目前膜技術作為一個古老但是新（xīn）興的技術，技術開發越（yuè）來越深入，應用範圍越來越廣泛，本文（wén）總結目（mù）前*上現有的膜處理技術，詳（xiáng）細介紹（shào）各種（zhǒng）膜技術的原因及應用領域（yù）！

       一、微濾（MF）膜技術


       1、微濾（MF）的基本原理

       微濾膜能截留0.1-1微米之間的顆粒。微濾（lǜ）膜允（yǔn）許大（dà）分子和溶解性固體（tǐ）（無機鹽）等通過，但會截留懸浮物，細（xì）菌，及大分子（zǐ）量膠體等物質。微濾膜的運行壓力（lì）一般為（wéi）：0.3-7bar。微（wēi）濾膜過濾是*上開發應用*早的膜技術，以天然或人工合成的高分（fèn）子化合物作為膜材料。對微濾膜而言，其分離機理主要是（shì）篩分截留（liú）。

       2、微濾膜的應用

       （1）水處理行業：水中懸浮物，微小粒子和細菌的去除；

       （2）電子工（gōng）業：半導體工業超純水、集成電路清洗用水終端處理；

       （3）製藥行業：醫用純水除菌、除熱原，藥物（wù）除菌；

       （4）醫療行業：除去（qù）組織液、抗（kàng）菌（jun1）素、血清、血漿蛋白質等多（duō）種（zhǒng）溶液（yè）中的菌體；

       （5）食品工業：飲料、酒類、醬油、醋等食品中的懸濁物、微生物和異味雜質、酵母和黴菌（jun1）的去除，果汁（zhī）的澄清過濾。

       （6）化學工業：各種化學（xué）品的過濾澄清。

       二、超濾（UF）膜技術


       1、超濾（lǜ）（UF）原理（lǐ）

       超濾（Ultra-filtration, UF）是一種能將溶液進行淨化和分離的膜分離技術。超濾膜係統是以超濾膜絲為過濾介質，膜兩側的壓力差為驅動力的溶液分離裝置。超濾膜隻允（yǔn）許溶液中的溶劑（如水分子）、無機鹽（yán）及小分子有機物透過，而（ér）將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質和微生物等（děng）大（dà）分子（zǐ）物質截（jié）留，從（cóng）而達到淨化和分離的目的。

       超濾過濾孔徑和截留分（fèn）子量的範（fàn）圍一直以來定義較為模糊，一般認為超（chāo）濾膜的過濾孔徑為0.001-0.1微米，截留分子量（Molecular weigh cut-off, MWCO）為1,000-1,000,000 Dalton。嚴格意義上來（lái）說超濾膜的過濾孔徑為0.001-0.01微米，截留分子量為1,000-300,000 Dalton。若過濾孔徑大於0.01微米，或截留分子量（liàng）大於300,000 Dalton的微孔膜就應該定義（yì）為微濾（lǜ）膜或精（jīng）濾膜。

       2、超濾膜的應用

       超濾膜的應用範圍極其廣泛，基本上涉及過濾的行業都可以用到過濾設備，基本過濾的（de）行業如下（xià）：

       純水與超純（chún）水製備工藝中作為（wéi）反滲透預處理以及超純水的終端處理；工業用水中（zhōng）用於分離細菌（jun1）、熱源、膠體、懸浮（fú）雜質及大分子有機物；飲用水、礦泉水淨化；發酵、酶製劑工業、製藥工（gōng）業的濃縮、純化與澄清；果汁濃縮、分離（lí）；大豆、乳品、製糖工業、酒類、茶汁、醋等的分離、濃縮（suō）與澄清；工業廢水（shuǐ）與生（shēng）活汙（wū）水的淨（jìng）化和回收；電泳漆的回收。

       超濾（lǜ）膜分離可取代傳統工藝中（zhōng）的自（zì）然沉降，板框過濾，真空轉鼓（gǔ），離心分離，溶媒萃取，樹脂提純，活性炭脫色等（děng）工藝過（guò）程。該過程為常溫（wēn）操作，無相（xiàng）態變化，不產生二次汙染（rǎn）。

