膜分離技術是發展迅速、應用廣泛的高新技術，該技術具有分離效率高、無相變、無化學反應、體積小、能耗低和操作方便等優點。它在“物質的分離與濃縮”過程中應用范圍非常廣泛，發展前景十分廣闊。特別是近年來，膜分離技術應用于環保領域是一項重大的技術突破。它作為高新技術，相對于環保產業的傳統工藝技術，具有明顯的技術 性和投資經濟性。

1 膜分離技術概況

1.1 膜分離技術

膜分離是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異，以外界能量或化學位差為推動力對雙組分或多組分混合的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的方法。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。

1.2 膜分離學科發展的主要學科支持體系

以選擇性分離膜為中心的膜科學主要圍繞幾個方向深入研究：膜材料和膜結構；膜制備與膜形成機理；膜性能與結構的關系；膜過程和傳遞機理；過程和設備設計與優化；膜應用研究等。膜分離技術能在短短30年內迅速發展是因為它有堅實的理論基礎，例如化學滲透壓學說、氣體膜透過理論、膜孔徑理論、膜平衡概念、定電位學說、雙電層理論等等，近代科學技術的發展為分離膜材料研究提供了良好的條件，高分子科學的進展為膜分離提供了具有各種特性的合成高分子膜材料；電子顯微鏡等近代分析技術的進展為分離膜的結構分析和分離機理研究提供了有效手段。現代工業的發展需要節能、低品位原料的再利用和消除環境污染的新技術，而膜分離正好能滿足這些需要。

1.3 發展膜分離技術的重要性

膜分離技術是近三十多年來發展起來的高新技術，是多學科交叉的產物，亦是化學工程學科發展新的增長點。它與傳統的分離方法比較，具有如下明顯的優點：

（1）高效。由于膜具有選擇性，它能有選擇性地透過某些物質，而阻擋另一些物質的透過。選擇合適的膜，可以有效地進行物質的分離、提純和濃縮。

（2）節能。多數膜分離過程在常溫下操作，被分離物質不發生相變，是一種低能耗、低成本的單元操作。

（3）過程簡單、容易操作和控制。

（4）不污染環境。

由于這些優點，使膜分離技術在短短的時間迅速發展起來，已廣泛有效地應用于石油化工、生化制藥、醫療衛生、冶金、電子、能源、輕工、紡織、食品、環保、航天、海運、人民生活等領域，形成了獨立的新興技術產業。它的應用與節能、環境保護以及水資源的再生有密切的關系，因此在當今 上能源短缺、水荒和環境污染日益嚴重的情況下，膜分離技術得到 各國的普遍重視，歐、美、日等發到 投巨資立專項進行開發研究，已在此領域取得 地位。

2 膜分離技術在環保中的應用研究

2.1 在水處理中的應用

膜技術可以有效地提高水資源的利用程度，在海水淡化、滴灌以及工業用水循環使用的實踐中都取得了較好的效果。膜分離技術作為較佳的水處理方法已成為研究的熱點并取得了很好的成果。

2.1.1 膜技術在凈水處理中的應用

（1）制取鍋爐補給水。發電廠鍋爐補給水要求水純度高、水量大、且能連續供水。以前一般采用全離子交換法制水，但遇到含鹽量較高（如500mg/L）的水源時，再生用酸、堿量大，環境污染嚴重，且水質不穩定。目前 上發達 大都采用反滲透-離子交換工藝制取鍋爐補給水。我國20世紀80年代初上海楊浦電廠和天津軍糧城電廠就引進了反滲透制取鍋爐補給水裝置。通過實際運行表明采用反滲透法不但改善了供水水質，還可節約酸堿處理費用。近年來越來越多的發電廠采用了反滲透法制取鍋爐補給水，取得了明顯的經濟效益和社會效益。另外，還可用電滲析法制取鍋爐補給水，采用電滲析-離子交換工藝在山東濰坊建成100m3/h電廠鍋爐補給水示范工程。其后在河南鞏義又建成240m3/h電廠鍋爐補給水供應站。這兩個工程在提高電滲析水回收率，延長電滲析器清洗周期，改善電廠鍋爐給水水質，防止結垢，節水和節煤以及節酸堿方面取得了滿意結果。

（2）制取純凈水。為消除飲用水消毒副產物和水塔及水箱對自來水的二次污染，反滲透（RO）、納濾（NF）、微濾（MF）、超濾（UF）等膜技術成為替代傳統技術的方法。RO技術無相變，能耗低，膜選擇性高，裝置結構緊湊，操作簡便易維修和不污染環境。目前國內純凈水生產一般采用反滲透法。NF對二價（如鈣鎂離子）或多價離子及分子量介于200～500之間的有機物有較高的脫除率，可除去飲用水中加氯前三鹵代烷前驅物，適用于硬度和有機物高的且濁度低的原水。MF、UF既可除去水中病菌、病毒、熱源、膠體、COD、BOD等有害物質，又可透析對人體有益的無機鹽。近年來大多數的礦泉水生產廠家均采用超濾或微濾技術除菌、除膠體、除絮凝物和顆粒等。

