膜分離是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起的一門分離技術(shù)，膜分離主要包括分離、濃縮、純化和精制等功能且操作簡(jiǎn)單、易于操作，因些目前膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于供水、制藥、食品、環(huán)保、廢品回收、水的淡化等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過(guò)半透膜時(shí)，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或?yàn)V膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜等。

1、什么是微濾、超濾、納濾?

微濾是一種精密過(guò)濾技術(shù)，利用孔徑為0.1～1.5μm的濾膜對(duì)水進(jìn)行過(guò)濾，英文是Micro-porous Filration，簡(jiǎn)稱MF。微濾是一種低壓膜濾，進(jìn)水壓力一般小于0.2MPa，過(guò)濾精度介于常規(guī)過(guò)濾和超濾之間，可分離水中直徑為0.03～15μm的組分，能去除水中的顆粒物、濁度、細(xì)菌、病毒、藻類等。

超濾是以壓力為推動(dòng)力，利用孔徑為0.01-0.1μm的濾膜對(duì)水進(jìn)行過(guò)濾的方法，英文是Ultra-Filtration，簡(jiǎn)稱UF。操作壓力在0.5MPa以下，過(guò)濾精度介于納濾和超濾之間，可分離水中直徑為0.005～10μm、分子量大于500的大分子化合物和膠體，能有效去除水中的懸浮物、膠體、細(xì)菌、病毒和部分有機(jī)物。

納濾英文是Nanometer-Filtration，簡(jiǎn)稱NF，其過(guò)濾精度介于反滲透和超濾之間，早期又稱松散反滲透(Loose RO)，操作壓力為3MPa以下。納濾膜早期又稱軟化膜，對(duì)鈣、鎂離子具有很高的去除率，能有效去除水中分子量在200以上、分子大小約1nm的可溶性組分。

2、什么是膜通量?什么是膜分離法的回收率?

膜通量又稱膜的透水量，指在正常工作條件下，通過(guò)單位膜面積的產(chǎn)水量，單位是m3/( m2˙h)或m3/(m2.d)。膜分離法的回收率是供水通過(guò)膜分離后的轉(zhuǎn)化率，即透過(guò)水量占供水量的百分率。膜通量及回收率與膜的厚度、孔隙度等物理特性有關(guān)，還與膜的工作環(huán)境如水溫、膜兩側(cè)的壓力差(或電位差)、原水的濃度等有關(guān)。選定某一種膜后，膜的物理特性不變時(shí)，膜通量和回收率只與膜的工作環(huán)境有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，提高水溫和加大壓力差可以提高膜通量和回收率，而進(jìn)水濃度的升高會(huì)使膜通量和回收率下降。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，膜的孔隙就會(huì)逐浙被雜物堵塞，在同樣壓力及同樣水質(zhì)條件下的膜通量和回收率就會(huì)下降。此時(shí)需要對(duì)膜進(jìn)行清洗，以恢復(fù)其原有的膜通量值和回收率，如果即使經(jīng)過(guò)清洗，膜通量和回收率仍舊和理想值存在較大差距，就必須更換膜件了。

3、過(guò)濾膜的清洗方法有哪些

膜分離裝置在運(yùn)行過(guò)程中，較常見(jiàn)而且較為嚴(yán)重的問(wèn)題是由于膜被污染或堵塞而使得透水量下降的問(wèn)題，因此膜的清洗及其清洗工藝是膜分離法的重要環(huán)節(jié)，清洗對(duì)延長(zhǎng)膜的使用壽命和恢復(fù)膜的水通量等分離性能有直接關(guān)系，當(dāng)膜的透過(guò)水量或出水水質(zhì)明顯下降或膜裝置進(jìn)出口壓力差超過(guò)0.05MPa時(shí)，必須對(duì)膜段進(jìn)行清洗。

膜的清洗方法主要有物理法和化學(xué)法兩大類。具體操作中應(yīng)當(dāng)根據(jù)組件的構(gòu)型、膜材質(zhì)、污染物的類型及污染的程度選清洗方法。

物理清洗法是利用機(jī)械力量剝離膜表面的污染物，在清洗過(guò)程中不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。具體方法主要有水力沖洗、氣水混合沖洗、逆流清洗、熱水沖洗等。水力清洗是利用膜濃縮水側(cè)減壓后形成的高流速膜表而上積存的松軟雜質(zhì)。氣水混合清洗是在膜濃縮水側(cè)同時(shí)通人壓縮空氣和水流，借助于氣、水與膜面發(fā)生的剪切作用而將膜表面雜質(zhì)清洗下來(lái)。逆流清洗主要用于中空纖維膜的清洗，具體做法是將反向壓力施加于支撐層，引起膜透過(guò)液的反向流動(dòng)，以松動(dòng)和去除膜進(jìn)料側(cè)表面的污染物。

化學(xué)清洗法是利用某種化學(xué)藥劑與膜面的有害雜質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而達(dá)到清洗膜的目的。應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的污染物采用不同的化學(xué)藥劑，化學(xué)藥劑的選擇必須考慮到兩點(diǎn)：一是清洗劑必須對(duì)污染物有很好的溶解和分解能力，二是清洗劑不能污染和損傷膜面。因此，要根據(jù)不同的污染物確定其清洗工藝，同時(shí)工作溫度及其膜對(duì)清洗劑本考慮膜所允許使用的pH值范圍、身的化學(xué)穩(wěn)定性。

4、清洗過(guò)濾膜的常用化學(xué)清洗法有哪些?

(1)酸洗法。酸洗法對(duì)去除鈣類沉積物、金屬氫氧化物及無(wú)機(jī)膠質(zhì)沉積物等無(wú)機(jī)雜質(zhì)效果較好。具體做法是利用酸液循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h，常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等，酸溶液的pH值根據(jù)膜材質(zhì)而定。比如清洗醋酸纖維素膜，酸液的pH值在3～4，而清洗其它膜時(shí)，酸液的pH值可以在1～2。

(2)堿洗法。堿洗法對(duì)去除油脂及其它有機(jī)雜質(zhì)效果較好、具體做法是利用堿液循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h，常用的堿有氫氧化鈉和氫氧化鉀，堿溶液的pH值也要根據(jù)膜材質(zhì)而定。比如清洗醋酸纖維素膜，堿液的pH值在8左右，而清洗其它耐腐蝕廖時(shí)，堿液的pH值可以在12左右。

(3)氧化法。氧化法對(duì)去除油脂及其它有機(jī)雜質(zhì)效果較好，而且可以同時(shí)起到殺滅細(xì)菌的作用，具體做法是利用氧化劑溶液循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h、常用的氧化劑是1%～2%的過(guò)氧化氫溶液或者500～1000mg/L的次氯酸鈉水溶液或二氧化氯溶液。

(4)洗滌劑法。洗滌劑法對(duì)去除油脂、蛋白質(zhì)、多糖及其它有機(jī)雜質(zhì)效果較好。具體做法是利用0.5%～1.5%的含蛋白酶或陰離子表面活性劑的洗滌劑循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h。

膜分離技術(shù)應(yīng)用實(shí)例