       三、納濾（NF）膜技術


       1、納濾（NF）原理

       納濾（lǜ）（NF）是一（yī）種新型分子級膜分離技術，是目前*膜（mó）分離領域研究的熱點之一。NF膜孔徑在1nm以上，一般在1-2nm；對溶質的截留性能介於RO與UF膜（mó）之間（jiān）；RO膜幾（jǐ）乎對所有的溶質都（dōu）有（yǒu）很高的脫除率，但NF膜隻對特定的溶質具（jù）有高脫除率。NF膜能（néng）夠去除二價、三價（jià）離子（zǐ），Mn≥200的有機物，以及微生物（wù）、膠體、熱源、病毒等。

       納濾膜的一個很大特征是膜本體帶有電荷，這是它（tā）在很低壓力下（僅0.5MPa）仍具有較高脫鹽性（xìng）能和截留分子量為數百的膜也可脫除無機（jī）鹽的重要原因，也是NF運行成本較低（dī）的主要原因。

       NF適合各種含鹽水源，水利用率一般為75%~85%，海水淡化（huà）時在30%~50%，沒有酸堿廢水排放。

       2、納濾膜在水處理中的應用

       （1）納濾膜在飲用水中（zhōng）的應用（yòng）：納濾操作壓力小，是飲用水（shuǐ）製備和深度淨化的*選工藝。

       目前，大（dà）多數城（chéng）市的給水水源均受到不同程度的汙染，而自來水廠的常規處理工藝對水（shuǐ）中有機物去（qù）除（chú）率不高，當采用氯殺（shā）菌消（xiāo）毒（dú）時，氯又會與水中（zhōng）的有機物會生成鹵代副產物。Peltier等4年的跟蹤研究表明：采用納濾係統後水中的DOC降低到平（píng）均0.7mgC/L，出水（shuǐ）餘氯的含量（liàng）由0.35mg/L降到0.1mg/L，*終網（wǎng）線中（zhōng）三鹵甲烷（THMs）的形成比未采用納濾係統（tǒng）時減少了50%。另外，由於生物降解型溶解有機碳（BCOD）的減（jiǎn）少，改進了產水的（de）生物穩定性。

       納濾技術能夠去（qù）除絕大部分的Ca、Mg等離子，因此脫鹽是（shì）納濾（lǜ）技術應用*多的領域。膜法（fǎ）水處理技術在投資、操作和維修及價（jià）格等（děng）方麵與常規的石灰軟化和（hé）離子交換過程相近，但具有無（wú）汙（wū）泥、不需再生、完全除去（qù）懸浮（fú）物和（hé）有機物、操（cāo）作簡便（biàn）和占（zhàn）地省等優（yōu）點，應用實例較多。納濾可以直接用於地下水、地（dì）表水和（hé）廢水的軟化，還可以作為反滲透、太陽能光伏脫鹽裝置等的預處理。

       （2）納濾膜在海水淡化中（zhōng）的應用：海水淡化是指將含鹽量為35000mg/L的海水淡化至500mg/L以下的飲用水。

       （3）納濾膜在廢水（shuǐ）處（chù）理中的應用：

       ①生活汙水：生活汙水一般用生物降解/化學氧化法結合處理，但氧化劑的用量太大，殘留（liú）物多，超（chāo）濾出水水質可達到回用至賓館廁所衝洗、綠化等環節的用水要求，納濾出水水質可達到生活飲用水衛（wèi）生標（biāo）準(GB5749.85)，可以（yǐ）回用至賓館洗衣、洗浴等用水要求更高的環節（jiē）。

       ②紡織、印染廢水（shuǐ）：紡織廢水（shuǐ）中含有的染料很難用生物的方法去除，而酸性、活性、直接和分（fèn）散染料水溶（róng）液的濃度、壓力、總溶解性固體和無機鹽含量（liàng）等對納濾膜截留性能都有可能造成影響。

       ③製（zhì）革廢水（shuǐ）：製革廢水含有（yǒu）高濃度的有（yǒu）機物、硫（liú）酸鹽和氯化（huà）物（wù），酸洗工序的廢液電（diàn）導值達到75mS/cm。

