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膜（微滤、超滤、纳滤、反渗透）概述及其应用

膜技术简介

为了满足工业生产和饮用水方面的要求，各种膜的技术应运而生。它与传统过滤的不同在

于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添

加助剂。膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的

分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称

为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可

分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有

机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。

微滤（MF）又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜

的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚

酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主

要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。

对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1～1微米，故

微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空

气除菌。

超滤（UF）是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000um分

子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可

以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介

质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达

到溶液的净化、分离、浓缩的目的。

对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子

量范围在1000～300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮

固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。

应用：澄清纯化分离所采用的膜主要是超/微滤膜，由于其所能截留的物质直径大小分布范

围广，被广泛应用于固液分离、大小分子物质的分离、脱除色素、产品提纯、油水分离等

工艺过程中。

超/微滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降、板框过滤、真空转鼓、离心机分离、溶

媒萃取、树脂提纯、活性炭脱色等工艺过程。

澄清纯化技术可采用的膜分离组件主要有：陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、

卷式膜、管式膜。

纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80～1000

的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物

化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。

对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表

征，通常截留率范围在60～90%，相应截留分子量范围在100～1000，故纳滤膜能对小分

子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。

应用：在浓缩提纯工艺上主要采用截留分子量在100～1000Dal的纳滤膜。纳滤膜的主要

特点是对二价离子、功能性糖类、小分子色素、多肽等物质的截留性能高于98%，而对一

些单价离子、小分子酸碱、醇等有30～50%的透过性能，常被应用于溶质的分级、溶液中

低分子物质的洗脱和离子组分的调整、溶液体系的浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过

程中。

纳滤膜分离技术常被用于取代传统工艺中的冷冻干燥、薄膜蒸发、离子交换除盐、树

脂工艺浓缩、中和等工艺过程。

浓缩提纯技术可采用的膜组件主要有：卷式膜、管式膜。

反渗透（RO）是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子

物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗

透是膜分离技术的一个重要组成部分，因具有产水水质高、运行成本低、无污染、操作方

便运行可靠等诸多优点，而成为海水和苦咸水淡化，以及纯水制备的最节能、最简便的技

术.目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为

现代工业中首选的水处理技术。

反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，对NaCl的截留率在98%以上，出

水为无离子水。反渗透法能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、