一、膜分离技术
    膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
    膜可以是固相、液相、甚至是气相的。用各种xx或人工材料制造出来的膜品种繁多，在物理、化学、生物性质上呈现出各种各样的特性。
    大多数人会认为，膜离我们的生活非常遥远。其实不然，膜分离技术非常贴近我们的日常生活。如水、果汁、牛奶、保健品、中药、茶食品、饮料、调味品等我们随时可能接触到的，都会用到膜分离技术。
    随着国民经济的迅速发展，膜分离技术的应用领域不但会越来越广泛，而且其会被越来越多的人认识和接受。据初步统计，2001年全世界膜和膜组件的销售额已接近80亿美圆，成套设备和膜工程的市场则已达到数百亿美圆，而且每年还在以10%~20%的幅度递增，显示出这一新兴产业的广阔前景。
二、膜分离技术发展史、现状及展望
（一）发展史
    膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的，但我们人类对它的认识、利用、模拟直至现在人工合成的历史过程却是漫长而曲折的。我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。60年代进入开创阶段。1965年着手反渗透的探索，1967年开始的全国海水淡化会战，大大促进了我国膜科技的发展。70年代进入开发阶段。这时期，微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来，80年代跨入了推广应用阶段。80年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。
（二）现状
    随着我国膜科学技术的发展，相应的学术、技术团体也相继成立。她们的成立为规范膜行业的标准、促进膜行业的发展起着举足轻重的作用。
半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变，成为一项高效节能的新型分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用。
    由于膜分离技术本身具有的优越性能，故膜过程现在已经得到世界各国的普遍重视。在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为二十一世纪工业技术改造中的一项极为重要的新技术。曾有专家指出：谁掌握了膜技术谁就掌握了化学工业的明天。
     80年代以来我国膜技术跨入应用阶段，同时也是新膜过程的开发阶段。在这一时期，膜技术在食品加工、海水淡化、纯水、超纯水制备、医药、生物、环保等领域得到了较大规模的开发和应用。并且，在这一时期，xxxx科技攻关项目和自然科学基金中也都有了膜的课题。
    目前，这一潜力巨大的新兴行业正在以蓬勃的激情挑战市场，为众多的企业带来了较为显著的经济效益、社会效益和环境效益。
（三）展望
    当前，膜分离技术已获得巨大的进展，但它毕竟还是处于上升发展阶段，还有许多工作要我们去做。21世纪的膜科学与技术将进一步改进、完善已有的膜过程，不断探索和开拓新的过程与材料，并不断扩充原有的应用领域，使膜技术发挥发挥更大的作用。
展望之一：
我们要致力于将新兴的膜分离技术与传统的工艺技术有机的结合起来，不断将膜技术的研究成果从实验室推向产业化应用。
展望之二：
我们要致力于研究新的膜材料，开发研究新的聚合膜材料。
  展望之三：
我们要致力于研究开发新的成膜工艺，进一步制备超薄、高度均匀、无缺陷的非对称膜皮层技术与工艺。
  展望之四：
我们要致力于将无机膜的发展推向前。无机膜由于拥有其他聚合物膜所无法具有的一些优点，如：无机膜具有耐酸、碱、耐有机溶剂，化学稳定性好，机械强度大，抗微生物污染能力强，耐高温，孔径分布窄，分离效率高等，而受到学术界和工业化应用越来越多的重视。在以后的发展过程中，研究无机膜的新材料、新工艺是必然的趋势。
  展望之五：
无论在学术上还是工业化应用当中，微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、气体分离、渗透汽化等课题的研究都将是重中之重。
三、膜分离技术特点
    膜分离过程是一个高效、环保的分离过程，它是多学科交叉的高新技术，它在物理、化学和生物性质上可呈现出各种各样的特性，具有较多的优势。
与传统的分离技术如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等相比，膜分离技术具有以下特点。
※ 高效的分离过程
※ 低能耗
※ 接近室温的工作温度
※ 品质稳定性好
※ 连续化操作
※ 灵活性强
※ 纯物理过程
※ 环保
※ ……
四、膜分离过程的基本特性
    膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离子交换、离心分离、溶媒抽提、静电除尘、袋式过滤、吸附/再生、絮凝/共聚、倾析/沉淀、蒸发、结晶等多种传统的分离与过滤方法。
五、常用的膜分离过程
（一）微滤
    鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、xx以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。
具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。
（二）超滤
    早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。
（三）纳滤              
    纳滤的主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业……
（四）反渗透
    由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在国民经济各个部门都得到了广泛的应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水
（五）其他常用膜分离过程
    除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。
六、无机膜专栏
（一）无机膜概述及其特点
    无机膜的发展始于20世纪40年代，至今发展已经历三个阶段。由于无机膜的优异性能和无机材料科学的发展，无机膜的应用领域日益扩大，将无机膜与催化反应过程结合而构成的膜催化反应过程被认为是催化学科的未来三大发展方向之一。因此无机膜的应用成为当前膜技术领域的一个研究开发热点。
    我国的无机膜研究始于20世纪80年代末，通过国家自然科学基金及各部委的支持，我国已能在实验室制备出无机微滤膜、超滤膜以及金属钯膜。
    进入九十年代，国家科技部对无机陶瓷微滤膜的工业化技术组织了科技攻关，推进了陶瓷微滤膜的工业化进程。
     2002年第七届国际无机膜大会在中国召开，标志着我国无机膜的研究与工业化应用已经进到国际{lx1}水平。
    无机膜是由无机材料加工而成，是一种固态膜，以无机材料科学为基础的无机膜具有聚合物分离膜所无法比拟的优点：
※ 孔径分布窄、分离效率高，过滤效果稳定。
※ 化学稳定性好，耐酸、碱、有机溶剂。
※ 耐高温，可用蒸气反冲再生和高温消毒灭菌。
※ 抗微生物污染能力强，适宜在生物医药领域应用。
※ 机械强度大，可高压反冲洗，再生能力强。
※ 无溶出物产生，不会产生二次污染，不会对分离物料产生负面影响。
※ 分离过程简单，能耗低，操作运转简便。
※ 膜使用寿命长。
※ ………………
（二）无机膜分类
   1、无机分离膜从表层结构上可以分为：致密膜和多孔膜两大类。应工业化生产的需要，目前，多孔陶瓷膜应用较为成熟和广泛。
   2、无机膜按照制膜材料，可以分为：陶瓷膜、金属膜、合金膜、高分子金属络和物膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。
   3、无机膜按照结构特点，可以分为：非担载膜（主要在实验室和科研工作中居多）和担载膜（主要应用于工业化生产居多） 。
（三）无机膜结构
    工业上应用推广极为成功的无机多孔分离膜元件，主要由三层结构构成：多孔载体、过渡层和活性分离层。
（四）无机膜元件、膜组件
   1、无机膜元件
    无机膜元件从微观角度来看，有对称和非对称两种结构。由于非对称膜元件具有处理效果稳定、机械强度高、高渗透通量等优势，因而，是目前工业化应用的主要形式。
    从几何外形来看，商业无机膜有多种形式：多通道、管式、平板式、蜂窝体等。鉴于工业化生产需要较大的过滤面积，且多通道膜元件采用的是错流过滤方式，不同于其他膜过滤形式，况且其具有安装简便、机械强度高、适合于工业化大生产应用等优点，因而多通道无机膜成为工业生产应用的主要产品。
   2、无机膜组件
    为了保证无机膜元件的正常使用，我们是要求将膜元件和膜外壳配套使用的，因此膜组件应运而生了。通常膜组件的形式按照装填膜元件的支数命名，非常简单明了。
无机膜的具体应用在是在分离和反应过程中以膜组件形式出现。无机膜组件是由1根、3根、7根、19根、37根或者是更多的根数的膜元件组成，这就根据具体使用者实际生产或者实验的要求而定了。一台无机膜设备通常包括很多膜组件。
（五）无机膜分离系统过滤方式
    无机膜分离系统包括膜组件、原料输送系统、压力流量测量控制系统等等。采用的主要是错流过滤方式，与终端过滤不同的是，错流过滤存在着渗透液和循环流体两股液体。
（六）无机膜应用领域
    膜分离技术以其节能效果显著、操作维护简便、控制简易而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代真空过滤、板框压滤、离子交换多种传统的分离与过滤方法。
    无机膜的应用主要涉及液相分离与净化，气体分离与净化和膜反应器三个方面。无机膜的工业化应用主要集中于液相分离领域，无机膜在液体分离方面的应用主要是微滤和超滤，其中使用最多的是陶瓷膜，占据了80%的市场。

