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10-4克/升，为了达到国家饮用水标准，甘肃省科学院苦咸水淡化研究所成功地应用反渗透技术对该地下水进行处理，解决了当地居民的饮水问题[1]。

⑵废水处理

反渗透由于其自身的特点，在废水处理方面应用很广。

例如：

①在冶金行业中，反渗透主要是用于产品的回收及其废水的处理，例如，英国有一个露天开采的矿山用管式反渗透膜处理被镁、铁、及周围农田排放的农药严重污染的废水，这种经过处理过的废水可以直接达到饮用水的标准[2]。

②在造纸行业中，由亚硫酸法造纸厂排放出来的亚硫酸纸浆废液中一般含有50%左右的有用物质，其中大部分是木质素和木质中的糖分，反渗透技术可，回收这些有用物质，既可达到净化废水，又达到减少污染的目的[3]。

③印染工业每年的污水排放量都很大，这类污水的平均生物耗氧量约为600毫克/升，且带有大量的溶解物，悬浮物。

用反渗透法处理印染污水，不仅可以去除悬浮物，而且也能使废液中溶质分离，达到回收利用的目的，同时又可以改善江河水的污染状况[3]。

④反渗透膜对金属离子具有良好的去除效果，特别是当金属离子的价数越高越容易分离，这就决定了反渗透在处理电镀行业中的废水有其特殊的用途，它不仅可以回收废水中几乎全部的重金属，而且还可以将回收水再利用，实现无废水排放的闭路循环生产[4]。

另外还有报道利用反渗透技术处理污水以供发电站发电之用[5]。

⑶纯水与超纯水制备

制备纯水和超纯水时，越来越多地使用普通的江河水，与此同时电子工业，及其它行业对水的质量要求却提高了，这两方面的发展趋势都加速了反渗透的应用。

电子工业中制造电子元件需要比较多的漂洗水，对水的含盐量及无菌性有，极高的要求。

将反渗透同离子交换装置相结合可改善水的质量，反渗透的主要目的是预脱盐，同时还可分离胶体杂质和细菌，胶体杂质和细菌在离子交换器中并不能很好地被脱除，细菌的繁殖甚至得到了助长[6]。

为了保证锅炉良好运行，需要有经过很好软化处理的锅炉供水，水中成垢物、固体物质和有机物含量应尽可能地低。

反渗透技术在该场合很有吸引力，因为它可以在一次加工过程中去掉胶体杂质、有机物和大部分溶解盐，对于小锅炉仅用反渗透进行水处理就足够了[7]。

做临床血透析需要良好的透析水、钙、镁、钾和钠的浓度过高或变化无常，细菌数和致热物质含量过高，在治疗时都有可能产生副作用。

因此近几年来反渗，透在处理透析水方面的重要意义渐趋明显。

西德已有很多透析站装备了反渗透装置[4]。

⑷在食品行业中的应用

膜浓缩在常温下就可以进行。

用反渗透膜对果汁和果酒进行浓缩，可有效保证维生素等营养成分不受破坏或不损失挥发质，并保留其原有的自然风味，这是其它浓缩技术难以做到的。

此外，在香料生产中引入反渗透技术。

亦可保持其浓郁的香味，还可回收香料。

.纳滤膜及其应用

纳滤膜的性能

纳滤是近十几年发展起来的新型液相膜分离技术，孔径范围在纳米级介于超滤与反渗透之间。

它的特点是：

Ⅰ.在过滤分离过程中，它能截留小分子的有机物并可同时透析出一价盐，即集浓缩与透析为一体；

Ⅱ.操作压力低，因为一价无机盐能通过纳滤膜而透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透为低。

这样，在保证一定的膜通量的前提下，纳滤过程所需的工作压力就比反渗透低得多，可节省动力消耗。

纳米过滤膜的截留分子量一般在300～1000，近来也有报道截留分子量下限为200或100的[8]。

纳滤膜材料的研究始于醋酸纤维素，是在醋酸纤维素反渗透膜研究过程中，发现截留率较低的“LeakyRO”具有一定的应用前景，特别适合某些应用场合。

自八十年代以来，国际上相继开发了各种牌号的商用纳滤膜和组件，其中大部分为复合型纳滤膜，且其表面大多带负电。

从复合纳滤膜超薄复合层的组成可分成，以下几类：

（1）芳香聚酰胺类复合纳滤膜；

（2）聚呱嗪类复合纳滤膜；

（3）磺化聚醚砜复合纳滤膜；

（4）混合型复合纳滤膜[9]。

纳滤技术的应用

纳滤技术具有很好的工业应用前景，目前已在食品工业、生物化工和制药工业、染料工业、石化工业和废水处理上得到了较为广泛的应用。

下面就其应用实例加以说明。

⑴纳滤在食品工业中的应用

在食品工业中，纳滤膜分离技术主要用来对料液进行脱盐、脱色、脱除杂质、浓缩。

如在植物油加工中，可以用纳滤膜将固含量为20%（其中自由脂肪酸，含量为2%）的大豆油浓缩到45%，同时将溶剂正己烷回收循环使用并将部分酸脱除，该方法较用正己烷直接蒸发法节能50%[10]。

