膜分離原理技術和優缺點

人們對膜進行科學研究則是近幾十年來的事1950年朱達W．Juda試制出選擇透過性能的離子交換膜奠定了電滲析的實用化基礎1960年洛布Loeb和索里拉簡Sourirajan首次研制成世界上具有歷史意義的非對稱反滲透膜這在膜分離技術發展中是一個重要的突破使膜分離技術進入了大規模工業化應用的時代其發展的歷史大致為20世紀30年代微孔過濾40年代透析50年代電滲析60年代反滲透70年代超濾和液膜80年代氣體分離90年代滲透汽化此外以膜為基礎的其它新型分離過程以及膜分離與其它分離過程結合的集成過程Integrated Membrane Process也日益得到重視和發展

一 膜分離原理

膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質當膜兩側存在某種推動力如壓力差濃度差電位差溫度差等時原料側組分選擇性地透過膜以達到分離提純的目的不同的膜過程使用不同的膜推動力也不同目前已經工業化應用的膜分離過程有微濾MF超濾UF反滲透RO滲析D電滲析ED氣體分離GS滲透汽化PV乳化液膜ELM等

二膜分離技術

反滲透超濾微濾電滲析這四大過程在技術上已經相當成熟已有大規模的工業應用形成了相當規模的產業有許多商品化的產品可供不同用途使用這里主要以反滲透膜和超濾膜為代表介紹一下

2.1 反滲透膜RO

反滲透膜使用的材料最初是醋酸纖維素CA1966年開發出聚酰胺膜后來又開發出各種各樣的合成復合膜CA 膜耐氯性強但抗菌性較差合成復合膜具有較高的透水性和有機物截留性能但對次氯酸等酸性物質抗性較弱這兩種材料耐熱性較差最高溫度大約是60℃左右這使其在食品加工領域的應用中受到限制

2.2 超濾膜UF

超濾膜最初也是使用CA做材料后來各種合成高分子材料得以廣泛應用其材料多種多樣共同特點是具有耐熱耐酸堿耐生物腐蝕等優點

目前使用最多的UF膜材料是聚芳砜和異丙基聚芳砜這兩種材料的最大優點是耐熱性非常強聚芳砜的機械性能好有優良的耐氧化性能通常使用時耐熱溫度可達8O℃熱殺菌時耐熱溫度可達90℃異丙基聚芳砜耐氧化性能更好較高溫度下能夠保持良好的機械性能耐熱溫度可達90℃ 熱殺菌時可達98℃進行熱殺菌時高溫水急速通過膜裝置因膜裝置材料的熱膨脹系數不同有時膜會發生泄漏現在通過對環氧系粘合劑的組成硬化條件的研究已能夠制造耐50℃溫差的急速加熱冷卻的膜裝置

三 分離膜的優缺點

分離膜共同的優點是①節約能源②在常溫下進行特別適用于熱敏性物質的處理能夠防止食品品質的惡化和營養成分及香味物質的損失③ 食品的色澤變化小能保持食品的自然狀態④設備體積小且構造簡單費用較低效率較高⑤適用范圍廣有機物和無機物都可濃縮可用于分離濃縮純化澄清等工藝