1、 論文標題：膜分離技術在環境及生活中的應用成績批閱人2015-2016第二學期（課程考查論文）課程名稱：  現代分離方法與技術 論文標題： 膜分離技術在環境及生活中的應用 專業班級：  13應用化學（含職教師范） 學 號：     20134329 姓 名：     張小龍 考查時間:      2016年6月23 選題結構表達格式綜合總分批閱人目錄1.前言31.膜分離技術31.1膜的基本概念31.2膜的基本特性3 1.3膜分

2、離的基本原理32.膜分離法的分類43.膜分離技術的發展及特點43.1.1膜分離技術的發展43.1.2膜分離技術的特點44.膜分離技術在環境及生活中的一些應用54.1膜在環境上的應用54.1.1膜在大氣中的應用5 4.1.2膜在固體廢物中的應用54.1.3膜在廢水中的應用64.2膜在生活中的應用6 4.2.1膜在飲水中的應用6 4.2.2膜在啤酒無菌過濾中的應用6 4.2.3膜在除油煙上的應用65.膜分離技術的發展前景66.結論7參考文獻8 膜分離技術在環境及生活中的應用摘 要：膜分離技術( Membrane Separation Technologies)被公認為20世紀末至21世紀中期最有發

3、展前途的高新技術之一。隨著膜設備和技術的不斷發展和成熟，其在各行業中有著廣泛的應用。并以使海水淡化、燒堿生成、乳品加工等多種傳統的工藝生產面貌發生了根本性的改變。本文基于一系列文獻基礎上簡單介紹了膜分離技術的特性以及它在環境如大氣、水、廢液、有機物處理和生活等方面的應用。關鍵詞：膜分離技術；環境；生活；應用前言：膜分離技術是指用天然或人工合成的具有選擇透過性膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純和濃縮的邊緣學科高新技術1。由于膜分離技術具有節能、高效、簡單、造價低、無相變、可在常溫下連續操作等優點， 而且特別適合熱敏性物質的處理的特點，其應用已滲透到

4、人們生活和生產的各個方面，現已被廣泛應用于化工、環保、生物工程、醫藥和保健、食品和生化工程等行業2。雖然膜分離技術的應用在許多方面離產業化要求還有很長的距離，但是隨著新型膜材料的不斷開發、高效的強化膜過程分離技術研究的不斷深入, 膜分離技術應將得到更加廣泛的應用，其在未來是世界各國研究的熱點，它將在各個領域發揮更引人注目的作用?，F本文對膜分離技術的一些特點及其環境與生活方面的應用現狀進行綜述， 并且提出了膜分離技術的發展前景。1、 膜分離技術 1.1膜的基本概念 膜，是指在一種流體相內或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相，它把流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產生傳質作用。膜的厚

5、度在0.5mm以下，否則，就不稱為膜。1.2膜的基本特性 （1）不管膜多薄, 它必須有兩個界面，這兩個界面分別與兩側的流體相接觸。 （2）膜傳質有選擇性，它可以使流體相中的一種或幾種物質透過，而不允許其它物質透過。1.3膜分離的基本原理 現代膜分離技術分離的根本原理在于膜具有選擇透過性。膜分離法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純和富集的方法，可用于液相和氣相。對于液相分離，可用于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其他微粒的水溶液體系。例如以選擇性膜為分離介質，通過在膜兩邊施加一個推動力（如濃度差、壓力差或電位

6、差等）時，使原料側組分選擇性地透過膜，以達到分離提純的目的。通常膜原料側稱為膜上游，透過側稱為膜下游。2、膜分離法的分類 膜分離法通?？梢苑譃椋弘姖B析、反滲透、超濾、微濾、納濾、萃取。3、膜分離技術的發展及特點3.1膜分離技術的發展3 (1)50年代初，為從海水或苦咸水中獲取淡水，開始了反滲透膜的研究。真正意義上的分離膜出現在20世紀60年代。1961年，米切利斯（A. S. Michealis）等人用各種比例的酸性和堿性的高分子電介質混合物以水-丙酮-溴化鈉為溶劑，制成了可截留不同分子量的膜，這種膜是真正的超過濾膜。美國Amicon公司首先將這種膜商品化。 (2)1967年，DuPont公司

7、研制成功了以尼龍-66為主要組分的中空纖維反滲透膜組件。同一時期，丹麥DDS公司研制成功平板式反滲透膜組件。反滲透膜開始工業化。 (3)自上世紀60年代中期以來，膜分離技術真正實現了工業化。首先出現的分離膜是超過濾膜（簡稱UF膜）、微孔過濾膜（簡稱MF膜）和反滲透膜（簡稱RO膜）。以后又開發了許多其它類型的分離膜。 (4)在此期間，除上述三大膜外，其他類型的膜也獲得很大的發展。80年代氣體分離膜的研制成功，使功能膜的地位又得到了進一步提高。具有分離選擇性的人造液膜是馬?。∕artin）在60年代初研究反滲透時發現的，這種液膜是覆蓋在固體膜之上的，為支撐液膜。 60年代中期，美籍華人黎念之博士發

