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1、高分子分离膜 在液体分离领域的应用Page 2几种常见的高分子分离膜膜分离技术在实际中的应用新型分离膜展望国家政策及市场空间国内外主要膜生产企业目 录Page 3一、几种常见的高分子分离膜膜是分离两相和作为 选择性传递物质的屏 障，具有选择性透过 功能。而膜分离技术 以膜为分离介质，可 以使混合物分离，并 实现产物的提取、浓 缩、纯化等目的。目 前，膜材料90%应用 于水处理。依据其孔径的不同（或 称为截留分子量），可 将膜分为微滤膜、超滤 膜、纳滤膜和反渗透膜 ，根据材料的不同，可 分为无机膜和有机膜， 无机膜主要是陶瓷膜和 金属膜，其过滤精度较 低，选择性较小。有机 膜是由高分子材料做成
2、的，如醋酸纤维素、芳 香族聚酰胺、聚醚砜、 聚氟聚合物等等。微滤：通常孔径范围 在0.11微米 超滤：额定孔径范围 为0.001-0.02微米 纳滤：能截留纳米级 （0.001微米）的物 质 反渗透：反渗透膜能 截留大于0.0001微米 的物质膜过程分离机理分离对象孔径（nm）微滤体积大小0.0510m的固体粒子5010000超滤体积大小10001000000 道尔顿的大分子，胶体250纳滤溶解扩散离子、分子量lOnm；毛细管式超滤膜，孔径O501000nm ；中空纤维超滤膜，孔径05nm；多孔超滤膜。超滤膜和微滤膜制备工艺方法基本相同，主要是根据原 料的配方来调节它的孔径大小。超滤膜Page
3、 8一、几种常见的高分子分离膜纳滤膜材质包括聚酰胺(PA)、醋酸纤维素(CA)、磺化聚 砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)和聚乙烯醇(PVA)等。纳滤膜制备方法有浸没沉淀法（L-S相转换法）、转化 法、共混法、荷电化法、复合法等。纳滤膜Page 9一、几种常见的高分子分离膜反渗透膜材质主要为醋酸纤维素（CA）和芳香聚酰胺（ PA）。常见的反渗透膜由上至下分为：第一层聚酰胺材料超 薄分离层，约0.2m厚，孔径约0.10.2nm(分离功能)；第二 层聚砜材料多孔中间支撑层，约40m厚，孔径约15nm(支撑) ；第三层聚酯材料增强无纺布，约120m厚；(结构强度)。常用的制膜方法有相转化法（流涎、
4、纺丝）和复合法等 。反渗透膜二、膜分离技术在实际中的应用Page 10n 与传统的分离操作相比，膜分离具有以下特点： 1) 膜分离过程不发生相的变化,与其它方法相比能耗较低,因此又称节能 技术。 2) 膜分离过程是在常温下进行的,因而特别适于对热敏感的物质,如对废 水中有价值的重金属、化学药品、生产原料等的分离、分级、浓缩与 富集过程。而用膜法处理饮用水,其出水水质只取决于膜自身的性质, 如膜孔径、膜的选择性等,与原水水质无关。 3) 膜分离技术不仅适用于有机物和无机物、病毒、细菌的广泛分离,而 且还适用于许多特殊溶液体系的分离,如溶液中大分子与无机盐的分 离,一些共沸物或近沸点物系的分离等,
5、而后者是常规方法无能为力的 。 4) 膜分离是一种物理过滤过程,故不会产生副产物。 5) 膜分离法分离装置简单,操作容易且以控制,便于维修且分离效率高。 作为一种新型的水处理方法与常规水处理方法相比,具有占地面积小, 处理效率高等特点。二、膜分离技术在实际中的应用名 称膜结构与孔径驱 动 力分离物质分子量示 例微 滤对称微孔膜（0.0510m）压 力（0.050.5MPa）微粒、胶体溶液除菌、澄清, 果汁澄清、细胞收集、水中颗粒物去除超 滤不对称微孔膜（250m）压 力（0.21MPa）10001000000溶液除菌、澄清，注射用水制备，果汁澄清、除菌, 酶及蛋白质分离、浓缩与纯化，含油废水处
