用途88

8.4.1氢气回收88

8.4.2氮气分离89

8.4.3氧气富集89

8.4.4CO2分离89

8.4.5有机蒸气的回收89

8.4.6水汽脱除89

参考文献89

9渗透汽化膜分离技术基础90

9.1渗透汽化膜分离技术的基本原理和特点90

9.2渗透汽化膜、膜组件及性能测试90

9.2.1渗透汽化膜、膜组件90

9.2.2膜的PV特性测定95

9.3渗透汽化膜分离系统及工艺流程95

9.4渗透汽化膜分离技术的主要用途96

参考文献97

10膜萃取技术基础98

10.1膜萃取技术的基本原理和特点98

10.1.1膜萃取技术的特点98

10.1.2膜萃取传质原理99

10.1.3同级萃取反萃取膜过程的传质模型100

10.2膜萃取过程的影响因素100

10.2.1两相压差Δp的影响100

10.2.2两相流量的影响100

10.2.3相平衡分配系数与膜材料的浸润性能的影响101

10.2.4体系界面张力和穿透压101

10.3中空纤维膜萃取器的设计和选用101

10.3.1各分传质系数关联式102

10.3.2壳程流动非理想性和壳程子通道模型102

10.3.3中空纤维膜萃取过程的强化103

10.3.4中空纤维膜器的串联和并联103

10.4同级萃取反萃取膜过程103

10.4.1同级萃取反萃取膜过程的特点103

10.4.2同级萃取反萃取膜过程的强化104

10.5膜萃取技术的主要用途104

参考文献105

11膜蒸馏分离技术基础106

11.1膜蒸馏分离技术的基本原理、特征和分类106

11.1.1膜蒸馏技术的原理及特征106

11.1.2膜蒸馏的优点与弱点107

11.1.3膜蒸馏组件和操作方式的分类107

11.2疏水微孔膜的制备、膜蒸馏的传质规律及传质传热机理108

11.2.1膜蒸馏所用的膜的制备108

11.2.2膜蒸馏的传质规律108

11.2.3膜蒸馏传质传热理论及影响膜蒸馏效率的因素110

11.3膜蒸馏分离技术应用概述111

11.3.1海水和苦咸水淡化111

11.3.2超纯水的制备111

11.3.3化学物质的浓缩和回收112

11.3.4挥发性溶质水溶液膜蒸馏的应用112

11.3.5膜蒸馏的特殊应用112

11.4膜蒸馏相关的膜过程112

11.4.1气态膜过程113

11.4.2渗透蒸馏113

11.4.3膜蒸馏的集成膜过程113

11.4.4水相脱气和溶气113

11.5膜蒸馏研究的发展方向114

参考文献114

12膜反应器技术基础119

12.1膜反应器设计原理119

12.1.1产物原位分离膜反应技术119

12.1.2反应物控制输入膜反应技术119

12.1.3非选择性渗透催化膜反应技术120

12.1.4多相膜反应和萃取膜反应120

12.1.5耦合膜反应技术121

12.1.6催化膜121

12.2膜反应器的分类121

12.2.1按应用体系分类121

12.2.2无机膜反应器的分类122

12.3膜反应器的主要用途123

12.3.1加氢、脱氢反应中的膜反应123

12.3.2烃类选择氧化——甲烷氧化偶联124

12.3.3均相反应124

12.3.4酶膜反应器124

12.3.5膜循环发酵器125

12.3.6动物细胞培养用膜反应器125

13膜控制释放基本理论127

13.1膜控制释放技术的基本原理、分类和特点127

13.1.1扩散控制系统127

13.1.2化学控制系统128

13.1.3溶剂活化系统128

13.1.4功能性调控系统129

13.2扩散型膜控制释放体系的传质特性129

13.2.1存储器型释放系统129

13.2.2混合药膜型释放系统130

13.2.3存储混合型释放系统131

13.3控制释放膜的制备、释放动力学曲线测定及性能表征132

13.3.1膜控制体系的确定132

13.3.2膜体系的制备133

13.3.3释放动力学数据的采集133

13.3.4控制释放膜有关特性参数测定方法133

13.4膜控制释放技术的应用领域及实例135

13.4.1在医药工业中的应用135

13.4.2在农药工业中的应用137

13.4.3在化肥工业中的应用138

13.4.4控制释放膜的其他应用领域138

13.5膜控制释放技术的研究方向138

参考文献139

14膜分离过程传递理论基础142

参考文献147

第Ⅱ篇 膜分离技术的应用及实例148

15液膜分离技术应用及实例148

