微滤和超滤膜技术发展

① 透析，微滤，超滤，纳滤，反渗透，电渗析，渗透气化等膜分离技术各自的特点

1.透析（dialysis）是通过小分来子经过半源透膜扩散到水（或缓冲液）的原理；
2.微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
3.超滤技术的优点是没有相的转变，无需添加任何强烈的化学物质，可以在低温下操作，过滤速度较快，便于无菌处理等，一般用于预处理；
4.纳滤 特点是能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体；
操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多；
5.反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量及能量消耗少等优点；
6.电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
7.渗透气化对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。

② 膜过滤技术发展现状及其优缺点，主要用于处理污水

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膜过滤技术在水处理中的应用

1、用反渗透和纳滤处理垃圾填埋场渗沥液
城市垃圾填埋场产生的渗沥液中含有大量有机和无机污染物。由于成分复杂,组分变化大,污染物浓度高,所以很难用传统方法处理。即使用生化法(好氧或厌氧)和活性炭吸附或臭氧氧化联合流程进行处理,效果也不理想。传统处理法的处理效果很大程度上取决于渗沥液成份和填埋场运行年限。反渗透和纳滤被认为是处理渗沥液的有效方法。反渗透膜可同时去除有机和无机成分。滤过液可作为工艺循环水使用或排放。残留液通过蒸发,可以获得固态废物。这些废物可返回填埋场进行填埋。预处理可以采用简单的过滤、生物处理、生物处理与混凝联合以及微滤或超滤的方法。国外已有许
多填埋场都采用膜滤技术处理垃圾渗沥液。国内这方面的研究还处在实验研究阶段。采用氨氮吹脱与厌氧工艺进行预处理后,采用膜生物反应器法处理城市垃圾
填埋场产生的渗沥液,获得了较好的效果。

2、用纳滤处理纺织印染废水
纺织印染业工艺过程中要产生大量高盐度(>5%)、高色度(数万至十几万)、高化学需氧量(CODCr数万至十几万)、可生化性差的废水[8]。在排放或回用之前,在传统处理之后(如活性污泥法—沉降—砂滤)加上膜滤就可以降低水的色度和难生物降解的有机物、重金属、营养物等的含量。超滤只能部分去除色度、不能被去除小分子有机染料。所以超滤处理后还不能循环使用,不过经过超滤后的渗透液可以达标排放。纺织印染废水回用的最重要的指标是硬度、盐度和色度。先生物处理再纳滤就可以使废水达到回用标准。经过纳滤处理后,水在硬度、有机物浓度和色度等可以接近地下水的水平。渗透液的水质在很大程度上取决于膜的类型。小孔径膜(NF70)可以用于脱色,但流量要低一些。通过纳滤处理纺织行业水的循环利用率为80%—90%

3、超滤/微滤用于中水回用

缺点就是会产生膜污染：
膜处理技术在长期的运转过程中,会引起膜的污染,导致过滤通量随运行时间而逐渐下降。膜污染是膜滤应用的主要制约因素,它既能引起过滤通量的下降,又能影响处理效果

③ 膜技术的发展

《中国膜产业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》显示，经过50多年的发展，我国膜产业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。
随着国家节能减排要求和居民对饮水质量要求的不断提高，国内对水处理尤其是深度水处理的需求越来越迫切，作为水处理的核心元件——膜的应用将越来越广泛，市场总量也将越来越大。
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。
此外，“十一五”以来，我国不断加大分离膜的研发和产业化推进力度，在开发分离膜新膜种和膜制造技术创新以及膜技术的工程应用方面走在了世界前列。2010年来，国家发改委、科技部和工信部等部委已将膜技术列入“十二五”重大产业技术予以专项支持。
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%。
水质直接影响着人们的健康。膜技术以其原理简单，操作方便，超强的净化效果被用于苦咸水淡化处理和软化水处理行业中。因此膜技术在水处理行业得到了广泛的应用和推崇。下面我们来了解一下膜技术的发展。
膜技术的发展：
1.低污染膜：
膜污染是反渗透膜技术应用中的最大危害。目前已有几种抗污染性能强、使用寿命长、清洗频度低且易清洗的低污染膜在膜技术领域问世。
2.超低压膜：
由于节省电耗和降低相关机械部件的压力等级引起材料费下降等优点，自1999年以来超低压膜在膜技术领域应用比重日益增大，这在以使用4英寸膜为主的小型装置中应用最为突出，大型装置中应用超低压膜也呈上升趋势。
3.带正电荷的反渗透膜：
现在广泛应用的低压、超低压复合膜的材质均为芳香族聚酸胺，其膜表面均带有负电荷，膜技术的发展带来了表面带正电荷的低压复合膜，这种膜目前主要应用于制备高电阻率的高纯水系统中。
4.耐高温、食品级、卫生级反渗透膜：
普通水处理膜技术采用反渗透膜的使用温度均为0~45℃，但在需要耐90℃高温杀菌的特殊场合，可使用耐高温、耐化学药品的反渗透膜。此外，各种有特殊膜元件结构的食品级或卫生级的反渗透膜技术也开始在国内应用。