⑵纳滤在生物化学和制药工业中的应用

①抗生素的回收和纯化[11]

发酵法生产的抗生素废液中含有4%的生物残渣/一定盐分和约%~%的抗生素。

用NF膜可通过两种途径回收和纯化抗生素，一种是先用溶剂萃取赤霉素、青霉素等抗生素，再用NF膜浓缩，透过该膜的有机溶剂，可作萃取剂循环使用，降低成本；

另外一种是先用膜浓缩，再用溶剂萃取。

这种方法可提高萃取设备的生产能力，。

降低溶剂用量。

另外，纳滤膜还可用于维生素B12的回收[12]和浓缩。

②在氨基酸生产中的应用[13,14]

在发酵法生产氨基酸工艺中，可先用超滤膜将发酵液中的酵母菌截留并回收利用，透过液经纳滤膜或反渗透膜进行浓缩，再经结晶法获得高纯度的氨基酸产品，能同时节约菌种培养费和分离能耗。

另外用纳滤膜可将氨基酸生产中残液进行回收浓缩，既可提高产量，又可减少对环境的污染。

这类例子有金枪鱼发酵液的处理[13]和赖氨酸发酵液残液的回收浓缩等[14]。

此外，纳滤还用于肽和多肽的浓缩和纯化[11]。

⑶纳滤在石化工业中的应用

在石化生产中，许多加工过程是有催化剂参与的[11,15]。

反应中有相当一部分催化剂未消耗掉或根本未消耗，而有些催化剂价格是很昂贵的，为降低成本，可用纳滤膜将该类催化剂从有机溶剂中浓缩出来并循环使用。

同时将已分离出催化剂的有机溶剂直接进入反应器中循环使用。

这类应用早已用在烯烃加氢甲酰化的Co，P复合催化剂的生产过程中。

此外，纳滤还可以用于润滑油的精炼和从，脱沥青原油中提取轻质油。

⑷纳滤在污水处理方面的应用，

石化行业的废水主要有：

含油、含溶剂、含硫、含碱、含盐、含酚废水及生产用废水[16]。

这些废水成分十分复杂，处理起来较困难，一般采用化学淤浆法和生化降解法较多，但效果不理想。

目前有些污水处理可用纳滤膜分离技术和其他技术结合起来，回收有用物质，效果较好。

此外，纳滤还可用在含重金属离子废水的处理和对苯二甲酸的回收等方面。

对含有镉、汞、镍、钛等重金属高价离子的废水，可以用纳滤膜在较低压力下高效地将它们脱除，费用较反渗透等其他方法低得多[17]。

纳滤同络合工艺结合可用于从含大量钠盐的溶液中回收铯，和锶所用的络合剂是各种各样的水溶性含间苯二酚芳香类基团[18]。

纳滤在其他方面的应用

纳滤分离技术同超临界CO2萃取相结合可用来纯化低分子量化合物（最高达1500g/mol）。

CEA（Commissariata1’EnergieAtomique）公司已制出这种耐临界条件的纳滤膜，对从鱼油中提取的甘油三酯进行分级分离，浓缩一些引发心血管疾病的脂肪酸。

也可从胡萝卜油或胡萝卜种子中提纯ß

-胡萝卜素[19]，在下一篇报告中，成功地将纳滤分离技术应用于活性染料的脱盐、浓缩，大大提高活性染料的品质。

超滤膜及其应用

超滤膜的性能

超滤是一种筛孔过滤过程，它由两个因素决定膜的分离特性：

（1）溶质－溶剂膜材质的相互作用，相互作用力包括范德华作用力、静电力和氢键作用力。

溶质分子在膜表面或膜孔壁上受到吸引或排斥，影响膜对溶质的分离能力；

（2）溶质分子尺寸和膜孔尺寸的相对比较，即膜的平均孔径及尺寸分布影响膜的分离特性。

超滤膜的操作推动力为压力差，工作压力为～，膜通量为5L/，用于分离分子量在5×

102～1×

106之间的大分子。

已有多种高分子材料的超滤膜商品化，目前应用最广的是醋酸纤维素膜和聚砜膜。

醋酸纤维素膜pH适用范围小，易生物降解，不耐高温；

聚砜膜虽然耐高温、耐酸碱、耐细菌腐蚀，但亲水性差，制出的膜针孔很多，不易制出截留分子量小透水速度高的超滤膜。

正在研究中的超滤膜有：

聚砜、聚芳砜、聚醚酰胺、聚砜酰胺、聚偏氟乙烯、磺化聚砜以及甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈共聚物等。

