關於分離膜技術基礎知識

分離膜的定義是什麼?

具有將不同物質組分進行分離功能的半透過性薄膜稱為分離膜。分離膜是一種特殊的、具有選擇性透過功能的薄層物質，可實現流體內的一種或幾種物質透過，而其他物質不透過。但實際上，分離膜對於任何組分均具有一定的透過率，故僅能實現組分的部分分離。

按膜材料的形態劃分，分離膜可以是固態、液態和氣態。在水處理領域應用的分離膜絕大多數為固態膜，分離過程涉及懸浮物與水的固液分離，溶解氣體與水的氣液分離，溶解固體與水(或溶劑與溶質)的液一液分離。

膜分離過程的推動力是外界能量或化學位差，這些推動力可能是來自膜兩側的壓力差、濃度差、電位差或是這些因素相結合的產物。藉助外界能量為推動力，物質可由低位移向高位。膜分離工藝與其他分離工藝相比，具有常溫環境下工作、無相變、操作簡單易控制、單元化、高效節能、佔地面積小等一系列特點。

分離膜的性能如何表徵?

分離膜通常用透過性能和分離性能來表徵。透過性能的表徵參數為膜通量（或稱滲透速率），是指單位時間通過單位面積膜的滲透物流量。分離性能指膜將混合物中的組分分離開的能力。根據不同膜分離過程，分離性能的表徵方法有所不同，如反滲透膜的分離性能表徵參數為脫鹽率、超濾膜的表徵參數為截留率、氣體分離膜的表徵參數為分離係數等。分離膜的膜通量決定其應用價值，而分離性能強才會有明顯的工藝效果。

根據產物如何進行膜分離分類?

膜分離過程兼有分離、濃縮、提純和提取的功能，可將混合流體分離成透過物與截留物。將透過物與截留物均作為產物的膜分離過程稱為分離;以透過物為產物的膜分離過程稱為提純;以留物為產物的膜分離過程稱為濃縮;以兩種不同截留精度的膜組合使用，經過前低後高截留精度分離的中間物質成分為產物的膜分離過程可稱為提取。

分離膜品種如何分類?

分離膜的分類方式多種多樣。根據膜材料分為天然膜和合成膜。天然膜包括生物膜、天然物質改性或再生而製成的膜;合成膜包括有機膜和無機膜。其中應用最為廣泛的是有機合成膜，其特點為製備工藝簡單、膜元件容積率高、價格低廉、分離效率較高，但化學穩定性差、耐溫性差、機械強度差、耐清洗能力差。按分離過程的推動力分類:以膜兩側壓力差為推動力的膜分離過程為微濾、超濾、納濾、反透等;以電位差為推動力的膜分離過程為電滲析與樹脂床電析等按分離物質大小劃分的膜分離技術如圖1.2.4-1所示。

根據膜的結構形式分類，分為多孔膜與緻密膜(圖1.2.4-2)。具有多孔和開口結構的膜為多孔膜，緻密膜則不存在透孔。一般而言，超濾、微濾等多孔膜的分離精度較低，僅可以分離水中的懸浮物、有機物等大顆粒物質；而緻密膜的分離精度較高，可以分離水中的離子或分子成分。

根據膜的結構均勻與否，多孔膜與緻密膜各自又可再分為均質膜與非均質膜，均質膜的膜體結構在膜表面垂直方向上均勻一致，非均質膜的膜體結構在膜表面垂直方向上不均勻。一般而言，均質膜的膜阻力較大、分離效率較低;非均質膜的膜阻力較小、分離效率較高。而且，均質膜易於汙染、不易衝洗，非均質膜不易汙染、易於衝洗。值得注意的是，由於複合膜的複合層與基層的連接較弱，複合膜結構一般不適合反向衝洗根據膜元件結構分類，膜元件可劃分為板式膜、摺疊膜、管式膜、中空膜、卷式膜等不同結構形式(表1.24)。各類膜結構在比表面、過流方式、壓力支撐清洗條件等方面各有優劣。例如，板式膜的結構簡單、不易斷裂、對原液要求較低，但比表面最小、設備效率低;而中空膜的結構複雜、易於斷裂、對原液要求較高，但比表面最大、設備效率高。目前超濾及微濾膜元件結構多為中空式，反及納濾膜元件結構多為卷式。