美贏環保解析膜分離技術的發展趨勢
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發布日期：2023-08-30
膜分離過程作為一門新型的高效分離、濃縮提純及凈化技術，已成為解決當代能源、資源和環境污染問題的重要高新技術及可持續發展技術的基礎。膜分離技術的發展趨勢可由以下兩個方面說明。
技術上的發展趨勢：
從技術上看，雖然膜分離已經獲得了巨大的進展，但多數膜分離過程還處在探索和發展階段，具體可概括為下列四點。
(1）新的膜材料和膜工藝的研究開發
為了進一步提高膜分離技術的經濟效益，增加競爭能力，擴大應用范圍，要求降低膜成本，提高膜性能，具有更好的耐熱、耐壓、耐酸、耐堿、耐有機溶劑、抗污染、易清洗等特點，這些要求推動了膜材料和膜工藝的研究開發。
①高聚物膜在今后相當長的一段時間內，高聚物仍將是分離膜的主要材料。其發展趨向是開發新型高性能的高聚物膜材料，加強研究使膜皮層"超薄"和"活化"的技術，具體包括四個方面。
a ．適合各種膜分離過程的需要，合成各種分子結構的新型高聚物膜并定量地研究膜材料的分子結構與膜的分離性能之間的關系。
b .開發新型高聚物膜的另一種途徑是制造出高聚物"合金"膜材料，將兩種或兩種以上已有的高聚物混合起來作為膜材料。這樣，此分離膜就會具有兩種或兩種以上高聚物的功能特性。這種制膜方法比合成法更經濟、更迅速。
c ．對制成的高聚物膜進行表面改性，針對不同的分離過程引入不同的活化基團，使膜表面達到"活化"。
d ．高性能的膜材料確定后，同樣重要的是要找到一個能使其形成合適形態結構的制膜工藝。進一步開發出制造超薄、高度均勻、無缺陷的非對稱膜皮層的工藝。
無機膜由于存在不可塑、受沖擊易破碎、成型差以及價格較貴等缺點，一直發展軟慢。無機膜今后的發展方向是研究新材料和新的制膜工藝。
生物膜與高聚物膜在分子結構上存在巨大差異。高聚物膜以長鏈狀大分子為基礎；生物膜的基本組成為脂質、蛋白質和少量碳氫化合物。生物膜具有最好的天然傳遞性能，具有高選擇性、高滲透性的特點。但近幾年來研究的合成生物膜都不穩定，壽命很短，今后的發展趨勢是制造出真正能在工業上實際應用的生物膜。
(2）開發集成膜過程和雜化過程
所謂"集成"是指幾種膜分離過程組合來用。"雜化"是指將膜分離過程與其他分離技術組合起來使用。原因是：單一的膜分離技術有它的局限性，不是什么條件下都適用的。在處理一些復雜的分離過程時，為了獲得最佳的效益，應考慮采用集成膜過程或雜化過程。近年來膜技術與其他技術的聯合應用已得到了一定的發展，如：反滲透與超濾技術聯合濃縮牛奶；膜法與吸附法聯合將空氣分離成氧氣和氮氣；反滲透與蒸發技術聯合濃縮2%cuso4水溶液等。
(3）開發膜分離與傳統分離技術相結合的新型膜分離過程
將兩種分離技術結合開發出新的膜分離過程，使之具有原來兩種技術的優勢，并克服原分離方法的某些缺點。例如：膜蒸餾是一種膜技術與蒸發過程相結合的新型膜分離過程，它可以在常壓和50~60℃下操作，而避免了反滲透的高壓操作和蒸發的高溫操作；又如膜萃取是將膜分離技術與液液萃取技術相結合的一種新型膜分離技術；親和膜分離是膜分離與色譜技術相結合的一種新型膜分離過程；促進傳遞是膜技術與抽提過程相結合的新型膜分離過程；液膜電滲析是電滲析技術與液膜分離技術相結合的新型膜分離技術等。這些新型膜分離過程除個別的過程已有小型商品裝置外，絕大多數尚處在實驗室或中試階段，都有一些關鍵技術需要突破和完善。
(4）開發膜分離與反應過程相結合的膜反應過程
膜反應過程中被采用的膜反應器主要有惰性膜反應器和催化膜反應器兩種類型。膜材料有有機膜和無機膜兩種。惰性膜反應器是在進料側含有催化劑，利用惰性膜在反應過程中對產物的選擇透過性，不斷從反應區移走產物，促使正反應過程的進行；催化膜反應器是指膜既具有催化性又具有選擇透過性，可讓反應物從膜的一側或兩側進入反應器，與膜接觸發生反應并分離出產物。膜反應器與一般反應器相比，具有如下優點：①對受平衡限制的反應，膜反應器能夠移動化學平衡，大大提高反應的轉化率；②膜反應器可能較大地提高反應的選擇性；③可在較低溫度下進行反應；④有可能使反應物凈化、化學反應及產物分離等幾個操作過程在一個膜反應器內進行，節省整個過程的投資費用。目前，膜反應過程的研究、開發和應用雖已取得一定的進展，但是，膜反應過程本身具有的特性以及由此而產生的巨大應用潛力還遠沒有被開發出來。
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