1、概述
膜过滤技术是一项新兴的分离技术，具有广阔的市场前景和发展潜力。根据膜孔径的大小及分离物质的差别，膜过滤技术可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。 其中：

微滤膜孔径在0.05~2.0μm之间，可阻留分子量为20万~100万的物质，适用于细菌微粒等的分离；
超滤膜孔径在0.0015~0.1μm，截留分子量范围在1000~50万，适用于大分子（蛋白质、胶体等）与小分子（无机盐、糖等低分子量有机物）溶液的分离；
纳滤膜孔径在1~2nm之间，截留分子量范围在150~1000之间，适用于糖等低分子量有机物与无机盐的分离。
反渗透膜孔径孔径小于1nm，截留分子量小于200，适用于无机盐及低分子量有机物的分离和浓缩。

2、过滤的基本原理
A、微 滤

微滤是利用微孔径的大小，在压差为推动力下，将料液中大于膜孔径的微粒、细菌等悬浮物质截留下来，达到滤液中微粒的去除与溶液澄清的膜分离技术。通常，微孔膜孔径在0.05~2.0μm范围内，膜的孔数及孔隙率限决于膜的制备工艺，分别可高达107个/cm2及80%，微滤过程一般用于去除直径在0.05~10μm范围内的微粒、细菌等，由于微滤所去除的粒子通常远大于用反渗透和超滤分离的溶质及大分子，故没有渗透压、操作压差较小，约为0.01~0.2Mpa，而膜的通量远大于反渗透和超滤。

B、超 滤
(超滤可以分离直径大于2nm的溶质分子和分子量大于1000的分子和胶体。由于不同超滤膜存在不同范围的孔径分布，所以超滤不是一种分级技术，一般仅能对尺寸上差一个数量级的分子进行分离。对于混合体系，超滤可分离分子量相差10倍以上的高分子混合物。

C、纳 滤
纳滤膜是介于反渗透膜和超滤膜之间的一种压力驱动膜，是近年来国际上发展较快的膜品种之一。该类膜对多价离子和分子量在200以上的有机物的截留率较高，而对单价离子的截留率较低。反渗透膜脱除了所有的盐和有机物，而超滤膜对盐和低分子有机物没有截留效果。纳滤膜截留了糖类低分子有机物和多价盐（如MgSO4），对单价盐的截留率仅为10%~80%左右，具有相当大的通透性，而二价及多价盐的截留率均在50%~90%以上。由于单价盐能自由透过纳滤膜，所有膜两侧不同离子浓度所造成的渗透压要远低于反渗透膜。因此，纳滤膜比反渗透膜所要求的操作压力要低。

D、反渗透
用一张只透过水而不透过溶质的理想半透膜把水和盐水隔开，则出现水分子由纯水一侧通过半透膜向盐水一侧扩撒的现象，这是人们所熟知的渗透现象(图a)。随着渗透现象的进行，盐水侧液面不断升高纯水侧水面相应下降，经过一定时间之后，两侧液面差不再变化，系统中纯水的扩散渗透达到了动态平衡，这一状态成为渗透平衡(图b)。π为盐水溶液的渗透压。渗透平衡时纯水相与盐水溶液相中水的化学势差等于零。如果人为的增加盐水侧的压力，则盐水相中水的化学势增加，就出现了水分子从盐水侧通过半透膜向纯水侧扩散渗透的现象。由于水的扩散方向恰恰与渗透现象相反，因此人们把这个过程称为反渗透(图c)。由此可见，若用一半透膜分隔浓度不同的两个水溶液，其渗透压差为π，则只要在浓溶液侧加以大于π的外压，就能使这一体系发生反渗透过程，这就是反渗透膜分离的基本概念。实际的反渗透过程中所加外压一般都达到渗透压差的若干倍。

目前，膜工业上把反渗透过程分成三类：高压反渗透（5.6~10.5Mpa，如海水淡化），低压反渗透（1.4~4.2Mpa，如苦咸水的脱盐），和超低压反渗透（0.5~1.4Mpa如自来水脱盐）。发渗透膜具有高脱盐率（对Nacl达95%~99.9%的去除）和对低分子量有机物的较高去除，有机物的去除依赖于膜聚合物的形式、结构与膜和溶质间的相互作用。

3、工艺流程图

4、应用领域

一、醇类回收

纳滤膜用于低分子量醇的净化
实例：
低分子量的醇类主要是甲醇和乙醇。在许多工业应用中其被广泛用作溶剂和清洁剂。在使用过程中它们可能被污染，根据实际情况其中有一些需要被净化以便重新使用，而传统的净化工艺通常采用昂贵的蒸馏法，给使用者造成较大的经济负担。在绝大多数情况下，采用D系列纳滤膜对低分子量醇类进行净化回收比传统的蒸馏法更加经济、有效。
甲醇净化回收D系列纳滤膜系统设计