       ④電鍍廢水：電鍍工廠往往產生大量廢液，盡管采取酸化、化學無害化、沉降和分（fèn）離汙泥等複雜處理步驟，產水含鹽量高，不能重新回用。

       ⑤造紙廢水：在（zài）紙漿（jiāng）和造紙業中，勻漿、漂白和造紙等工（gōng）序都需要大量的水。實現水係統的(半)密閉循環是紙漿廠、造紙廠節（jiē）約水（shuǐ）資源降低排（pái）放（fàng）量的*佳途徑（jìng）。傳統活性汙泥法的產水中還含有部分有（yǒu）色化合物、微生物、抗體和少量的生物分解物，懸浮固體等，僅能被用於製造包裝紙，不能用於更高級別紙的生產。另外，該（gāi）法不能（néng）減少無機（jī）鹽的含量。

       四、反滲透（RO）膜技術


       1、反滲透(RO)的原理

       反滲透是一種以壓力為推動力的膜分離過（guò）程在使用中為產生反滲透壓需用水泵給含鹽水溶液或（huò）廢水施加壓力以克服自然滲透壓及膜的阻力使水透過反滲透膜，將水中溶解鹽或汙染雜質阻止在反滲透膜的另一（yī）側。

       2、反滲透膜在水處理（lǐ）中的應用

       （1）在水（shuǐ）處理方麵的常規應用

       水是人們賴以生存和進行生產活動必（bì）不可（kě）少的物質條（tiáo）件。由於淡水資源日益缺乏（fá），*上反滲透水處理裝置的（de）能力已（yǐ）達到每（měi）天數百萬噸。

       （2）在城市汙水方麵的應（yīng）用

       目前，反滲透膜在城市汙水深度處理方麵的（de）應用尤其是（shì）汙水處理（lǐ）廠二級出（chū）水回用及（jí）中水回用等，已受到高度（dù）重視。

       （3）在重金屬廢水處（chù）理方麵的應用

       含重金屬離子廢水的（de）常規處理方法都隻是一種（zhǒng）汙染轉移，即將廢水中溶解的重金屬轉化成沉澱或更（gèng）加易於處理的形式，其*終處置常常是進（jìn）行（háng）填埋，而重金屬對地下（xià）水（shuǐ）和地表水環境造成二次汙（wū）染的危害依然長期存在。

       （4）在（zài）含油廢水（shuǐ）方麵的應用

       含油廢水是（shì）一種量大麵廣的工業廢水，若直接（jiē）排入水體，會在水體表層產生油膜阻礙氧氣溶入（rù）水中從而致使（shǐ）水中缺氧、生物死（sǐ）亡、發出惡臭（chòu），嚴重汙染（rǎn）生態環境，利用膜處理（lǐ）技術，油田采出水處理到鍋爐用水水（shuǐ）質，於是（shì）處理後的水回用於電站鍋（guō）爐給水。

       五、滲（shèn）析膜技術

       1、各種滲（shèn）析膜技術原理

       （1）滲析：滲析(Dialysis，簡稱D)是溶質在自身的濃度梯度作用下，從膜的上遊傳向膜（mó）的下遊的過程。

       滲（shèn）析是*早被發（fā）現並研究的膜分離技術，但因為受（shòu）到本身體（tǐ）係的限製，滲析過（guò）程（chéng）進行（háng）緩慢，效（xiào）率低下，滲析過程的（de）選擇性不高（gāo），因此滲析過程主（zhǔ）要用於脫除含有多種溶（róng）質溶（róng）液中的低分子量（liàng）組分，如血液（yè）滲析（xī），即以滲析膜代替腎（shèn）來去除尿素（sù）、肌酸酐、磷酸鹽和尿酸等有毒（dú）的低分子量組分，以緩解腎衰竭和尿毒症患者的（de）病情。

       （2）電滲析：電滲析(Electrodialysis，簡（jiǎn）稱ED)是在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用離子（zǐ）交（jiāo）換膜（mó）對溶（róng）液（yè）中的陰陽離子的選擇性，把電（diàn）解質從（cóng）溶液中分離出來（lái），從（cóng）而實現溶液的濃縮、淡化、精製和提純。

