分離技術的發(fā)展與人類的生產實踐密切相關，伴隨著生產力的發(fā)展，科學技術的進步，分離的方法也從簡到繁，從低級到 ，工藝從一種方法到多種聯(lián)用。已由過去簡單的蒸餾分離技術發(fā)展到現(xiàn)在復雜的超臨界萃取技術，膜分離技術等。

膜分離技術，顧名思義，是利用一張?zhí)厥庵圃斓模羞x擇透過性能的薄膜，在外力推動下對混合物進行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術。實踐證明，當不能經(jīng)濟地用常規(guī)的分離方法得到較好的分離時，膜分離作為一種分離技術往往是非常有用的，并且膜分離技術還可以和常規(guī)的分離方法結合起來使用，使分離技術投資更為經(jīng)濟。

表1是幾種主要的膜分離過程及其傳遞機理，推動力，透過物，膜類型的比較。

表1：幾種主要的膜分離過程

其他膜分離過程還有滲析（D），液膜分離（LM），膜蒸餾（MD）等。

1 發(fā)展史

膜分離在生物體內廣泛存在，而人們對其的認識、利用、模擬，及至目前的人工合成的過程卻是極其漫長而曲折的。膜分離技術發(fā)展大致可分為3個階段：

（1）50年代，奠定基礎的階段主要是對膜分離科學的基礎理論研究和膜分離技術的初期工業(yè)開發(fā)；

（2）60年代～80年代，發(fā)展階段，主要是使一些膜分離技術實現(xiàn)工業(yè)化生產，同時又開發(fā)研制了幾種重要膜分離過程。

（3）90年代～至今，發(fā)展深化階段，主要是不斷提高已實現(xiàn)工業(yè)化的膜分離水平，擴大使用范圍，一些難度較大的膜分離技術的開發(fā)得到突飛猛進的發(fā)展，并開拓了新的膜分離技術。

1.1 膜分離技術的氣源

200多年前，Abbe Nollet在1748年觀察到水可以通過覆蓋在盛有酒精溶液瓶口的豬膀胱進入瓶中，發(fā)現(xiàn)了滲透現(xiàn)象。但是，直到19世紀中葉Graham發(fā)現(xiàn)了透析（Dialysis）現(xiàn)象，人們才開始對膜分離現(xiàn)象重視起來，并開始研究。

起初，許多生理學家使用的膜主要是動物膜。1867年，Moritz Taube制成了人類歷史上 張合成膜——亞鐵氰化鈉膜，并以近代的觀點予以論述。隨后，Preffer用這種膜在蔗糖和其他溶液進行試驗，把滲透壓和溫度及溶液濃度聯(lián)系起來。接下來Vant Hoff以Preffer的結論為出發(fā)點，建立了完整的稀溶液理論。1911年Donnan研究了荷電體傳遞中的平衡現(xiàn)象。1920年，Gibbs從熱力學角度提供了認識滲透壓現(xiàn)象和它與其他熱力學性能關系的理論。

1925年 上 個濾膜公司(Sartorius)在德國Gottingen公司成立。1930年Treorell Meyer，Sievers等對膜電動勢的研究，為電滲析和膜電極的發(fā)明打下了基礎。1950年W.Juda等試制成功 張具有實用價值的離子交換膜，電滲析過程得到迅速發(fā)展。

1.2 膜分離技術的發(fā)展

60年代末期，加利福尼亞大學的Yuster Loeb、Sourirajan等對膜材料進行了廣泛的選工作，結果發(fā)現(xiàn)乙酸纖維素也具有特殊的半透性質。為了改進乙酸纖維素的透水性能，他們采用過氯酸鎂水溶液為添加劑，經(jīng)過反復試驗，終于在1960年 制成 上具有歷史意義的高性能非對稱的乙酸纖維素反滲透膜，這使得Allied-Singned公司開創(chuàng)了RO工業(yè)應用的時代。隨后，制膜技術不斷機械化、自動化，膜的形式也從平板膜發(fā)展到管式膜及中空膜等。1971年Du Pont化學公司也推出三醋酸纖維素中空纖維透過器。微濾、反滲透、超濾、透析及氣體分離等膜分離技術都在60～80年代相繼得到迅速發(fā)展。

