1.4　膜分离过程

1.4.1　膜分离过程特点

不同的膜分离过程具有不同的机理，适用于不同的分离体系和分离条件。但是总的来说，膜分离过程具有高效、节能、无二次污染、操作方便、便于集成和放大等优点。多数膜分离过程无相变，能耗低；常温操作，适宜于热敏性物质分离；分离选择性高，适用于许多特殊体系分离（如共沸物、沸点相近物、大分子分级、去离子、电解质与非电解质分离等）；工艺简单，组装方便，占空间小，易于操作和放大，便于和其他分离过程集成或杂化。膜分离过程也存在一些问题，例如在膜分离过程中会出现浓差极化、膜污染、膜性能衰减及膜使用寿命有限等问题。随着膜科学技术的不断进步，这些问题正在逐步得到解决。我们在使用这些膜技术、设计膜分离过程时，要注意采取相应措施，扬长避短，以充分发挥膜分离技术的优势。

1.4.2　商品化的膜分离过程

成熟的、已商品化的膜分离过程有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、透析（DL）、电渗析（ED）、气体分离（GS）、渗透蒸发（PV）等，其主要特性见表1-4。

1.4.3　发展中的膜分离过程

发展中的膜分离过程包括：新的膜平衡分离过程，新的膜分离过程，膜反应器等，例如液膜（LM）、膜蒸馏过程（MD）、膜萃取过程（MA）、膜吸收过程（MS）、催化膜反应器（CMR）……

在膜平衡分离过程中，膜仅作为界面稳定体或是相隔体，在液-液或气-液两相接触过程中，膜与过程选择性几乎没有关系，过程选择性受控于两相的分配特性。但是经过膜的这两相不分散接触，要取得满意的操作结果主要取决于膜的孔径和湿润特性。在给定的条件下，膜孔径也能影响溶质的选择性。当使用微孔膜时，界面处发生溶质分配。

化学反应过程中要求对反应物进行纯化，对产物进行精制，因此对混合物进行分离的操作显得尤为重要。膜反应器结合了膜的分离-反应或反应-分离功能，产生了最佳的协同效应，有助于化学反应的平衡移动，提高产率及产品纯度。

1.4.4　集成膜过程

任何一种技术都不是万能的，都有一定的局限性。因此在解决一些复杂的分离问题时，往往需要将几种膜分离技术组合起来用，或者将膜分离技术与其他分离方法、传统分离技术甚至反应过程结合起来，扬长避短，以求最佳效果。将几种膜分离过程联合起来被称为“集成”（integrated），将膜分离与其他分离技术组合工艺被称为“杂化”（hybrid）。一般统称为集成膜过程，例如：膜分离与蒸发结合的集成过程，膜分离与吸附结合的集成过程，膜分离与冷冻结合的集成过程，膜分离与离子交换树脂法结合的集成过程，膜分离与精馏结合的集成过程，膜分离与催化反应结合的集成过程等。在本书的各章节会有具体介绍。