膜分离技术在水处理中的研究及应用进展

一、前言
自从1748年法国科学家Abble Nallet发现了膜分离现象，即水能自然扩散到装
有酒精溶液的猪膀胱膜内，各国学者就开始了对膜的研究。膜分离技术与传统
的分离过程如过滤、精馏、萃取、蒸发、重结晶、脱色、吸附等相比，具有操作简
便，设备紧凑，工作环境安全，节约能耗和化学试剂，无相变，无污染等特
点，被认为是2l世纪最有发展前途的高新技术之一，将在21世纪的工业技术改
造中起决定性的作用。目前，膜分离技术已广泛应用于各行各业，尤其在水处
理的领域，现已遍布生活污水、工业废水(电厂废水、重金属废水、造纸工业、印
染废水、石化工业废水和医药废水)、生活饮用水等方面。
膜分离技术就是利用一张特殊的具有选择性能的薄膜，在外力推动下对混合
物进行分离、提纯、浓缩的一种分离的新方法。这种薄膜必须具备使有的物质通
过，有的物质不能通过的特性。这种膜可以是固相、液相或气相，但目前使用
的绝大多数是固相膜。

二、膜分离原理及其特点

膜分离技术是在外力推动下，利用一种具有选择透过性能的特制薄膜作为选
择障碍层使混合物中某些组分易透过，其他组分难透过被截留，来达到分离、
提纯、浓缩作用的技术，其工作原理为：一是根据混合物中组分质量、体积、大
小和几何形态的不同，用过筛的方法将其分离；二是根据混合物不同化学性
质进行分离，物质通过分离膜的速度(溶解速度)取决于进入膜内的速度和进入
膜表面扩散到膜另一表面的速度(扩散速度)，其中溶解速度完全取决于被分离
物与膜材料之间化学性质。一般，膜的形态结构决定其分离机理及应用方式。
根据结构的不同，膜可分为固膜和液膜，固膜又可分为对称膜(柱状孔膜、多
孔膜、均质膜)和不对称膜(多孔膜、具有皮层的多孔膜、复合膜)，液膜可分为存
在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜两种。
与传统分离技术相比，膜分离技术具有以下特点：①膜分离是可分离相对分

“ ”

子量为几千甚至几百物质的高效分离过程。②膜分离过程基本不发生 相 的变
化，耗能低，能量转化率高。③膜分离过程可在常温下进行，适用于热敏性物
料如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩。④膜分离设备的运动部件少，结构
简单，操作、控制、维修方便。⑤膜分离效率高，设备体积小，占地少，适用范
围广。

3 膜分离技术的种类

3．1 微滤分离技术(MF)
微滤分离技术是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。在给定压力
下(50～100kPa)，溶剂、盐类及大分子物质均能透过孔径为0．1～20.0µm的微
滤膜，只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留，从而使得溶液
或水得到净
化。它是一种精密过滤技术，其原理与普通过滤类似，但过滤的微粒比普通过
滤小很多，是过滤技术的最新发展。
3．2 超滤分离技术(UF)