七、下面简单介绍一下膜分离技术在水处理中的应用：

　　膜分离技术在城市污水深度处理中的应用

　　城市污水深度处理和回用开始于20世纪60年代。城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（RO）对它进行{zh1}的脱盐，脱COD、BOD以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。但由于某些主观原因，目前大多不直接用作饮用水。国外常将其注入地下蓄水层或淡水水库进行自然净化（通常需存放两年），也有用作工业冷却水，锅炉用水等非饮用目的。城市缺水制约着经济的发展，把城市的二级出水进行处理后再生回用是解决水源短缺的一条途径。二级排放液在进RO装置前需进行预处理，以使进水水质符合RO装置的使用要求。预处理的好坏是RO技术应用成败的关键。现在，RO前采用MF或UF预处理的深度水处理过程已成为非直接饮用水回用工程中城市废水处理的工业标准，国内外都在积极地采用膜技术大规模地把城市污水开发为新的水资源。我国采用“微絮凝纤维过滤+膜滤”对洗浴废水进行了研究，试验表明，此工艺具有出水稳定、占地面积小的特点。天津经济技术开发区污水处理厂引进挪威SBR序批式活性污泥法先进工艺，每天可提供10万吨二级生化处理出水作为水源，使污水深度处理后回用成为可能。我国的城市污水再生回用并不普及，膜技术在深度处理的应用相对也很少，今后我们还需在污水的再生回用和深度处理技术上进行研究。

