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膜技術(shù)的典型應(yīng)用
膜分離是利用天然或人工制備的、具有選擇透過(guò)性能的薄膜對(duì)雙組分或多組分液體或氣體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純或富集。物質(zhì)選擇透過(guò)膜的能力可分為兩類:一種是借助外界能量,物質(zhì)由低位向高位流動(dòng);另一種是以化學(xué)位差為推動(dòng)力,物質(zhì)發(fā)生由高位向低位的流動(dòng)。表1列出了已發(fā)展起來(lái)的主要膜分離過(guò)程的推動(dòng)力和分離機(jī)理;表2列出了一些工業(yè)過(guò)程中的部分應(yīng)用:
表1 膜分離過(guò)程的特性
過(guò) 程 | 主要功能 | 推動(dòng)力 | 分離機(jī)理 |
反滲透(RO) Reverse Osmosis | 水溶液中溶解鹽類的脫除 | 壓 力 差 (1~10)MPa | 溶解擴(kuò)散 |
納濾(NF) Nanofiltration | 不同分子量組分間的分離 | 壓 力 差 (0.5~2)MPa | 溶解擴(kuò)散+篩分 |
超濾(UF) Ultrafiltration | 濾除(5~100)nm的顆粒 | 壓 力 差 (0.1~1)MPa | 篩 分 |
微濾(MF) Microfiltration | 濾除≥50nm的顆粒 | 壓 力 差 (0.1~0.5)MPa | 篩 分 |
電滲析(ED) Electrodialysis | 水溶液中酸、堿、鹽的脫除 | 電 位 差 | 離子荷電 |
氣體分離(GP) GasPermeation | 混合氣體的分離 | 分 壓 差 (0.1~15)MPa | 溶解擴(kuò)散 |
滲透汽化(PV) Pervaporation | 水-有機(jī)物的分離 | 分 壓 差 (0.1~100)MPa | 溶解擴(kuò)散 |
表2 膜分離過(guò)程的應(yīng)用舉例
膜過(guò)程 | 應(yīng)用舉例 |
反滲透 | 海水和咸堿水的淡化;醫(yī)藥、鍋爐用水和超純水制造;污水處理和再生利用;工業(yè)廢水凈化和有效成份的回收;食品工業(yè)中間體的濃縮、氨基酸的制備;飲料和酒類濃縮等 |
超濾 | 工業(yè)膠體的回收和濃縮;水溶性聚合物的濃縮;染料活性劑的精制;油脂的精制;含油廢水的油水分離;溶液的脫油;人工血液制造;蛋白質(zhì)、疫苗、酶等的濃縮與分離;城市中水的凈化;牛奶和農(nóng)產(chǎn)品的深加工等 |
微濾 | 各類水系溶液的澄清;乳化油水的分離;發(fā)酵產(chǎn)品的菌體分離和濃縮;空氣過(guò)濾和凈化;血液過(guò)濾和血獎(jiǎng)分離;大輸液和注射液的除菌;水源凈化;酒類的澄清和除菌等 |
納濾 | 水質(zhì)軟化;飲用水凈化;廢水處理;染料濃縮、脫鹽和成份回收;抗生素等藥物的濃縮;多肽的濃縮和制備;蛋白質(zhì)的脫鹽與濃縮;蛋白質(zhì)的回收;多糖的分級(jí)和濃縮; 血液凈化;藥品的提純等 |
氣體分離 | 富氧制備;氫氣制備;氫和一氧化碳分離;燃料氣體和工業(yè)氣體中二氧化碳脫除;混合氣體篩分;氣體除濕等 |
滲透汽化 | 無(wú)水乙醇制備;異丙醇脫水;丙酮脫水;低酒精飲料;有機(jī)混合物分離;天然氣脫硫等 |