聚砜酰胺膜具有耐温和耐有机溶剂特性，并可用于水和非水溶剂，是一种具有良好特性的超滤膜[20]。

超滤膜的应用

⑴生物技术方面

超滤无相变过程，可在常温下进行，可以很好地保持酶的活性，因此超滤在国内外已成为生物技术中的主要分离过程，如纯化胰蛋白酶[21]，在酶制剂的生产中采用超滤技术对粗酶液进行浓缩精制，可以生产出高质量的酶制剂。

在白细胞抽提中，超滤技术还可以按分子大小进行分级分离，得到单一的活性产物[22]。

在生产啤酒的发酵工艺中，超滤同液相色谱连用，可连续监测糖份、乙醇、有机酸的含量[23]。

另外在疫苗、基因生物制品、农用抗菌素、血清蛋白的制取及制药等方面的工业生产中，超滤技术均有广泛的应用。

⑵乳制品方面

用管状超滤膜浓缩牛乳，可制取含蛋白质高达50%～80%的脱脂浓奶，还可制备乳铁蛋白[24]。

在超滤浓缩牛乳的过程中，乳糖进入透过液中，因而经超滤浓缩的牛乳是开发低乳糖制品的理想原料。

另外，用超滤浓缩牛乳加工奶酪，可以大大减少乳清蛋白的损失，提高牛乳的利用率，减少牛乳酶的消耗。

牛乳或卵黄中的特异性抗体可进行被动免疫来预防和治疗人的一些疾病，这些特异性抗体对胃肠道病原菌，如大肠杆菌、志贺氏菌、轮状病毒霍乱和幽门螺杆菌等引起的胃肠炎具有显著的预防和治疗作用[25]；

除此之外还可用于龋齿的预防[26]。

我国进入90年代后也开始着手这方面的研究，且已取得一定成果，利用中空纤维超滤器对免疫初乳中特异性的抗体进行浓缩与分离，可制备免疫抗体浓缩物[27]。

⑶工业废水处理，

超滤可广泛用于工业废水处理，如味精行业排放的废水中含有大量菌体，超滤对味精废水中菌体的去除率可达到99％以上，另外超滤对印染纺织工业废水处理，造纸工业废水处理、废水脱色等许多方面亦非常有效，国外90％的汽车行业都采用超滤技术回收电泳漆废水中的涂料。