　膜分离技术在工业废水处理中的应用

　　由于工业的发展，大量工业废水排入水体，这些工业废水，面广量大、危害深，大多含有不同浓度的化学物质，其中有些具有较高的经济价值，而有些则具有毒性，对人类环境有害。为保护环境不受污染，并回收有用物质，在工业废水排放之前必须进行净化处理，膜分离技术既能对工业废水进行有效的净化，又能回用其中的有用物质，同时还可节省能源。膜技术在处理电镀废水、造纸废水、重金属废水、含油废水和印染废水这五大类主要工业废水中都得到了广泛的应用。

膜分离技术在饮用水处理中的应用

　　随着人们生活水平的提高，对饮用水的水质要求也越来越高，加上传统工艺中的某些弊端，如加氯xx会使氯与水中的某些有机物反应生成新的危害巨大的三致（致癌、致突变、致畸变）化合物。膜技术用于饮用水处理是一个重大突破。水的净化与纯化是从水中去除悬浮物、xx、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等，在这方面，膜分离技术发挥了其独特的作用。膜分离中的微滤、超滤和纳滤所组成的水处理方法，对去除水中的微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，可有效去除水中的悬浮物、xx、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等杂质。符合饮用水水质不提高的要求。

　膜分离技术在海水淡化中的应用

　　我国是水资源大国，同时也是水资源贫国。海水作为水资源的重要组成部分，有效利用是解决我国水资源危机的重要措施之一。目前用于海水淡化的膜技术主要有反渗透、电渗透（ED）和膜蒸馏（MD）等。2002年，万吨级反渗透海水淡化及其组器技术产业化示范工程被列入国家高技术产业发展计划项目。海水淡化用发渗透膜的脱盐率高达99.6%.反渗透技术的出现和发展大大降低了海水淡化的成本，现在反渗透已成为海水淡化制取饮用水最经济的手段。电渗析技术可直接将海水淡化为饮用水，但其过程对不带电荷的物质，如有机物、胶体、xx、悬浮物等无脱除能力，并且能耗高，水回收率低。所以，由于反渗透海水淡化技术的出现，电渗析法海水淡化的比例正在逐渐降低。膜蒸馏技术具有很高的脱盐率，可达到99.7%以上，被用于小型海水淡化，对离子、胶体、大分子等不挥发组分和无法扩散透过膜的组分的截留可到{bfb}，并且具有设备简单，操作容易，膜使用寿命长，能耗低等优点。

　膜分离技术在苦咸水脱盐中的应用

　　我国西部省区严重缺水问题在中国这个缺水国家尤为突出，苦咸水淡化是解决我国西部省区缺水的一个有效途径。目前，用于苦咸水淡化的膜技术主要有：电渗析技术、反渗透技术、纳滤技术。我国西部油田几乎都用电渗析法制取生活饮用水。电渗析不能去除水中的有机物和xx，设备运行能耗大，这使其在苦咸水淡化工程的应用受到限制。苦咸水也可用一级反渗透装置脱盐制得饮用水。反渗透系统淡化苦咸水，其出水水质优于我国饮用水卫生标准。对含高氟、低矿化度苦咸水通过反渗透淡化，出水水质可达到我国饮用水卫生标准。反渗透法比电析法生产成本低，无污染，是苦咸水淡化最经济的方法。纳滤是一种低压反渗透技术，在较低的压力下具有较高的脱盐性能。对特定溶质，尤其是苦咸水的表征离子，具有很好的脱盐效果。对苦咸水较多的西部省区，纳滤将是制取优质饮用水的有效途径。

八、问题及展望

　　膜分离技术是21世纪最有发展潜力的高新技术之一，但还存在膜组件价格高与膜污染等问题。膜组件的价格高与膜污染制约了膜分离技术在废水处理中的广泛应用。虽然经过了40年的开拓与发展，目前我国的分离膜品种还很少，性能低，规格不全，且我国市场上采用的膜组器绝大部分都是从国外进口的，膜材料也都来自国外，应用的深度和广度与世界发达国家相比还有一定的距离。因此，我们必须奋起直追，加速发展我国膜工业。致力于将膜分离技术应用于更广阔的应用领域。要加强高性能膜和组器的开发，以期尽快代替进口的膜组器。若能利用xx物质或生物物质制备各种新型膜，则既经济又能xx二次污染的威胁。必须加强将膜处理技术与其它处理工艺相结合的研究，发挥各种技术的优势，形成废水处理的新工艺。可以预料，随着膜材料的改进和膜工艺的完善，在21世纪，我国膜工业和膜法水处理技术将会出现突飞猛进的发展，而应用也将会进入一个新的高潮，特别是在提高饮用水水质，海水及苦咸水淡化，工业纯水和高纯水制备，水污染控制，废水的回收再利用等方面将会得到更迅速更全面的发展。