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膜技术的典型应用
膜分离是利用天然或人工制备的、具有选择透过性能的薄膜对双组分或多组分液体或气体进行分离、分级、提纯或富集。物质选择透过膜的能力可分为两类:一种是借助外界能量,物质由低位向高位流动;另一种是以化学位差为推动力,物质发生由高位向低位的流动。表1列出了已发展起来的主要膜分离过程的推动力和分离机理;表2列出了一些工业过程中的部分应用:
表1 膜分离过程的特性
过 程 | 主要功能 | 推动力 | 分离机理 |
反渗透(RO) Reverse Osmosis | 水溶液中溶解盐类的脱除 | 压 力 差 (1~10)MPa | 溶解扩散 |
纳滤(NF) Nanofiltration | 不同分子量组分间的分离 | 压 力 差 (0.5~2)MPa | 溶解扩散+筛分 |
超滤(UF) Ultrafiltration | 滤除(5~100)nm的颗粒 | 压 力 差 (0.1~1)MPa | 筛 分 |
微滤(MF) Microfiltration | 滤除≥50nm的颗粒 | 压 力 差 (0.1~0.5)MPa | 筛 分 |
电渗析(ED) Electrodialysis | 水溶液中酸、碱、盐的脱除 | 电 位 差 | 离子荷电 |
气体分离(GP) GasPermeation | 混合气体的分离 | 分 压 差 (0.1~15)MPa | 溶解扩散 |
渗透汽化(PV) Pervaporation | 水-有机物的分离 | 分 压 差 (0.1~100)MPa | 溶解扩散 |
表2 膜分离过程的应用举例
膜过程 | 应用举例 |
反渗透 | 海水和咸碱水的淡化;医药、锅炉用水和超纯水制造;污水处理和再生利用;工业废水净化和有效成份的回收;食品工业中间体的浓缩、氨基酸的制备;饮料和酒类浓缩等 |
超滤 | 工业胶体的回收和浓缩;水溶性聚合物的浓缩;染料活性剂的精制;油脂的精制;含油废水的油水分离;溶液的脱油;人工血液制造;蛋白质、疫苗、酶等的浓缩与分离;城市中水的净化;牛奶和农产品的深加工等 |
微滤 | 各类水系溶液的澄清;乳化油水的分离;发酵产品的菌体分离和浓缩;空气过滤和净化;血液过滤和血奖分离;大输液和注射液的除菌;水源净化;酒类的澄清和除菌等 |
纳滤 | 水质软化;饮用水净化;废水处理;染料浓缩、脱盐和成份回收;抗生素等药物的浓缩;多肽的浓缩和制备;蛋白质的脱盐与浓缩;蛋白质的回收;多糖的分级和浓缩; 血液净化;药品的提纯等 |
气体分离 | 富氧制备;氢气制备;氢和一氧化碳分离;燃料气体和工业气体中二氧化碳脱除;混合气体筛分;气体除湿等 |
渗透汽化 | 无水乙醇制备;异丙醇脱水;丙酮脱水;低酒精饮料;有机混合物分离;天然气脱硫等 |