④ 膜分离技术的历史与现状

膜分离现象广泛存在于自然界中，特别是生物体内，但人类对它的认识和研究却经过了漫长而曲折的道路。膜分离技术的工程应用是从20世纪60年代海水淡化开始的-1960）年洛布和索里拉金教授制成了第一张高通量和高脱盐率的醋酸纤纸素膜，这种膜具有推对称结构，从此使反渗透从实验室走向工业应用。其后各种新型膜陆续问世，1967年美国杜邦公司首先研制出以尼龙-66为膜材料的中空纤维膜组件；1970年又研制出以芳香聚酰胺为膜材料的“Pemiasep B-9”中空纤维膜组件，并获得1971年美国柯克帕特里克化学工程最高奖。从此反渗透技术在美国得到迅猛的发展，随后在世界各地相继应用。其间微滤和超滤技术也得到相应的发展。
膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的。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。 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。他们的成立为规范膜行业的标准，在促进膜行业的发展中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，国家重点科技攻关项目和自然科学基金中也都有了膜的课题。
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。 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、液膜分离法等。

⑤ 微滤与超滤的共同点和不同点，及其优缺点

微滤、超滤的区别
从膜的分离范围来看，微滤最适合液体介质的降浊、除菌处理，而超滤主要可用於对低分子溶解物与有机大分子的分离（通常是指分子量在500以上，106以下的大分子从溶液中分离）。对於反渗透水处理中的预处理来说是分离水中全部的有机物、微生物和胶体颗粒。

微滤和超滤的过滤过程通常是以直流过滤方式（包括表面过滤、深度过滤）和错流过滤方式进行的。微滤膜和超滤膜的差异最明显的是孔径不同，微滤膜一般指孔径在 0.02-0.1um，高度均匀，具有筛网特征的多孔固体连续相，而超滤的孔径似为0.002-0.2um，在进行分离时的压力也分别为0.01- 0.3Mpa和0.2-1.0Mpa。

超滤膜透过物质主要是水、溶剂、离子和小分子。
被截留物质主要是蛋白质、各类□、细菌、病毒、乳胶、微粒子、过滤精度为10-4cm~10-7cm利用超滤膜不同孔径对液体进行分离，其分子切割量（CWCO）一般为6000~50万，孔径为100nm(纳米)。

微滤膜透过物质主要是水、溶液和溶解物。被截留物质主要是悬浮物、细菌类、微粒子。过滤精密有0.2cm、0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm、和10.0cm。其在过滤领域里的重要特点是：

1. 使所有比网孔大的粒子被全部拦截在膜的表面，克服了常规过滤的深层过滤介质过滤达不到“绝对值”的要求，而微孔过滤膜是趋于“绝对值”过滤器的首选材料。

2. 孔径均匀，过滤精度高
微孔滤膜的孔径十分均匀，故为均孔膜，其与反渗透及超滤有明显的不同。其最大孔径与平均孔径的比值一般为3~4，孔径分布基本呈正态分布，因而常被作为起 保证作用的手段，过滤精度高，分离效率高。孔隙率高，流速快。微孔膜的微孔数绚达每平方釐米107~1011个孔，孔隙率在60%~90%之间，由於孔隙 率高，其对液体的过滤速度在同等过滤精度下，比常规过滤介质快40倍。

3. 厚度薄，吸附量小微孔膜的厚度一般为90~220um，与一般深层过滤介质比，只有它们的1/10，因而过滤速度高，过滤时对被滤物质的液体的吸附量极小。

4. 无介质脱落，不产生二次污染。微孔膜是均匀，连续的整体结构，没有一般的深层过滤介质可能产生滤材脱落的不足。

5. 颗粒容纳量小，易赌塞。微孔膜阻留颗粒大多数只限于膜表面，因而易被材料中与膜孔径大小相近的微粒或凝胶物质所堵塞。微滤和超滤在处理系统上视水质需要适当地采取预过滤。
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⑥ 微滤的发展历程