廈大三達公司擁有 國際的膜分離技術，該技術可以將西部的鹽堿水、硬水等劣質水分離成為安全的飲用水，還可將工業和生活污水進行回收分離，成為安全飲用水，實現用水的污染零排放，從而有效解決我國西部地區的缺水問題，這對我國西部地區水資源的開發、保護和有效利用有著特殊的意義。

2.1.2 膜技術在廢水處理中的應用

在廢水處理方面，膜分離技術的應用也十分廣泛。值得一提的是，由于在膜分離過程中不加入任何其他物質，因此膜技術凈化廢水的過程，同時也使有用物質得以回收，產品質量或生產效率得以提高，成本降低，能耗與物耗減少，污染消除或減輕。

從20世紀70年代初期首先使用反滲透（RO）法處理電鍍污水并用于鍍鎳污水的回收處理，此后又應用于處理鍍鉻、鍍銅、鍍鋅等漂洗水以及混合電鍍污水。1965年英國首先發表了用半透膜處理電泳涂料污水的專利。1983年又有人用反滲透法處理染料溶液的研究。1969年美國首先報道了活性污泥法和微濾法處理城市污水的方法。1972年開始的膜生物反應器研究近年已進入實用階段。近20年來，膜分離技術先后在含油、脫脂廢水、纖維工業廢水、造紙工業廢水、放射性廢水和高層建筑廢水等各類污水處理中得到可廣泛的應用。比如，采用超濾膜處理電泳漆廢水，不僅處理后的水可以回用于清洗，而且分離出的涂料也可以回用；采用納濾膜處理染料廢水，不僅可以凈化水，還可回收染料。電鍍是當今全球三大污染工業之一。由長沙力元新材料股份有限公司與 海洋局杭州水處理技術開發中心設計、制造的電鍍漂洗液鎳回收系統已成功運用。電鍍廢水經該工藝技術處理后得到回用，廢水中的有價原材料（硫酸鎳、氯化鎳）濃縮后回到電鍍槽得以回收，基本達到零排放。因此，膜集成技術用于電鍍廢水資源化，不僅不會造成二次污染，而且還回收了廢水中的有害重金屬，變害為寶，同時使水資源得到再利用。

2.2 其他膜技術的研究應用

20世紀80年代以來，氣體膜分離技術得到迅速發展，已在化工、石油化工等行業獲得較廣的應用，而膜富氧技術的發展對節能降耗、環境保護和提高人類生活質量均具有重大的作用。氣體分離和滲透汽化是正在發展中的技術。其中氣體分離相對較為成熟一些。目前已有工業規模的氣體分離體系是空氣中氧和氮的分離；合成氨廠中氨、氮、甲烷混合氣中氫的分離；天然氣中二氧化碳與甲烷的分離。滲透汽化是這些膜過程中 有相變的過程，在組件和過程設計中均有特殊的地方。它主要用于有機物/水，水/有機物，有機物/有機物分離，是較有希望取代某些高能耗的精餾技術的膜過程。除了以上已在工業應用的膜分離過程外，還有許多正在開發研究中的新膜過程，它們是膜萃取、膜蒸餾、雙極性膜電滲析、膜分相、膜吸收、膜反應、膜控制釋放、膜生物傳感器等。這些膜過程目前尚處在小型試驗和中試階段。

3 膜分離技術的發展前景

3.1 膜技術應用前景廣闊

膜分離技術在環保中尤其是在水處理的廣泛應用中進展十分迅速，許多發達 越來越多的應用膜分離技術來處理污水以解決環境污染問題和水資源短缺問題。近幾年的應用實踐證明，我國膜技術已步入大規模工業應用階段，市場潛力很大，應用前景廣闊。

3.2 應用開發動向

進行以水處理為主的膜材料及膜研究，如大通量、高表面積的反滲透膜研究、界面縮聚法制備納濾膜活性層的方法；大通量高選擇性氣體分離膜研究；二氧化碳分離、有機廢氣處理的研究；從水中分離有機物的高選擇性膜研究和有機物/有機物分離膜研究；另外還有膜過程在環境保護及治理、水資源再生、燃料電池隔膜的理論和應用研究；具有更好耐酸堿、耐熱、耐壓、耐有機溶劑性能、抗氧化、抗污染性能和易清洗性能的高聚物膜、無機膜和生物膜材料；結合多種膜過程優點的集成膜過程；取代反滲透和蒸發工藝的膜蒸餾過程等。

4 結語

膜分離技術被稱為是“21世紀的水處理技術”。我國膜分離技術在環保領域中的應用水平與 水平尚有較大差距，急需開發適合環保領域的高效分離膜和大型組件。可以預計，本世紀膜分離技術將得到迅速的發展，在污水處理領域發揮極其重要的作用。