       （3）倒極電滲析(EDR)：倒極電滲析就是根據（jù）ED原理，每隔（gé）一定時間(一般為15～20min)，正負電（diàn）極極性相互倒換，能自動（dòng）清洗離子交換膜和（hé）電極表麵形成的汙垢（gòu），以確保離子交換膜工作效率的長期穩定及（jí）淡水的水（shuǐ）質水量。在20世紀80年代後期，倒極電滲析器的使（shǐ）用（yòng），大大（dà）提高了電滲析操作電流和水回收率，延長了運行周期。EDR在廢水處理方麵尤其有獨到之處，其濃水循環、水回收率*高可達95%。

       （4）液膜電滲析(EDLM)：液膜電滲析是用具有相同功能的液態膜代替固態離（lí）子交換膜，其實驗模型就是用半透玻璃紙（zhǐ）將（jiāng）液膜溶液包製成薄層狀的隔板，然後裝入電滲（shèn）析器中（zhōng）運行（háng）。利用（yòng）萃取劑作液膜電滲析的液（yè）態膜，可能為（wéi）濃縮和提取貴金屬、重金屬、稀有金屬等找到高效的分離方法，因為尋找對某種（zhǒng）形式離子具（jù）有特殊選擇（zé）性的膜（mó）與提高電滲析的提取效率有關。提高（gāo）電滲析的分離效率，直接與液膜結合（hé）起來是很有發展前（qián）途的。例如，固體離子交換膜對鉑族金屬(鋨（é）、釕等)的鹽溶液進行電滲析時，會在膜上形成金屬二氧化物沉澱，這將引起膜的過早損耗，並破壞整個工藝過程，應用液膜則無此弊（bì）端。

       （5）填（tián）充床電滲析(EDI)：填充床電滲析(EDI)是將電滲（shèn）析與離子交（jiāo）換法結合起來的一種新型水處理方法，它的*大特（tè）點是利用水解離產生的H+和OH-自動再生填充在電滲析器淡水室中的混（hún）床離子交換樹脂，從而實現了持（chí）續深度脫鹽。它集中了電滲析（xī）和（hé）離子交換法的優點（diǎn），提高了極限（xiàn）電流密度和電流效（xiào）率（lǜ）。填充床電滲析技術（shù）具有高度先進性和實用性，在電子、醫藥、能源（yuán）等領域具有廣闊的應用（yòng）前景，可望成為（wéi）純水製造的（de）主流技（jì）術。

       （6）雙極性膜電滲析(EDMB)：雙極膜是一種新型離子交換複合膜，它（tā）一般（bān）由（yóu）層壓在（zài）一起的陽離子交（jiāo）換膜組成，通過膜的水分子即刻分解成H+和OH-，可作為H+和OH-的供應源。雙極性膜電滲析突出的優點是過程簡（jiǎn）單，能（néng）效（xiào）高，廢物排放少。目前雙極性膜電滲析工藝的主要應用領域在酸堿製備。例（lì）如，用（yòng）雙極性膜和（hé）陽膜配成的二室膜可以（yǐ）實（shí）現有機酸鹽(葡萄糖酸鈉、古龍酸鈉（nà）等)的轉化，同時得到堿(NaOH)，但濃（nóng）度(酸*大濃度2mol·L-1，堿*大濃度6mol·L-1)和純度兩方麵都受到限製。現在開發的應用領域（yù）還有廢氣脫硫、離子交換樹脂再生、鉀鈉的無機過程等。

       （7）無極水（shuǐ）電滲析：無極水電（diàn）滲析是傳統電滲析的一種改進形式，它的（de）主要特點是除去了傳統電滲析的極室和（hé）極水。例如在裝置的電極緊貼一層或多層離子交換膜，它們在電氣上都是（shì）相互聯接的，這樣既可以防止金屬離子進入離子（zǐ）交換膜，同時又（yòu）防止（zhǐ）極（jí）板結垢，延長電極的使用壽命。由於取消了極室，無極水（shuǐ）排放（fàng），大（dà）大提高了原水的利用率。無（wú）極水電滲析於1991年問世，在應用過程中技術不斷改善，現裝置在運行方式上（shàng）多采用頻繁倒極的（de）形式。目前,無極水全自動控製電滲析器已在國內20個省、市使用，近來（lái）還遠銷東南亞。

