非凡有為的膜 extraordinary-active-membrane
分離是混合的逆過程。分離過程不能自發(fā)進行，需要作功才能實現(xiàn)，而且需要有專門的過程和設(shè)備。如食品醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)中，目的產(chǎn)物往往與大量雜質(zhì)混合在一起，分離技術(shù)的任務(wù)，就是從這些混合物中用最低的投入，獲得最高的產(chǎn)出。膜是目前主要的新型分離介質(zhì)之一，膜分離技術(shù)的主要應(yīng)用有：食品醫(yī)藥工業(yè)中的預(yù)處理、細胞分離、碎片分離、提取、精制等工藝過程；各類廢液中的有效資源回收；水處理等。
盡管在生產(chǎn)和生活中的諸多領(lǐng)域應(yīng)用的商品膜種類繁多，以及具體的分離機理和使用方法千差萬別，但他們具有共同的特性，即選擇透過性。因此膜的一般定義是：膜是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障。它可與一種或兩種相鄰的流體相之間構(gòu)成不連續(xù)區(qū)間并影響流體中各組分的透過速度。
錯流膜分離技術(shù)迅速地獲得全球的認(rèn)可，并成為全球食品，乳品，制藥/生化，淀粉以及制糖等生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)之一。該技術(shù)可用于許多領(lǐng)域，在室溫或更低的條件下，無需相變化就可以使特殊物質(zhì)分離，與傳統(tǒng)方法相比較，如旋轉(zhuǎn)式真空過濾，壓濾機等，膜分離已成為一種新型的性價比很高的解決方案。
膜分離是一種壓力驅(qū)動技術(shù)，可以分離產(chǎn)品的孔徑為100分子量的到5微米。
膜的分類
1. 按膜結(jié)構(gòu)分
液膜：按制膜材料形態(tài)來分類的一種，即以液態(tài)物質(zhì)為分離介質(zhì)形成的膜，亦叫液相膜或液膜。這種膜可以把兩種氣相，氣液兩相或兩相不互溶的液體進行分隔和促進分離，如乳化液膜和支撐液膜。
固膜：按制膜材料形態(tài)來分類的一種以固態(tài)物質(zhì)為分離介質(zhì)制成的膜，亦叫固相膜或固體膜。
對稱膜：一般指膜的各部分具有相同的特性，其孔結(jié)構(gòu)不隨深度而變化的膜。膜的厚度范圍為10～200um。
非對稱膜：由同種材料制成的，一層為致密分離層，其厚度通常為0.1～0.5um另一層或多層(如無機膜)為支撐層(其厚度為5～10um)。
2. 按化學(xué)組成分類
不同的膜材料具有不同的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機械性能和親和性能，對于不同的分離體系，利用不同材料制備的分離膜可以取得較好的效果。
有機膜：以有機高分子聚合物為材料制成的具有分離功能的滲透膜。這類膜的優(yōu)點是容易加工成型，成本低。其缺點是在高溫，高壓和有強吸附組分下，性能不穩(wěn)定。
無機膜：以無機材料為分離介質(zhì)制成的具有分離功能的滲透膜，如金屬膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金屬配合物膜、分子篩復(fù)合膜、沸石膜和玻璃膜等，它具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、孔徑分布窄和分離效率高等特點，可用于氣體分離等。
纖維素類是應(yīng)用最早，也是應(yīng)用最多的膜材，它主要用于滲透膜、納濾膜、超濾膜、微濾膜、透析膜中，在氣體分離膜和滲透蒸發(fā)中也有應(yīng)用。由于在較高溫度、酸性和堿性條件下纖維素膜易水解，此外易被許多微生物分解，所以纖維素膜的耐久性較差。
金屬膜：以金屬材料，如鈀、銀為介質(zhì)制成的具有分離功能的滲透膜?？衫闷鋵涞娜芙鈾C理制備超純氫和進行加氫或脫氫膜反應(yīng)。
3. 按分離機理分
