在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法称为膜分离。

分离溶质时一般叫渗析；分离溶剂时一般叫渗透。 

根据推动力的不同，膜分离有下列几种：

    浓度差：扩散渗析

    电位差：电渗析

    压力差：反渗透、纳滤、超滤、微滤

（1）原理

在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中的阴、阳离子的选择透过性，分离溶质和水。

阴膜只让阴离子通过；阳膜只让阳离子通过。

阴极：

  还原反应：

  阴极室溶液呈碱性，结垢

阳极：

  氧化反应：

  或       

  阳极室溶液呈酸性，腐蚀

特点：只能将电解质从溶液中分离出去。不能去除有机物等。

离子交换膜

离子交换膜具有与离子交换树脂相同的组成，含有活性基团和能使离子透过的细孔。常用的离子交换膜按其选择透过性可分为阳膜、阴膜、复合膜等数种。 

阳膜含有阳离子交换基团，在水中交换基团发生离解，使膜上带有负电，能排斥水中的阴离子，吸引水中的阳离子并使其通过。

阴膜含有阴离子交换基团，在水中离解出阴离子，使膜上带正电，吸引阴离子并使其通过。 

复合膜复合膜由一面阳膜和一面阴膜其间夹一层极薄的网布做成，具有方向性的电阻。当阳膜面朝向阴极，阴膜面朝向阳极时，正、负离子都不能透过膜，显示出很高的电阻。当膜的朝向与上述相反时，膜电阻降低，膜两侧相应的离子进入膜中。

电渗析器的组装

电渗析器的组装依其应用不同而有所不同。其组装的情况是用级和段来表示的。 

级：一对正、负电极之间的膜堆称为一级。 

段：具有同一水流方向的并联膜堆称为一段。

（2）应用

海水或苦咸水（小于10克/L）淡化；

自来水脱盐制取初级纯水；

电渗析与离子交换组合制取高纯水；

废液的处理回收（可以与电极反应联合进行）

如酸洗废水回收硫酸和铁，芒硝回收硫酸和碱

高浓度溶液中的溶质透过隔膜向低浓度溶液中迁移的过程，浓度差为推动力。

采用离子交换膜：阴膜。主要用于回收酸，碱。但不能将它们浓缩。其特点是不消耗能量。

回收硫酸时，只有原废水硫酸浓度大于10％时，才有实用价值。

用一种半透膜将淡水和盐分隔开，该膜只能让水分子通过（膜的亲水性），而不让溶质通过。由于淡水中的水分子的化学位比盐水中的水分子化学位高，所以淡水中的水分子会通过膜渗入到盐水中，直到盐水中的水位上升到一定高度位置，此高度成为盐水的渗透压π。在盐水侧施加压力P，使P〉π，则盐水中的水分子将流向淡水中，使盐水增浓。

‍应用

苦咸水、海水淡化

与离子交换联用，制取超纯水

处理重金属废水，回收重金属：如处理镀镍废水，镍回收率可达99％。

废水脱盐深度处理

反渗透工艺参数及问题

（1）净化水质与回收率： 

对纯水制备，质量要求着眼于透过液是否符合标准。 

而对废水的处理，则需考虑透过液是否可达到排放标准，浓缩液有无回收价值等两个方面。 

净化水的回收率(recovery)是指产品水的流量与进水流量之比，常用Y表示。

（2）工作压力

从理论上说，为了进行反渗透，只要所加的压力大于废水渗透压就可以了。 

工作压力的选定还需要考虑其他因素，一方面提高工作压力将使透水量增大，另一方面溶质被浓缩，溶液渗透压会增高。所以实际使用的工作压力要比溶液初始渗透压大很多，一般为3－10倍。 

实际处理废水时工作压力可通过试验确定。

（3）膜的透盐量

膜的透盐量或某溶质组分的透过量与膜的性质和膜两侧的浓度差有关。 

与透水量不同，正常的透盐量与工作压力无关。因此，增大工作压力，透水量增加，透盐率仍以固定速率进行，结果可得到更多的净化水。 

（4）膜的污染与清洗引起膜污染的

引起膜污染的原因大致可分为三类: （a）原水中的亲水性悬浮物，在水透过膜时，被膜吸附；

（b）原水中本来处于非饱和状态的溶质，在水透过膜后，因浓度提高变成过饱和状态，在膜上析出； 

（c）浓差极化使溶质在膜面上析出。 

清洗方法

包括物理法和化学法。

 (a)物理清洗法： 这是用淡水冲洗膜面的方法，也可以用预处理后的原水代替淡水，或者用空气与淡水混合液来冲洗。 在压力为0.3MPa下冲洗膜面30分钟，可以清除膜面上的污垢。 

（b）化学清洗法： 

化学清洗法是采用一定的化学清洗剂，如硝酸、磷酸、柠檬酸、柠檬酸铵加盐酸、氢氧化钠、酶洗涤剂等在一定压力下一次冲洗或循环冲洗膜面。化学清洗剂的酸度、碱度和冲洗温度不可太高，以免对膜造成损害。 

当清洗剂浓度较高时，冲洗时间短，浓度较低时，相应冲洗时间延长。具体清洗方法和清洗剂的选择要根据具体情况确定。

4．超滤 

与反渗透一样是在压力差下工作，但由于膜孔较大，无渗透压，可在较低压力下工作。一般几公斤。 

在膜分离过程中，大分子溶质被膜所截留并不断累积在膜表面上，使溶质在膜面处的浓度高于主体溶液中的浓度，从而形成浓度差，并促使溶质的反向扩散。这种现象称为浓差极化。 

减缓浓差极化现象的措施：（1）提高料液流速，增加膜面的紊动程度；（2）对膜面不断清洗；（3）控制料液浓度

超滤与反渗透

两种方法的共同点在于：

两种过程的动力同是溶液的压力，在溶液的压力下，溶剂的分子通过薄膜，而溶解的物质被阻滞在膜表面上。

两者区别在于：（1）膜不同：超过滤所用的膜(超滤膜)较疏松，透水量大，除盐率低，一般用超过滤分离高分子和低分子有机物以及无机离子等，能够分离的溶质分子至少要比溶剂的分子大10倍，在这种系统中渗透压已经不起作用了。 

反渗透所用的膜 (反渗透膜)致密，透水量低，除盐率高，具有选择透过能力，用以分离分子大小大致相同的溶剂和溶质。

（2）机理不同：超过滤的去除机理主要是筛滤作用。在反渗透膜上分离过程伴随有半透膜、溶解物质和溶剂之间复杂的物理化学作用。

（3）工作压力不同：超过滤的工作压力低(0.07－0.7MPa)。反渗透所需的工作压力高(大于2.8MPa)。 

超滤装置与反渗透装置类似，目前我国试验研究及生产中普遍用管式装置。

应用

1．给水
去除细菌、胶体等物质。家庭用膜式净水器
与反渗透联合制备纯水
2．废水
回收分离有用物：涂料、羊毛脂、染料、纸浆等
废水深度处理
膜——生物反应器

5．微滤（CMF）

微孔过滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，在静压差的作用下，小于膜孔的粒子通过滤膜，比膜孔大的粒子则被阻拦在滤膜面上，使大小不同的组分得以分离，其作用相当于“过滤”。由于每平方厘米滤膜中约含1千万至1亿个小孔，孔隙率可达70%-80%，故阻力很小，过滤速度较快。其操作压差为0.01-0.2Mp，被分离粒子直径的范围为0.08-10μm。 

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