15.1工业纯水、超纯水的制备148

15.1.1简述148

15.1.2电子工业用纯水、超纯水的制造148

15.1.3电厂中、高压锅炉补给水制造155

15.1.4化学工业用纯水系统157

15.1.5实验室用纯水、超纯水系统157

15.1.6管道直饮水/净水处理系统159

15.1.7结束语160

15.2水的脱盐及软化161

15.2.1简述161

15.2.2苦咸水淡化实例162

15.2.3海水淡化工程实例175

15.3膜分离技术在医药工业与医疗中的应用186

15.3.1在西药及生物制剂工业中的应用186

15.3.2膜分离技术在中药制剂生产中的应用195

15.3.3在临床医学中的应用199

15.4食品工业中的膜分离技术224

15.4.1膜分离技术在果蔬汁加工中的应用227

15.4.2微滤技术在酒类生产中的应用240

15.4.3膜技术在食用油加工和植物蛋白浓缩、提纯中的应用244

15.4.4膜分离技术在酿造工艺中的应用248

15.5在冶金工业中的应用253

15.5.1简述253

15.5.2扩散渗析(DD)回收酸或碱253

15.5.3离子膜作隔膜的电解过程257

15.5.4从稀溶液中浓缩回收金属263

15.5.5冶金工业废水处理268

15.6环境工程中的污水处理与回用270

15.6.1汽车厂处理电泳涂漆废水271

15.6.2纺织印染废水处理与回用272

15.6.3电镀废水处理279

15.6.4其他工业废水处理286

15.6.5食品工业废水处理与回用309

15.6.6大楼排水和二级出水处理与回用315

参考文献320

16气体膜分离技术的应用及实例326

16.1简述326

16.1.1气体膜分离系统的一般考虑326

16.1.2气体膜分离的一般经济考虑328

16.1.3气体膜分离适用范围328

16.2应用实例328

16.2.1氢回收328

16.2.2天然气脱CO2、H2S和H2O333

16.2.3膜法富氮技术336

16.2.4膜法富氧技术337

16.2.5易挥发有机化合物（VOC）的回收338

16.2.6氦的回收340

16.2.7发展中的应用341

参考文献342

17无机分离膜的应用343

17.1简述343

17.2在食品工业中的应用343

17.2.1苹果汁澄清过滤343

17.2.2牛奶除菌应用345

17.2.3调味品除菌除杂346

17.2.4饮用水净化346

17.3在生化与制药工业中的应用347

17.3.1生物发酵液澄清过滤中的应用347

17.3.2中成药加工中的应用349

17.4在环保工程中的应用351

17.4.1冷轧乳化液废水处理351

17.4.2钛白废水废酸处理353

17.4.3印钞废水处理技术354

17.5无机分离膜用于气体净化355

17.6无机分离膜用于气体分离355

17.6.1高纯氢的制备356

17.6.2氧和氮的分离富集356

17.6.3氢和烃的分离356

17.6.4氢与一氧化碳的分离356

17.6.5氢和氮的分离356

17.6.6其他体系的无机膜分离356

参考文献357

18渗透汽化膜技术应用实例359

18.1无水乙醇的生产359

18.2异丙醇的脱水浓缩360

18.3苯中微量水的脱除360

18.4碳六溶剂油中微量水的脱除361

18.5有机物/有机物分离362

18.6水中少量有机物的脱除364

18.7渗透汽化法耦合集成过程应用实例364

19双极膜的应用365

19.1在化工生产及分离过程中的应用366

19.1.1酸碱的生产366

19.1.2双极膜电萃和电反萃富集铜366

19.1.3性质相近的金属离子的分离和富集367

19.2在环境保护领域中的应用368

19.2.1酸性废液的净化和回收368

19.2.2碱性废液的净化和回收368

19.2.3酸性气体的清除、回收369

19.2.4含氟废液的处理及有价氟的回收369

19.3在生物化工过程中的应用370

19.3.1有机酸制备370

19.3.2有机酸回收371

19.4在盐化工和海洋化工过程中的应用371

19.4.1不等价离子的分离——双极膜纳滤371

19.4.2等价离子的分离372

19.4.3卤水的酸化372

19.5双极膜蓄电池374

19.6双极性膜电渗析法的应用举例375

19.6.1在维生素C钠盐酸化制备维生素C的过程中的应用375

19.6.2在难溶有机酸制备中的应用376

