膜分離技術(shù)發(fā)展歷程

發(fā)布時(shí)間：2021-02-28 16:11:34人氣：

膜分離現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)距今已有200多年的歷史,但膜分離作為高新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室中的珍品發(fā)展成為工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的高效節(jié)能的分離過程,還是近30多年的事。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、人民生活水平的提高、能源的緊張、資源的短缺和環(huán)境污染的嚴(yán)重……，膜技術(shù)將在能源、電子、石化、食品、飲料、醫(yī)藥衛(wèi)生、重工、輕工和人民日常生活以及環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)的重要作用。膜分離是促進(jìn)和保證社會(huì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅在國際上十分重視，而且在國內(nèi)也已達(dá)成共識(shí)。

一、電滲析（ED）

我國離子交換膜和ED的研究始于1958年，1965年第一臺(tái)ED器試用于成昆鐵路建設(shè)，1967年實(shí)現(xiàn)了異相膜的工業(yè)化生產(chǎn)，70年代以來，相繼進(jìn)行了多種均相離子交換膜的研制和中試放大、電極動(dòng)力等研究和新型鈦涂釕電極的制備、大尺寸（800mm×1600mm）ED用隔板的開發(fā)、ED水力學(xué)參數(shù)研究、大型ED膜堆的設(shè)計(jì)和開發(fā)、長期運(yùn)行不拆洗的研究與實(shí)踐及特種分離的開發(fā)等，使我國ED技術(shù)不斷提高。目前國內(nèi)異相膜生產(chǎn)已具規(guī)模，年產(chǎn)量在3.5~4.0×105m2左右，大小ED廠家約40個(gè)。1985年開始制定ED技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，1995年完成并開始執(zhí)行。

與國際水平相比，我國ED的工藝水平已接近世界先進(jìn)水平。差距大的是均相離子交換膜的制備沒有工業(yè)化，膜品種少，性能較低，難以進(jìn)行高濃度濃縮和不同離子分離等方面的應(yīng)用，所以應(yīng)加強(qiáng)耐溫、耐酸堿、耐氧化和耐污染等高性能膜的研制和開發(fā)。在組器工藝方面應(yīng)加強(qiáng)ED器的集成化和自動(dòng)化開發(fā)。除在苦咸水脫鹽的純水制備等方面進(jìn)一步推廣外，環(huán)保要求的廢液再生回用等方面的應(yīng)用應(yīng)加強(qiáng)；結(jié)合實(shí)際情況開展高溫電滲析研究和集成工藝技術(shù)開發(fā)；大力開發(fā)雙極膜電滲水離解過程和填充床ED連續(xù)除離子過程。形成新的ED技術(shù)優(yōu)勢(shì)。從環(huán)保和節(jié)能角度分析，進(jìn)行高效Donnan滲析過程開發(fā)也是很有意義的。

二、反滲透（RO）

我國RO的研究始于1965年，1967~1969年的全國海水淡化會(huì)戰(zhàn)，為CA（醋酸纖維素）不對(duì)稱膜的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。70年代進(jìn)行了中空纖維和卷式RO元件的研究，于80年代初步工業(yè)化。70年代曾對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行過廣泛的研究，但70年代末停了下來，80年代中重新開始復(fù)合膜的開發(fā)。經(jīng)“七五”和“八五”攻關(guān)已中試放在成功。國內(nèi)RO主要用于電子、電力、食品、飲料和化工等領(lǐng)域的純水和超純水制備，少量的用于苦堿水淡化。

與國外相比，我國某些RO工藝技術(shù)接近國際水平，但膜和組器技術(shù)和性能與國際水平相比仍有較大差距；復(fù)合膜性能比國外低且還未規(guī)?；a(chǎn)；卷式元件和中空纖維組件離海水淡化的目標(biāo)還有不少路要走……

在當(dāng)前的形勢(shì)下，我們應(yīng)結(jié)合引進(jìn)、消化吸收和自我開發(fā)并重，大力開發(fā)復(fù)合膜用新材料；加強(qiáng)CA膜類的復(fù)合膜類成膜工藝開發(fā)；進(jìn)一步提高成膜的耐溫、抗氧化、抗污染、低操作壓、高水通量和脫除率等性能；開發(fā)卷式和中空纖維式RO的最大潛力，進(jìn)一步擴(kuò)大RO的應(yīng)用工藝開發(fā)，充分發(fā)揮RO的高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)，使我國反滲透技術(shù)能在海水淡化、脫水濃縮、高溫水再用、市政和工業(yè)廢水處理與再用等領(lǐng)域發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