1.3 發(fā)展趨勢

近10多年來 各國對膜分離技術的重視，極大地促進膜技術的發(fā)展，90年代Get GmbH公司推出了滲透蒸發(fā)。

中科院近來開發(fā)的某種新型滲透汽化膜及其工藝過程，將變革MTBE的生產工藝，產生可觀的經(jīng)濟效益。近幾年開發(fā)的納濾膜分離技術，其膜的孔徑比反滲透膜稍大，截留粒子的直徑為幾個nm，分子量為200～500，允許通過單價離子，低分子量有機溶劑。我國對納濾技術的開發(fā)和應用也相當廣泛。

隨著新型膜材料的開發(fā)和膜過程的改進，膜分離技術將不僅可以替代某些單元操作，而且可以與許多單元操作相結合，以取得更好的分離效果。例如將膜分離技術與催化反應結合起來形成膜反應器(Menbrance Reaction)。

2 工業(yè)應用

膜分離技術應用領域非常廣泛，尤其在一些發(fā)達 。根據(jù)有關數(shù)據(jù)的統(tǒng)計顯示：美國占50%，日本占18%，西歐占23%。膜的工業(yè)應用領域如表2所示。

表2：膜分離的工業(yè)應用

2.1 石油化工中的應用

膜分離技術，由于其分離過程無相變，高效，節(jié)能，工藝簡單，可在常溫下操作，能大大減少投資，增加經(jīng)濟效益。利用RO技術代替石化行業(yè)中一級除鹽，如：上海石油化工廠的3×120t/h RO系統(tǒng)，大慶石油化工廠的4×120t/h RO系統(tǒng)。氣體膜技術在天然氣的分離，煉廠氣中的氫回收、酸性氣體的脫除等方面有較廣泛的使用，如：大連化物所與上海吳涇化工廠研制的中空纖維膜氫氮分離裝置，在石化企業(yè)中已產生顯著的經(jīng)濟效益;大連化物所開發(fā)了移動式膜法富氧車應用于采稠油區(qū)的三次采油。滲透蒸發(fā)技術有希望取代蒸餾分離技術，清華大學在此方面有著較為深入的研究。

2.2 在水處理中的應用

現(xiàn)在環(huán)境問題日趨嚴重，其中較為突出的是廢水的處理。盡管廢水治理達標排放的方法很多，但不容置疑，膜技術應用較為普遍。早期，國外就開始采用RO和UF技術來處理電鍍廢水造紙工業(yè)廢水紡織印染廢水等。如：美國90年代初完成膜法大型污水處理廠，日本九洲采用RO技術進行廢水再生處理等。我國雖然在此方面起步晚，但發(fā)展也較為迅速，如采用EM菌制膜后處理印染廢水，效果非常好。膜技術還可以處理垃圾所產生的廢水，在廈門市新建的垃圾焚燒處理廠已有應用。

我國水資源也很貧乏，不少城市都存在用水嚴重緊張的問題，同時人民生活水平的提高，也對水質提出更高的要求，都希望能夠飲用到更優(yōu)質的水。膜技術可解決這些問題，海水的淡化處理和高純水的生產中都在使用膜分離技術。1997年浙江舟山市嵊山500t/d反滲透海水淡化示范工程投入運行，其除鹽率為90%～95%，運行壓力5～7MPa。 “七五”科技攻關18MΩ-cm大型工業(yè)化超純水系統(tǒng)取得成功。醫(yī)藥中的“凈化水”(Purified Water)可采用RO技術制取。

2.3 在食品行業(yè)中應用

目前正廣泛地開發(fā)膜分離技術在食品加工中的應用，在牛乳、果汁、蔬菜汁、肉類副產品等的加工中采用RO、MP、UP、PV技術進行濃縮、提純或回收有價值的成份。法國的Arnand Baudot等人進行了采用PV技術分離乳制品的香味物質的研究，The Natrasweet公司采用UF和NF技術來截留果汁中的糖類，滿足人們不同營養(yǎng)果汁的需要。用UF和RO技術從干酪生產中的廢棄乳液中分離和回收乳糖、脂肪和蛋白質等營養(yǎng)物，采用液膜對氨基酸進行生產和分離，采用膜蒸餾來進行甘蔗榨汁液的濃縮。

由于人類即將面臨健康、能源、資源、環(huán)境這4大問題，加上傳統(tǒng)技術的急需改造。而作為綠色節(jié)能的高科技的膜分離技術，以其高效、潔凈、節(jié)能的特點，將會在我國得到迅速的發(fā)展。