一、概述

膜是一层薄的阻挡层，在外界能量作用下，凭借各组分在膜中传质的选择性差异，对多组分的流体物质进行分离、分级、提纯和富集的方法。

1、膜的定义

膜是一种起分子级分离过滤作用的介质，当溶液或混和气体与膜接触时，在压力下，或电场作用下，或温差作用下，某些物质可以透过膜，而另些物质则被选择性的拦截，从而使溶液中不同组分，或混和气体的不同组分被分离，这种分离是分子级的分离。

一种最通用的广义定义是“膜”为两相之间的一个不连续区间。因而膜可为气相、液相和固相，或是他们的组合。简单的说，膜是分隔开两种流体的一个薄的阻挡层。描述膜传递速率的膜性能是膜的渗透性。

以常见的超滤过程为例，分离机理主要为筛分：膜表面有微孔，流体流经膜一侧的表面时，部分较小的分子随部分溶剂穿过膜到达另一侧，形成透析液，而大分子则被截留在原来的一侧，形成截留液，从而达到了将大分子溶质与小分子溶质及溶剂分离开的目的。

形象地说，膜就像一张筛网，可以拦下大的、透过小的。但这张筛网与众不同的是它的孔径很小，进行的是大小分子的分离。我们只要选择合适孔径的膜，就可以进行所需的分子级分离。

2、膜分离技术的定义

把上述的膜制成适合工业使用的构型，与驱动设备（压力泵、或电场、或加热器、或真空泵） 、阀门、仪表和管道联成设备。在一定的工艺条件下操作，就可以来分离水溶液或混和气体。透过膜的组分被称为透过流分。这种分离技术被称为膜分离技术。

3、膜的种类

分离膜包括：反渗透膜（0. 0001～0. 001μm） ，纳滤膜（0. 001 ～ 0. 01μm）超滤膜（0. 01 ～ 0. 1μm） 微滤膜（0. 1～10μm）、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理，不同的设备，有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物，或无机材料，或液体制成，其结构可以是均质或非均质的，多孔或无孔的，固体的或液体的，荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ，厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能，需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题，也是各公司严格保密的核心技术。

4、按微观结构分：

对称膜、不对称膜、复合膜、多层复合膜等。

5、按宏观结构分：

平板膜、卷式膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维等。

无论在实验室或工业规模的生产中，膜都被制成一定形式的组件作为膜分离装置的分离单元。在工业上应用并实现商品化的膜组件主要有平板型、圆管型、螺旋卷型和中空纤维型，相应的膜的几何形状分为平板式、管式、毛细管式和中空纤维式。后三种皆为管状膜，它们的差别主要是直径不同：直径>10mm的为管式膜；直径在0.5～10mm之间的是毛细管式膜；直径<0.5mm的为中空纤维膜。管状膜直径越小则单位体积里的膜面积越大。

二、膜及膜过程的分类

膜分离过程常用的是以压差为动力的液体分离膜。依据膜孔径和截留特性的不同，可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。

三、膜过滤方式

传统过滤方式为死端过滤：料液一进一出，因滤材表面被堵塞，而导致过滤速度迅速减少。

膜系统大多采用错流过滤：流体一进二出，流动方向与膜表面平行，削薄膜面的浓差极化层、减少过滤阻力，膜面不易堵塞，过滤速度较快。

四、膜系统组成

目前常见的膜分离过程以压差为驱动力、以错流过滤方式进行，可在常温下进行分子级的过滤分离，是一种物理过程，其间不发生相变。动力由泵提供，流经膜表面时，部分较小的分子透过膜，而大分子被截留。

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