三、超濾（UF）

我國從70年代初開始研究UF，最先開發(fā)的也是CA—UF膜，并在電泳漆行業(yè)中首先應(yīng)用，之后又被擴(kuò)大到酶制劑的濃縮等。聚砜中空纖維膜和組器的研究始于80年代初，80年代中期卷式元件也研制成功。通過“七五”和“八五”攻關(guān)，開發(fā)了一些耐溫的、高截留性能的膜和相關(guān)組器，但規(guī)?；€很不夠。另外近10年來，在荷電膜、臺(tái)金膜、成膜機(jī)理、膜污染機(jī)理和膜表征等方面也取得了許多可喜的進(jìn)展。UF在電泳漆、酶制劑、飲料、食品、超純水、醫(yī)藥（包括生物制劑）和廢液廢水回收利用等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

與國外水平相比，我國膜品種少，通量和截留綜合性能較低，組器技術(shù)的水平有待于改進(jìn)提高。UF多在一些要求不高的場合下應(yīng)用，成功的應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域還不多，這也影響了膜技術(shù)的推廣。所以應(yīng)努力提高通用膜的綜合性能，增加膜品種，特別是耐熱、耐溶劑、耐酸堿和抗污染的品種。用不同工藝開發(fā)高截留性能的膜，進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有組器制備工藝，嚴(yán)格制備和檢測(cè)工藝，生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品并使之規(guī)?；?，有針對(duì)性地加大應(yīng)用開發(fā)力度，加強(qiáng)膜污染和膜清洗的研究和實(shí)際應(yīng)用推廣。

四、微濾（MF）

國內(nèi)MF研究始于70年代初，開始以CA—CN膜片為主，于80年代相繼開發(fā)成功CA、CA—CTA、PAN、PVDF、尼龍等膜片，并進(jìn)而開發(fā)出褶筒式濾芯；開發(fā)了控制拉伸致孔的PP、PE和PTEE微孔膜；也開發(fā)出聚酯和聚碳酸酯的核徑跡微孔膜；無機(jī)微孔膜也有了初期產(chǎn)品。并在醫(yī)藥、飲料、飲用水、食品、電子、石油化、分析檢測(cè)和環(huán)保等領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。

與國外水平相比，我國相轉(zhuǎn)化法微孔膜的性能和國外同類產(chǎn)品性能基本一致。褶筒式濾芯已在許多場合下替代了進(jìn)口產(chǎn)品，得到了廣泛應(yīng)用；所以相轉(zhuǎn)化MF膜應(yīng)在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高質(zhì)量，降低成本，擴(kuò)大市場，形成規(guī)模，并開發(fā)卷式和中空纖維式組器；加強(qiáng)閉端和錯(cuò)流新工藝的開發(fā)，提高組器的回收率和壽命；控制拉伸生產(chǎn)的PE、PP等MF膜。雖然生產(chǎn)工藝和質(zhì)量有待提高，但以其價(jià)廉、耐溶劑等優(yōu)點(diǎn)在不斷拓寬市場。所以應(yīng)繼續(xù)開發(fā)和完善PE、PP等膜的生產(chǎn)工藝，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加規(guī)格品種，開拓新應(yīng)用領(lǐng)域和新的工藝。無機(jī)膜應(yīng)加快多通濾芯的開發(fā)，形成一定規(guī)模，并找尋最適于其應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域，如高溫等苛刻要求的場合。大力開發(fā)其他形成的微濾膜。強(qiáng)化質(zhì)量檢測(cè)，統(tǒng)一產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使微濾市場能迅速擴(kuò)大，增大效益。

五、納濾（NF）

我國納濾膜的研究始于80年代末，在實(shí)驗(yàn)室中相繼開發(fā)CA—CTA納濾膜，S—PES涂層納濾膜和芳族聚酰胺復(fù)合納濾膜等，并對(duì)其軟化、染料和藥物中除鹽及特種分離等方面性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，取得了一批初步的成果。

與國外水平相比，我國的納濾膜僅能說是剛剛開始，即膜的研制、組器技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)等都剛起步。所以在這方面我們應(yīng)根據(jù)自己的國情，急起直追，能在最近幾年內(nèi)使我國的納濾技術(shù)實(shí)用化，為國民經(jīng)濟(jì)更好地服務(wù)。

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