微滤技术的研究是从19世纪初开始的，它是膜分离技术中最早产业化的一种，以天然或人工合成的聚合物制成的微孔过滤膜最早出现于19世纪中叶。
1907年Bechhold发表了第一篇系统研究微孔滤膜性质的报告。1918年Zsigmondy等首先提出了商品规模生产硝化纤维素微孔过滤膜的方法，并于1921年获得专利，1925年在德国的哥丁根大学（University of Göttingen）成立了世界上第一个微孔滤膜公司“Sartorius GmbH”，专门生产和销售微孔滤膜。第二次世界大战后，美国和英国也对微孔滤膜的制造技术和应用进行了广泛的研究，这些研究对微滤技术的迅速发展起到了推动作用，全世界微孔滤膜的销售量，在所有合成膜中居第一位。据美国Freedonm公司的统计，2001年世界微滤膜材料的需求额为7.4亿美元，到2006年和2011年，这个数字将分别达到9.8亿美元和12.9亿美元。
微滤技术在中国的研究开发则较晚，基本上是20世纪80年代初期才起步，但其发展速度非常快。截止至2005年，中国微滤技术已形成7000万元的年产值，占中国膜工业年产值的1/5，经济、社会效益也非常显著。通过国家“十五”和“十一五”的科技攻关，中国的微滤技术改变了仅有醋酸-硝酸混合纤维素(CA-CN）膜片的局面，相继开发了醋酸纤维素(CA)、聚苯乙烯（PS）、聚四氟乙烯（PTFE）、尼龙等膜片和筒式滤芯，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE）、聚四氟乙烯(PTFE)等控制拉伸致孔的微孔膜和聚酯，聚碳酸酯等的核径迹微孔膜，无机微孔膜也有了白己的产品。近十几年来，中国在微滤膜、组件及相应的配套设备方面有了较大的进步，并在医药、饮料、饮用水、食品、电子、石油化工、分析检测和环保等领域有较广泛的应用。
与国外水平相比，中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，这就抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。

⑦ 有关微滤和超滤的区别的问题

这个主要是过滤精度的区别，微孔过滤所用的操作压通常小于4×10^4 Pa，膜的平均版孔径为500埃～14微米，用于分离权较大的微粒、细菌和污染物等。超滤所用操作压为4×10^4 Pa～7×10^5 Pa，膜的平均孔径为10-100埃，用于分离大分子溶质。

⑧ 微孔滤膜过滤与超滤膜过滤有何异同点

超滤膜的工业应用十分广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩专、纯化生属物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯。超滤膜随着技术的进步，其筛选功能必将得到改进和加强，对人类社会的贡献也将越来越大。
微孔滤膜由精制硝化棉，加入适量醋酸纤维素、丙酮、正丁醇、乙醇、等制成，亲水，具有无毒卫生，是一种多孔性的薄膜过滤材料，孔径分布比较均匀穿透性的微孔，微孔率高达80‰的绝对孔径。主要用于水系溶液的过滤，故也称水系膜。

⑨ 请比较说明微滤，超滤，纳滤和反渗透等四种常用膜分离技术的异同点

微滤microfiltration以压力为驱动力，分离0.1-1微米的微粒的过程，简称为MF
超滤ultrafiltration以压力差为动力，膜孔径约0.001-0.2微米的物理筛分过程，简称为UF
1，微滤和超滤同属于微孔膜范畴，微孔过滤是一种物理筛分过程，其功能在于截留分子量为几百至几百万的物质，包括大分子有机物，微生物等，而不是以脱盐为目的。
2，微孔膜的孔径为一个范围值：微滤在0.1-1微米，超滤为0.001-0.2微米
3，在学术领域，微滤膜的过滤精度一般用孔径表示，而超滤的过滤精度一般用切割分子量来表示
4，微滤和超滤的过程均以压力为驱动力，用于溶液体系中的物质分离。
5，膜的材料分为有机高分子和无机高分子材料。
纳滤：nanofiltration以压力为驱动力，用于脱除二价及二价以上的多价离子和分子量200以上有机物的膜分离过程，简称为NF
1， 纳滤技术是继反渗透后出现的一种新的分离技术，其分离机理基本和反渗透一致。
2， 纳滤理论精度为0.001-0.005微米，略大于反渗透，因此所需工作压力低于反渗透，早期被称为“松散反渗透”
3， 纳滤的作用在于去除二价及二价以上离子和分子量200以上的物质，对一价离子的去除率较低，其综合脱盐率低于反渗透
反渗透reverse
osmosis在膜的进水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在表面的过程，简称RO
1，反渗透的概念始于渗透现象，当把只允许水透过的高分子半透膜作为介质，两侧分别是盐水和纯水时，由于纯水测水的浓度高于盐水测的浓度，纯水将向盐水侧扩散透过，这种浓度差异导致的迁移过程，就是渗透，他是自然界中在生物体内存在的一个普遍现象。
2，反渗透是一种由人类创造力产生的非自然现象或一种水溶液分离技术，其原理是通过施加机械外压，克服浓度差导致的逆向迁移的过程。
3， 反渗透仅适用于液相体系(水溶液体系)中溶质和溶剂的分离，在净水器中运用较多。
4， 反渗透现象必须在外界压力作用下发生，且压力必须高于水溶液的渗透压。

⑩ 超滤和微滤的原理

超滤与微滤原理来
超滤及源微滤是依托于材料科学发展起来的先进的膜分离技术。
超滤和微滤均是利用多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。该过程为常温操作，无相态变化，不产生二次污染。

超滤是利用超滤膜的微孔筛分机理，在压力驱动下，将直径为0.002-0.1μm之间的颗粒和杂质截留，去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。应用于锅炉给水处理、工业废污水处理、饮用水的生产及高纯水制备等。在给水处理中常作为反渗透、离子交换的预处理。
微滤也是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动下，截留直径在0.1～1μm之间的颗粒，如悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体，多用于给水预处理系统。