8、現含有表面活性劑的水和油能形成界面膜，從而發明了不帶有固體膜支撐的新型液膜，并于1968年獲得純粹液膜的第一項專利。 70年代初，卡斯勒（Cussler）又研制成功含流動載體的液膜，使液膜分離技術具有更高的選擇性。3.2膜分離技術的特點優點：（1）在常溫下進行有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質，如抗生素等醫藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮（2）無相態變化保持原有的風味，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8（3）無化學變化典型的物理分離過程，不用化學試劑和添加劑，產品不受污染（4）選擇性好可在分子級內進行物質分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能（5）適應性強處理規模可大可小，

9、可以連續也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化（6）能耗低只需電能驅動，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8缺點：（1)膜面易發生污染，膜分離性能降低，故需采用與工藝相適應的膜面清洗方法；（2)穩定性、耐藥性、耐熱性、耐溶劑能力有限，故使用范圍有限；（3)單獨的膜分離技術功能有限，需與其他分離技術連用。4、膜分離技術在環境及生活中的一些應用4.1膜在環境上的應用4.1.1膜在大氣中的應用 （1）在汽車尾氣6的排放時，在尾氣的處理過程上可能會用到膜的分離技術進行限制尾氣排放中的有害氣體（CO2、SO2 、CO、NO2 )等氣體及雜質的排放到空氣中，導致環境的破壞。而在汽

10、車的尾氣排氣系統上進行膜的分離從而可以很好的保護環境，也能使燃料充分的燃燒，既節省資源又保護了環境。 （2）用膜分離技術進行采樣，分離效果好并且起富集作用，以硅銅膜滲透采樣法測空氣中的SO2為例SO2通過滲透膜，被塑料中的四氯汞鈉4吸收液吸收，形成亞硫酸二氯化汞絡合物，直接測定吸收液中SO2含量并以此求出周圍空氣中SO2濃度(mg/m3 )，這是一種實用價值較高的方法，該法設備簡單且測定范圍大(0.00450mg/m3)。以核膜孔作采樣濾膜 HNO3-H2O2 浸洗，無焰原子吸收光譜法可同時測大氣飄塵中的錳和鉛，檢出限分別為5.0 x 10 和9.5 X 10克/米大氣，此法的優點是： 膜的吸

11、收性小，采樣前后無需在干燥器中長時間衡重。重復試驗使用一次或數次的空 白膜 、錳 、鉛、鎘 、鎳的本底值均為零。采樣效率高：兩張濾膜疊放錳 、鉛 的收集教率達 100。洗脫方便，混酸(1M H N03 與3H202按 4：1體積臨時配制)浸洗30分鐘，金屬成分已浸洗完全。經浸洗沖凈的濾膜，其性能不變，可繼續使用。故用此法，成本低，方法簡單。此外大氣中微量 SO2還可用電導全傳感膜進行分離測定，它不受 H2S 或 CH3SH 的影響，重 現性好 。 （3）在工業上的有害氣體排入到大氣中時，用膜的分離技術在工廠尾氣的排放的排出口采用膜分離，這樣可以將氣體中的有害雜質和氣體阻擋，使其不進入大氣，從而

12、也避免了空氣受污染，這樣也使得空氣更新鮮環境更美好。4.1.2膜在固體廢物中的應用隨著經濟的發展，生活水平的不斷提高，工業發展的比較快速，有許多的含固體廢物被到處亂排亂發放，導致了水體、空氣及土壤含有重金屬及不可降解的固體物。在膜分離技術上存在含固體物時可以首先經過濾的方式先除去一些非金屬及膠體類雜質，然后再用陽離子或者是陰離子交換膜除去其中的固體成分，這樣也能在水體中通過膜的分離技術很好的使固體污染在水體中不存在，是水體的溶解平衡，水體沒有固體污染，變得更加潔凈。4.1.3膜在廢水中的應用 隨著工業化的發展，大量的工業廢水和生活廢水排入水體中，嚴重影響了水質。為了保護環境不受污染，并能回收一

13、些有用物質，需對工業和生活污水進行處理，以達到排放標準要求。廢水處理中常采用超濾和納濾技術5。據研究采用納濾技術處理城市污水，可有限地降低水的濁度、色度及有機物；經超濾處理后的出水可用于循環冷卻水、造紙用水等對水質要求不高的工業用水水源，這大大地提高了水的利用率，也保護了水資源的循環利用。4.2、膜在生活中的應用4.2.1膜在飲用水中的應用 近年來，膜分離技術在飲用水制取方面得到了廣泛應用，而且處理規模也越來越大。僅應用超濾工藝的水廠中凈化規模每天在 20×104m3以上的已有數據，超濾水廠的總處理量已超過每天 800×104m3 9。還有許多廠家利用微濾工藝進行處理，可見