6、理，印染废水处理，乳化液分离、浓缩等纳 滤带皮层的不对称膜、复合膜（2m）压 力（0.4-1.5MPa）1001000水处理中脱硬度，分子量为 1001000左右有机物分子浓缩或脱除，糖及氨基酸浓缩，反渗透带皮层的不对称膜、复合膜（100nm）压 力（110MPa）离子、分子量100的有机物低浓度乙醇浓缩，糖及氨基酸浓缩，苦咸水、海水淡化，超纯水制备Page 11（一）膜分离技术在水处理中的应用（二）膜分离技术在污水处理中的应用 （三）膜分离技术在医药领域中的应用（四）膜分离技术在轻工、食品中的应用（五）分离膜的使用时限二、膜分离技术在实际中的应用膜分离技术的应用（六）膜分离技术光彩的反面Pa
7、ge 13（一）膜分离技术在水处理中的应用高纯水：配制溶液 、电子器件加工过 程中的清洗（福能 达）锅炉给水处理、锅 炉外给水处理、汽 轮机给水精处理和 生产水给水处理海水淡化 纯水机 净水机降低浊度、色度及有机物去除废水中的有机物和大部分离子,而且可 回收部分染料或印染助剂等有效成分降低废水含油量处理造纸黑液，降低COD及BOD减少污染排放，回收水中的重金属离子1.城市污水、垃圾渗透液处理2.印染废水处理3.处理含原油污水4.处理造纸废水5.电镀废水（二）膜分离技术在污水处理中的应用 Page 15（三）膜分离技术在医药领域中的应用 （四）膜分离技术在轻工、食品中的应用Page 16（1）果
8、汁的澄清、浓缩；（3）生物制品的浓缩；（2）乳制品的浓缩、纯化；（4）饮用水的制备；（6）发酵工业中发酵液的纯化；（5）酱油以及米醋的澄清除浊；（7）酒制品的纯化和澄清。（五）分离膜的使用时限Page 17说到分离膜的使用时限，不得不提到两个概念，膜的污 染和膜的清洗，而分离膜的使用时限就是二者相互作用的结 果。在任何膜分离技术应用中，尽管选择了较合适的膜和适 宜的操作条件，在长期运行中，膜的透水量随运行时间增长 而下降现象，即膜污染问题必然发生。（五）分离膜的使用时限Page 18因此必须采取一定的清洗方法，使膜面或膜孔内污染物 去除，达到透水量恢复，延长膜寿命的目的。所以膜清洗方 法研究是
9、国内外膜应用研究中的一个热点，已有大量清洗方 法与清洗剂配方专利发表。在清洗程序设计中，通常要考虑 下面两个因素：（1）膜的化学特性，膜的化学特性是指耐 酸、碱性、耐温性、耐氧化性和耐化学试剂特性，它们对选 择化学清洗剂类型、浓度、清洗液温度等极为重要。一般来 讲，各生产厂家对其产品化学特性均给出简单说明，当要使 用超出说明书的化学清洗剂时，一定要慎重，先做小实验检 测是否可能给膜带来危害。（2）污染物特性，这里主要是 指它在不同介质中，不同温度下的溶解性、荷电性和它可氧 化性及可酶解性等。这样可有的放矢地选择合适化学清洗剂 ，达到最佳清洗效果。（五）分离膜的使用时限Page 19膜清洗方法通
10、常可分为物理方法与化学方法，物理方法 一般是指用高流速水冲洗、海绵球机械擦洗和反洗（尤其对 单内皮层中空纤维膜适用）等，它们的特点是简单易行。近 年来新发展的抽吸清洗方法具有不加新设备、清洗效果好的 优点，受到人们青睐、另外，负压清洗、电场过滤，脉冲清 洗（超声波）、脉冲电解清洗及电渗透反洗研究也十分活跃 ，具有不错的效果。化学清洗通常是用化学清洗剂，如稀碱、稀酸、酶、表 面活性剂、络合剂和氧化剂等。对于不同种类膜，选择化学 清洗剂时要慎重，以防止化学清洗剂对膜的损害。选用酸类 清洗剂，可以溶解除去矿物质，而采用NaOH水溶液可有效地 脱除蛋白质污染。（六）膜分离技术光彩的另一面膜分离技术拥有
11、很多优点，应用广泛，在看到膜分离 技术光彩动人一面的同时，也应注意到膜分离技术的另一 面：(1)膜技术的最大弱点就在于膜本身。由于技术特点 ，膜在压力下不可避免的会被栓塞，会被污染，会断丝， 必须定期舒塞、清洁和检查，后期运营成本较高，且容易 二次污染。(2)膜的物理分离特性使然，污染物并没有被转化， 浓缩液的处理在个别领域（如垃圾渗透液处理）已成为非 常令人头疼的事情。Page 20三、新型分离膜展望1.反应膜目前膜技术已不再局限于单纯分离的范畴而正向反应工 程跨入，把反应与分离结合在一起制成膜反应器。典型的有 机催化反应器是酶膜反应器，广泛应用在生物工程方面。2. 智能型分离膜这种分离膜能