       2、滲析（xī）膜的應用

       （1）工業廢水處（chù）理

       電滲析可用（yòng）於電鍍廢水、重金屬廢水等的（de）處理，提取廢水（shuǐ）中的金屬離子等，既能回收利（lì）用水和（hé）有用資源，又減少了汙染（rǎn）排放（fàng）。萬詩（shī）貴等自製離子膜電解槽研（yán）究了銅生產過程中鈍化（huà）液處理的可行性，結果發現（xiàn），不僅可以回收其中的銅和鋅，而且將Cr3+氧（yǎng）化成Cr6+，再生了鈍化液。電滲析法與（yǔ）離子交換法結合從酸（suān）洗廢液中回收重金屬和酸的工藝已在工業上應用。

       （2）飲用水及過程水處（chù）理

       我國在（zài）西南地區采用電滲析法將鹽泉鹵水製鹽，使NaCl的含量穩定提高到120g/L，與原來采用的單（dān）純熬鹽法相（xiàng）比，產量（liàng）增加而成本降低。

       （3）食品工業

       在白酒生產中把握質（zhì）量*關鍵的一環是勾兌（duì），而勾兌用水的質量是很重要的，它不僅影響白酒的內在質量，還影響白酒（jiǔ）的外（wài）觀（guān）質（zhì）量，使用電滲析法處量勾兌用水，可使水質明顯（xiǎn）改善，達到*標準。

       （4）生化行業

       采用高性能離子交換（huàn）膜，應用電滲析脫鹽法，分離（lí）提純N-乙酰-L-半胱氨酸，取得了（le）較為（wéi）滿意的效果（guǒ）。根據雙極性膜電（diàn）滲析係統的特（tè）點，即雙極性膜的陽膜析（xī）出（chū）H+，陰膜析出OH－，可以把雙極（jí）性膜電滲析技術應用於大豆蛋白質的分離，其有有很多優點（diǎn）：整個生產過程不需要添（tiān）加酸和堿，資源（yuán）可以循環利用，耗水少，分離出的蛋白質中鹽含（hán）量明（míng）顯減少。

       六、正滲透(FO)技術

       1、正滲透(FO)的原理（lǐ）

       用（yòng）隻能透過溶劑而不能透過溶質分子的半透膜將溶（róng）劑（jì）和（hé）溶液隔開，溶劑分子將在滲透壓的作用下（xià）自發地從溶劑側（cè）透過膜進入溶液側，這就是滲透現（xiàn）象，也即所謂的（de）“正向滲透”。

       2、正滲透膜在水處理中的（de）應用（yòng）

       （1）廢水處理（lǐ）

       關於FO在廢水領域（yù）的應用在許多（duō）文獻中均有報道，主要包括（kuò）早期高濃度工業廢水的濃縮、垃圾滲濾液的（de）處理、生活汙水的處理、市政汙水處理廠（chǎng）汙泥厭氧消解液的濃縮和空（kōng）間站上直接將汙水處理成飲用水的生命支持係統（tǒng）等。雖然這些研究（jiū）中（zhōng）FO過程不是終端工藝，但其（qí）在（zài）預處理階段具（jù）有很高的脫鹽性能。

       近年來隨著FO工藝的（de）不斷發展，引起了很多（duō）學者的關注，將其與傳統（tǒng）的膜分離技（jì）術相結（jié）合，更是近幾年的研究熱點。

       （2）水質深度淨化

       隨著中水回用技術的發展，FO在飲用水淨化方麵目前應用（yòng）*成功的應（yīng）屬在空間站中將產生的生活汙水直接處理成飲用水（shuǐ）。

       （3）海水淡化

       在FO係統中，與RO相似，原料液中的水分子（zǐ）通過（guò）半透膜滲透到膜（mó）的滲透側，將鹽溶液截留在（zài）膜的另一側。因此用FO作為海水淡化（huà）工（gōng）藝和方法一直是研究人員研究的重點，目前（qián）已有不少專利。