19.6.3极稀废水中醋酸的回收377

19.7双极膜的发展及应用展望378

参考文献378

20膜萃取过程的应用380

20.1膜萃取过程防止溶剂污染的优势380

20.2金属萃取380

20.3有机物萃取381

20.4发酵"para" label-module="para">

20.5膜萃取生物降解反应器和酶膜反应器383

20.6膜萃取技术付诸实施的关键384

20.7环境检测和生化分析样品的预处理384

20.7.1环境检测385

20.7.2生化分析386

参考文献386

21膜蒸馏分离技术的应用388

21.1概述388

21.2应用实例388

21.2.1日产淡水50 L的太阳能膜蒸馏脱盐装置388

21.2.2规模更大的太阳能膜蒸馏脱盐装置390

21.3国内外膜蒸馏应用研究情况391

21.4疏水性微孔膜在膜蒸馏的应用研究393

21.5发展前景395

参考文献395

22膜生物反应器在废水处理中的应用397

22.1膜生物反应器的类型397

22.2厌氧过程中的膜"_blank" href="/item/生物反应器/6432274" data-lemmaid="6432274">生物反应器398

22.2.1玉米加工废水398

22.2.2羊毛洗涤废水399

22.3好氧过程中的膜"para" label-module="para">

22.3.1大楼废水回用399

22.3.2汽车零件厂工业废水400

参考文献400

23膜分离技术在分析领域中的应用402

23.1概述402

23.2分析化学应用中的膜过程和膜块结构403

23.3膜分离技术应用实例408

23.3.1环境样品中挥发性有机污染物的分离和测定408

23.3.2食品样品中风味和香味物质测定408

23.3.3燃料油中芳烃类化合物的选择分离分析测定412

23.3.4血浆样品中乙醇测定412

参考文献414

24膜软件的开发创新及其在工业分离领域中的应用417

24.1膜应用工艺过程介绍及膜软件概念的创立417

24.1.1膜应用工艺过程简介417

24.1.2膜软件概念的创立417

24.2不同工业分离过程中应用的膜材料与构型的选择419

24.2.1膜组件的构型419

24.2.2膜组件构型的比较419

24.2.3膜材料的选择419

24.3膜应用过程的创新研究及膜分离工艺条件的优化423

24.4膜系统的设计及其与上下游工艺的整合424

24.4.1膜系统操作模型425

24.4.2组件的排布与连接425

24.4.3膜系统与上下游工艺的整合426

24.5膜污染控制与清洗方法介绍427

24.5.1膜污染情况概述427

24.5.2膜污染的控制428

24.5.3被污染膜的清洗432

24.6工业分离领域中膜应用过程常见的故障及排除方法434

24.7国内开拓成功的膜应用工艺及相关的膜分离设备435

24.7.1维生素C生产中的超滤膜软件435

24.7.2染料生产过程中的纳滤膜软件436

24.7.3浓缩与回收6"para" label-module="para">

24.7.4乳品工业中的膜软件438

24.7.5味精生产中的膜软件438

参考文献439

25中国膜工业的发展与膜市场441

25.1中国膜工业发展概况441

25.2几种主要分离膜工业的发展442

25.2.1中国离子交换膜和电渗析工业的发展442

25.2.2中国反渗透膜工业的发展443

25.2.3中国超滤膜工业的发展444

25.2.4中国微孔滤膜工业的发展444

25.3中国的膜市场445

25.3.1膜市场的构成445

25.3.2膜市场的管理445

25.3.3膜市场的规模和潜力445

25.3.4膜市场的发展与竞争446

25.4中国膜工业存在的主要问题447

25.4.1技术水平低447

25.4.2膜的品种少447

25.4.3企业和产品的规模小447

25.4.4应用效益差447

附录A 国内主要膜生产企业简介及主要产品介绍449

附录B 国外主要膜生产企业简介及主要产品介绍

本书以问答的形式介绍了水处理及膜分离技术的相关知识、工艺单元的设计方法和实际应用经验。全书共分7章，内容包括：水和膜的基础知识、给水处理、污水处理、微滤和超滤、反渗透、深度脱盐处理及膜分离技术在水处理中的工程应用实例。书中阐述了近年来水处理和膜分离技术涌现的新工艺和新设备，引用了国内水处理方面的最新标准规范，重点介绍了工艺设计与系统运行问题。