根據(jù)分離機理，膜大致分為多孔膜、無孔膜和載體膜，多孔膜在處理溶液時根據(jù)顆粒大小進行分離，主要用于超濾和微濾；無孔膜利用分離體系中各組分溶解度或擴散 系數(shù)的差異進行分離，主要用于氣體分離、透析、蒸汽滲透等過程；載體膜是通過載體分子對某組分高度專一的親和性來實現(xiàn)不同組分的分離。
不同截留分子量的膜截留物質(zhì)分類圖
膜種類 | 膜功能 | 分離驅(qū)動力 | 透過物質(zhì) | 被截流物質(zhì) |
微濾 | 多孔膜、溶液的微濾、脫微粒子 | 壓力差 | 水、溶劑和溶解物 | 懸浮物、細菌類、微粒子、大分子有機物 |
超濾 | 脫除溶液中的膠體、各類大分子 | 壓力差 | 溶劑、離子和小分子 | 蛋白質(zhì)、各類酶、細菌、病毒、膠體、微粒子 |
反滲透和納濾 | 脫除溶液中的鹽類及低分子物質(zhì) | 壓力差 | 水和溶劑 | 無機鹽、糖類、氨基酸、有機物等 |
透析 | 脫除溶液中的鹽類及低分子物質(zhì) | 濃度差 | 離子、低分子物、酸、堿 | 無機鹽、糖類、氨基酸、有機物等 |
電滲析 | 脫除溶液中的離子 | 電位差 | 離子 | 無機、有機離子 |
滲透氣化 | 溶液中的低分子及溶劑間的分離 | 壓力差、濃度差 | 蒸汽 | 液體、無機鹽、乙醇溶液 |
氣體分離 | 氣體、氣體與蒸汽分離 | 濃度差 | 易透過氣體 | 不易透過液體 |
4. 按幾何形狀分
無論在實驗室還是在工業(yè)生產(chǎn)中，膜都被制成一定形式的組件作為膜分離裝置的分離單元。在工業(yè)上應(yīng)用并實現(xiàn)商品化的膜組件主要有平板型、圓管型、螺旋卷型和中空纖維膜，相應(yīng)的膜幾何形狀為平板式、管式、毛細管式和中空纖維式。后三種皆為管狀膜，他們的差別主要是直徑不同：直徑 〉10mm的為管式膜；直徑在0.5—10mm之間的毛細管式膜；直徑 〈0.5mm的為中空纖維膜。
板式膜組件
板框式膜組件使用平板式膜，這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框壓濾機類似，由導(dǎo)流板、膜、支承板交替重疊組成。其中支承板相當(dāng)于過濾板，它的兩側(cè)表面有窄縫。其內(nèi)胞有供透過液通過的通道，支承板的表面與膜相貼，對膜起支撐作用。導(dǎo)流板相當(dāng)于濾框，但與板框壓濾機不同，由導(dǎo)流板導(dǎo)流流過膜面，透過液通過膜，經(jīng)支撐板面上的窄縫流人支撐板的內(nèi)腔，然后從支撐板外側(cè)的出口流出。料液沿導(dǎo)流板上的流道與孔道一層層往上流，從膜器上部的出口流出，即為過程的濃縮液。導(dǎo)流板面上設(shè)有不同形狀的流道，以使料液在膜面上流動時保持一定的流速與湍動，沒有死角，減少濃差極化和防止微粒、膠體等的沉積。
卷式膜組件
卷式膜組件也是用平板膜制成的，其結(jié)構(gòu)與螺旋板式換熱器類似。支撐材料插入三邊密封的信封狀膜袋，袋口與中心集水管相接，然后襯上起導(dǎo)流作用的料液隔網(wǎng)，兩者一起在中心管外纏繞成筒，裝入耐壓的圓筒中即構(gòu)成膜組件。使用時料液沿隔網(wǎng)流動，與膜接觸，透過液透過膜，沿膜袋內(nèi)的多孔支撐流向中心管，然后由中心管導(dǎo)出。
管式膜組件
管式膜組件由管式膜制成，它的結(jié)構(gòu)原理與管式換熱器類似，管內(nèi)與管外分別走料液與過濾液。管式膜的排列形式有列管，排管或盤管等。管式膜分為外壓和內(nèi)壓兩種。外壓即為膜在支撐管的外側(cè)，因外壓管需有耐高壓的外殼，應(yīng)用較少；膜在管內(nèi)側(cè)的則為內(nèi)壓管式膜。亦有內(nèi)，外壓結(jié)合的套管式管式膜組件
中空纖維膜組件
中空纖維膜組件的結(jié)構(gòu)與管式膜類似，即將管式膜由中空纖維膜代替。它由很多根纖維(幾十萬至數(shù)百萬根)組成，眾多中空纖維與中心進料管捆在一起，一端用環(huán)氧樹脂密封固定，另一端用環(huán)氧樹脂固定，料液進人中心管，并經(jīng)中心管上下孔均勻地流入管內(nèi)，透過液沿纖維管內(nèi)從左端流出，濃縮液從中空纖維間隙流出后，沿纖維束與外殼間的環(huán)隙從右端流出。