12、对分离体系中的不同pH、盐浓度及温度等 作出响应，从而改变膜的结构(特别是膜孔的结构)，以达到 控制分离的目的。它可用于生化物质的分离提纯、人工器官 、药物控制释放和仿生科学等领域。Page 21四、国家政策及市场空间高性能膜材料是新型高效分离技术的核心材料，已经 成为解决水资源、能源、环境等领域重大问题的共性技术 之一，在促进我国国民经济发展、产业技术进步与增强国 际竞争力等方面发挥着重要作用。因此，国家在陆续出台 的国家“十二五”科学和技术发展规划国务院关于 加快培育和发展战略性新兴产业的决定高性能膜材料 科技发展“十二五”专项规划“十二五”全国城镇污 水处理及再生利用设施建设规划中，明确
13、对该行业给与 了大力支持。Page 22（一）国家政策四、国家政策及市场空间Page 23四、国家政策及市场空间Page 24四、国家政策及市场空间作为公认的21世纪最重要的新技术之一，当前膜技术 产业在全球范围内受到了前所未有的高度重视，并将在多 数工业中扮演战略性角色。近十年来，全球膜市场出现强 劲的增长势头。2004年全球膜市场的销售额达到63亿美元 ，2007年全球膜及膜组件的销售额达到83亿美元，2011年 全球膜市场销售额超过100亿美元。我国膜产业也已经步 入快速成长期，超滤、微滤、反渗透等膜技术在能源电力 、有色冶金、海水淡化、给水处理、污水回用及医药食品 等领域的工程应用规模
14、迅速扩大，多个具有标志性意义的 大型膜法给水工程、污水回用工程及海水淡化工程已经相 继建成。我国膜产业总产值已经从1994年2亿元上升到 2011年近400亿元。Page 25（一）市场空间四、国家政策及市场空间国家环保总局环境规划院预测，我国“十二五“和“十 三五“时期废水治理投入将分别达1.05万亿元和1.39万亿 元，其中工业和城镇生活污水的治理投资将分别达4355亿 元和4590亿元。在此背景下，广泛应用于污水处理的膜技 术在未来十年间将迎来大发展。在市场需求及产业政策的 双重推动下，我国膜技术产业将迎来产值可观的“黄金十 年“，预计这十年内我国膜法水处理工程将以40%的年增长 率高速
15、发展，膜产品产值年增长率也将达到20%以上，远 远高于国际平均水平，届时中国膜市场将占全球膜市场总 需求量的15%-20%。Page 26五、国内外主要膜生产企业2010 年，我国膜产值超过300 亿元，占全球膜市场 的10%左右。全国从事分离膜研究的科研院所、高等院校 近100 家，膜制品生产企业达300 余家，工程公司超过 1000 家，已初步建立了较完整的高性能膜材料创新链和 产业链。但在国内众多生产企业中，年营收规模上亿元的 不足十家，国内企业在品牌、技术方面仍有很大提升空间 。根据中国水网水商圈关于2010-2011水业设备满意度 指数用户调查报告(系列十二：膜元件、膜组件)调查报
16、告，国外的膜组件品牌在国内占有极高的知名度和市场份 额。在膜产业市场，国内反渗透膜有90%来源于进口，超 滤和微滤膜进口约40%；而用于制作膜的原材料有50%-70% 依赖进口。Page 27五、国内外主要膜生产企业n （一）GE n （二）西门子 n （三）旭化成 n （四）陶氏化学 n （五）诺瑞特 n （六）科氏 n （七）三菱丽阳 n （八）新加坡凯发 n （九）新加坡美能 n （十）碧水源（300070） n （十一）南方汇通(000920) n （十二）津膜科技（300334） n （十三）海南立升Page 28五、国内外主要膜生产企业（一）GE通用电气公司GE是一家全球领先的科技、服务和金融公司，致力于 解决世界上最棘手的一些问题。在能源、健康、交通及基础设施等领域 持续创新，推动领导力培养、合作伙伴、人类进步。客户遍及全球100多 个国家，拥有30多万