14、，膜處理法已經成為飲用水制取最常見的方法。微濾可以有效去除小顆粒有機物和懸浮固體，但天然和人工合成的有機物僅用微濾的方法是不能去除的，需要與其他方法相結合，微濾結合混凝、吸附預飲用水越來越引起人們的關注，趙鵬10等人用兩個 PAC結合微濾技術處理河水，在兩個反應器中維持很高的出水通量達到 167L/m2·h，實驗證明不同粒徑的 PAC，在高通量下都對有機物有很好的去除率。韓國的 Jeong-ikOh10等人研究微濾結合在線快速攪拌器加混凝劑生產飲用水，當加入混凝劑為1.1 mg/L時，膜阻力最小，電勢接近于零，此時具有很好的處理效果。4.2.2在啤酒無菌過濾中的應用啤酒的無菌過濾是啤

15、酒生產過程中提高產品質量的重要環節，它直接關系著啤酒品質的穩定性、外觀及口感。曹義鳴等7采用無機陶瓷膜對啤酒進行除菌過濾，對膜孔徑的選擇、膜器結構優化、膜濾運行過程強化等方面進行了系統的試驗研究，提出了一套新型高效的膜器結構與工藝設計的依據；翁佩芳等8還采用膜錯流過濾和新型的無菌灌裝系統的消毒滅菌方法對無菌生啤酒的生產工藝進行設計，使整個生產工藝系統高效、優化運行，同時加強生產操作及衛生的管理，生產出色澤、品質優良、保質期長的無菌鮮啤酒。4.2.3膜在除油煙上的應用 生活水平的提高，居住地比較密集。家庭生活中排放的油煙中的PAHs對環境的危害非常大，對人體的皮膚也起到了很大的副作用，因此在廚房

16、通常會裝油煙機，但是只能部分的從室內將油煙搬運到室外，完全起不到除去的效果，所以說可以在抽風機上或者在風口出處應用親和膜的技術及微孔過濾可以過濾出雜質及油煙，這樣就可以使生活的質量更高，而且也能使環境的污染更小。5、膜分離技術的發展前景目前膜分離技術在許多方面得到廣泛應用，而且在某些方面應用得還比較成熟。在對產品質量要求不斷提高、生產成本要求不斷降低的今天，膜技術的優勢越來越明顯， 其必將取代傳統的低效分離技術。但我們也應該清醒的認識到， 膜分離技術的大量應用畢竟是近幾十年開始的，許多方面還不成熟， 還有待進一步深入的研究，筆者認為主要面臨三個方面的主要問題，即選擇性問題、通量穩定性問題和產值

17、問題。選擇性問題應集中于膜材料的研究，繼續開發功能高分子膜材料和無機膜材料。對仿生膜、高效電解質膜、分子識別型膜的研究需要達到智能化、高效化和專一化目標。膜通量的穩定性和產值比問題應集中于滲透時的防污染和膜過程強化的研究上。無論采用那種類型的膜，都存在膜孔被堵塞、膜表面形成黏性附層等膜污染問題，這極大的影響了通量的穩定性和產值比。因此應研究一種適用面廣的強化膜過程分離技術，以減少膜污染、增大過濾通量、延長膜壽命。這需要將許多因素結合起來綜合考慮，如選擇合適的膜材，合理的膜組件設計、具有針對性的清洗和防污染方法、以及周密的工藝流程設計等方面。雖然膜分離技術的廣泛成熟應用在許多方面離產業化要求還有

18、很長的距離，但是隨著新型膜材料的不斷開發、高效的強化膜過程分離技術研究的不斷深入，膜分離技術應將得到更加廣泛的應用，其在未來是世界各國研究的熱點，它將在各個領域發揮更引人注目的作用。因此，目前膜分離技術已成為分離混合物的重要方法，越來越受到人們的重視，其應用前景必將更加廣闊。6、結論 雖然膜分離技術的廣泛成熟應用在許多方面離產業化要求還有很長的距離，但是隨著新型膜材的不斷開發、高效的強化膜過程分離技術研究的不斷深入，膜分離技術應將得到更加廣泛的應用。 參考文獻1施亮星，何楨.應用穩健性設計改進真空鍍膜質量J.數理統計與管理，2010-03-222張文英,施南華,楊昌紅等.膜分離技術在中藥制備中的應用進展J.云南化工, 2003,23(5):27-31. 3丁明玉，第二版-現代分離方法與技術北京：化學工業出版社，2012.3(2014.5重?。?任鐘旗,郭玉海,劉君騰,張衛東. 聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜在大氣除塵過程中的應用A. 第四屆環境與發展中國(國際)論壇論文集C. 20085羅玉輝，隋明明.新型膜組件及超濾膜在焦化廢水處理中的應用.