超滤技术同含聚丙烯酸的络合剂络合工艺结合，可以除掉电镀废水中的铜、镍、锌等金属离子[28]。

超滤和光催化工艺相结合处理船舱底部的水，可除掉水中的油，达到排放入大海的标准[29]。

对于低放射性水平的废水，用分子量很高的络合基团同放射性的阳离子或低分子量的分子络合后，经超滤膜纯化，可大大降低其放射性[30]。

从生产焦煤的矿区排出来的废水含大量的苯酚及其衍生物和氰化物，对环境造成很大的污染，必须经过处理才能排放。

文献[31]报道了这个问题的解决方案，酶催膜制成的超滤膜对该废水进行生物处理，除掉苯酚和氰化物这些有毒物质，避免这些有毒物质同城市污水相混合造成污染。

超滤技术还可用来除掉水溶液中腐殖质和金属离子的混合物[32]。

在软化水厂，超滤与反渗透相结合用来软化水制备锅炉用水[33]。

⑷饮料水处理

超滤技术处理饮料水，一般采用截留分子量为5万的膜较为合适，因其膜孔径小于，细菌完全可以被除去，而矿泉水中的微量元素的直径比膜孔小，可以顺利通过膜。

由于其既能保留矿泉水的营养与风味，同时又具有较高的膜通量，所以天然矿泉水的处理特别宜采用这种超滤膜。

⑸超滤技术的其他应用

超滤技术还可以用于人体组织内的病理生理学研究，对人体皮下组织连续进样，在线分析组织内的葡萄糖及乳酸的绝对浓度，避免在血管内安装测浓度用，的监测装置[34]。

微滤膜及其应用，

微滤膜的性能

微滤膜属筛网状过滤介质，是一种孔径十分均匀的滤膜，孔隙率高达80%，故过滤时阻力很小，过滤速度很快。

而且微滤膜的滤层薄，质量小，对滤液中有效成分的吸附量极小，可以减少贵重物料的损失。

制膜材料

微滤膜的制膜材料一般为聚酯、聚碳酸酯纤维素、聚酰胺、聚丙烯聚氯、乙烯及聚四氟乙烯。

不同的材料制成的微滤膜有不同的应用范围。

微滤膜的应用

微滤膜可以用来纯化脉冲激光光束切割成单壁的碳纳米管，除掉与之共存的碳纳米球，金属纳米粒子聚芳香碳及碳纳米管的碎片[35]，错流微滤可以在萃取工艺中分离乳浊液回收苯酚、乙酸、二羟乙酸等有机溶质[36]，也可以在生产可溶性甲苯硅烯醇醚中用来提纯，除掉副产物氯化钠和碘化三乙基胺[37]。

在食品工业中微滤用于饮料与酒的澄清。

疏水性的微滤膜还可以分离醇类与水组成的两相混合物，醇类是作为透析液，其膜通量及分离效果取决于醇在水中的溶解度和醇自身的粘度[38]。

此外微滤在医药、医疗及无菌液料的制备等方面均有广泛的应用。

对于瓷器生产商来说，含大量粘土和釉的废水处理一般都是用聚沉、絮凝、沉降等化学处理方法，FiggjoAS公司改用微滤的方法，可以从废水中回收粘土和釉，节省了场地及化学处理带来的经济开支[39]。

最近几年发展起来的高通量微滤膜由于其单一的孔径分布，可以用于临界细胞的分离、粒子分析系统、单一的过滤法[40]。

在膜分离技术的应用中，有时并不单纯是某一种分离膜技术的应用，而是多种膜分离技术的结合。

例如从发酵液废液中回收谷氨酸，就是用微滤或超滤技术同反渗透技术相结合的方法[41]。

聚酯纤维一般用强碱水解重整来提高纤维性能，水解后废水中含有一定的水解产物，首先用超滤将废水中的悬浮固体和胶体去除，再将透过液酸化成对苯二甲酸，经纳滤浓缩后重新用来生产聚酯纤维[42]。

纳滤技术与反渗透技术组合，可用来除掉地下水中的硝酸盐，第一步纳滤处理可，以.除掉导致反渗透膜堵塞的硫酸钙和碳酸钙，提高第二步反渗透膜处理的工作效率[43]。

因此，以上所讨论的各种膜分离技术在应用方面的分类有时并不是很精确的，应根据所要分离物质的性质选择合适的膜分离方案，有可能要将多种膜分离技术结合起来使用。

2.膜分离技术的开发焦点

膜分离技术由于具有不发生相变化、操作方便、操作温度在室温左右以及不污染环境等优点，是解决人类面临的能源资源危机和环境污染等重大问题的一项高新技术。

目前已广泛应用于电子、化工、轻工、纺织、食品加工等领域的产品分离、废水处理和资源回收等。

随着膜分离技术的进一步发展与推广，对膜的要求越来越高，如高选择、性耐污染性、物理化学稳定性、热稳定性以及耐用性等等。

膜分离技术目前研究开发的焦点是⑴膜的选择性；

⑵过程的比产值；

⑶操作的可靠性。

不同的膜过程对这些问题的要求与目前研究解决的程度相差甚远。

⑴选择性：

膜的选择性即膜进行所要求分离的能力，在某些膜过程，选择性问题已基本解决，而在其他膜处理过程中，则还是关键的问题。

反渗透纳滤、超滤和微滤这几种液相膜分离的选择性都已达到分离应用的水平，而另一方面，在气体分离和渗透汽化中，膜的选择性仍是有待进一步提高的问题。

⑵比产值：

膜组件的比产值或单位成本的分离能力对膜过程的经济性有直接的影响。

膜材料、膜结构和膜组件的装填密度都影响膜装置的成本。

选用具有高渗透性的膜材质，减少膜的厚度，采用经济的方法制造高填充密度的膜组件都可减少膜过程的费用，在不同的膜过程，这部分费用可能对整个膜过程的经济性影响并不相同。

⑶操作的可靠性：

操作的可靠性在所有膜分离技术中都非常的重要，影响可靠性的因素因膜过程的不同而不同，膜污染是影响操作可靠性的决定性因素，对于反渗透来说，膜的稳定性差则是导致其操作不可靠性的主要因素。

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