二、水溶性淬火剂的回收

在对铝制品的热处理工程中，淬火工艺通常需要使用淬火剂（如聚碱乙二醇溶液）。在对淬火完毕的铝制品进行冲洗的过程中通常会将淬火剂稀释，因此必须进行频繁的淬火剂浓缩。常规浓缩方法是加热法，通过加热将淬火剂从稀溶液中蒸发出来，但是这种方法的缺点是：耗能高而且还会导致淬火剂的损失。
现在一些铝制品加工厂已经开始应用GM系列超滤膜对淬火剂进行浓缩。通过采用GM系列超滤膜系统，减少了能量的消耗和淬火剂的损失，从而大大降低了厂家的生产成本。

三、淀粉加工

淀粉作为纺织、制胶及食品工业的重要原料，在其制备工艺的许多方面都可以与膜技术相结合，并且极有潜力。淀粉主要从谷物、小麦、马铃薯等农作物中提取的，这些农作物经过浸泡、碾磨、蒸煮及清洗等工艺后可生产出淀粉。在此过程中，15%~30%的提取物留在溶液中。在淀粉提取及制备的过程中需要使用和排放大量的水，因此必须减少水的使用和废水的排放。膜技术可以完成以上的要求，同时提高淀粉的品质和质量。
膜技术的特点：
使用微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）及反渗透（RO）等膜技术，既可提高现有淀粉加工工艺水平，又实现了新的操作模式。由于淀粉料液中含有大量的固形物（悬浮物和溶解物），膜技术在淀粉加工中成功应用的关键在于防止膜元件的污染，采取以下措施可减轻膜元件的污染：采用适当的预处理工艺；采用抗污染性膜结构；改善膜元件内部的水力特性。

四、含酸废水处理

在许多工艺中都会产生酸性废水，普通膜元件能够被这种废水轻易的腐蚀损坏。但是S系列反渗透膜和D系列纳滤膜能够用于浓缩和净化含酸废水，从而减少废水的排放同时回收各种具有价值的物质。
一铜棒精炼厂每天都会有75gpm浓度为2%的硫酸废水产生，其中还含有1200ppm的可溶性铜。如果采用传统的中和沉降工艺不但会产生污泥处理问题，而且经过处理后的排放水中的TDS值和可溶性铜仍然极高。一套膜处理系统被安装后，通过浓缩和净化硫酸回用、回收和浓缩可溶性铜、净化回收水，从而大大减少了废水的排放量。

五、 糖类加工

中国是世界上主要的食糖生产国和消费国之一，目前仍采用传统的双碳酸法、亚硫酸法/磷酸法制糖工艺，而膜分离技术由于其节能、高效、工艺简单、易于操作等优点将逐步替代传统的分离工艺。卷式膜元件已被广泛应用于糖类的浓缩分离、脱色。对于糖类的浓缩，如采用传统的热浓缩工艺则有投资大、耗能高等弊端。而采用D系列纳滤膜来对糖类进行浓缩渗滤分离，由于其具有稳定的分子截留率，因此可保证在低压状态下对糖类具有极高的截留率，达到浓缩效果。D系列纳滤膜能够将糖度从12Brix浓缩至30Brix，同时让无机物从糖液中透出。在糖度为30Brix时，D系列纳滤膜对水的脱除率高达60%。G系列GM超滤膜和P系列PW超滤膜可被应用于糖液的净化，能够脱除糖液中色度，可取代传统的活性炭吸附工艺。在以上的应用中，所有的膜元件皆采用特殊的膜流道，以减少对糖液的预过滤要求。

原料液的组成包括葡萄糖、果糖、蔗糖、葡聚糖、盐及其他有机物（色度）和悬浮物，整个膜浓缩分离工艺为高温（55℃）低压操作，采用微滤—超滤—纳滤的组合工艺。采用膜分离工艺替代或改造传统制糖工艺将产生显著的效益：

六、酿酒工业

酿酒工业已成功的将膜技术应用于酿酒工艺中。酒类主要是通过发酵来制取，在发酵罐中，果汁中的糖液被发酵制成乙醇，然后通过膜设备进行澄清。应用MF、UF、NF、RO等膜技术，酒类生产商能够提高现有的生产工艺。酒类生产商能够利用膜技术进行如下工艺：

七、油水分离

许多工业的生产工艺中都会产生含油废液，含油废液可以分为以下几种类型：含有可溶解性油的废水；含有费溶解性油的废水（即油水乳浊液，一些为稳定态，一些为非稳定态）；含微量水的废油。

1、对于含有非溶解性油的废水（油水乳浊液），可以采用卷式微滤膜将油从水中分离出去，微滤系统的渗透水再进行物理分离。

2、对于含有可溶解性油的废水，可以采用D系列纳滤膜或M系列超滤膜将油从水中分离出去。由于浓缩分离膜采用了宽平行进水流道，通过加宽加大进水流道，提高了水在膜表面的切向流速和紊流，减少了膜的污染和清洗频率，同时提高了膜的渗透通量。

3、传统的油水分离系统仅仅能够将含油水废液处理后达到排放标准。而膜系统不仅能够将油水废液处理后达到排放标准，同时能够对油和水进行回收利用，以达到资源回收的目的。其中比较洁净的渗透水回流至生产工艺中，以提高水的利用率；而被截留的浓缩废油，由于其含有极高的热量值，因此能够作为燃料使用。