膜分離技術現狀
半個世紀以來,膜分離完成了從實驗室到大規模工業應用的轉變,成為一項{gx}節能的新型分離技術。1925年以來,差不多每十年就有一項新的膜過程在工業上得到應用。
由于膜分離技術本身具有的優越性能,故膜過程現在已經得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態環境惡化的今天,產業界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業技術改造中的一項極為重要的新技術。曾有專家指出:誰掌握了膜技術誰就掌握了化學工業的明天。
80年代以來我國膜技術跨入應用階段,同時也是新膜過程的開發階段。在這一時期,膜技術在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫藥、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和應用。并且,在這一時期,ggcd科技攻關項目和自然科學基1金中也都有了膜的課題。
目前,這一潛力巨大的新興行業正在以蓬勃的激1情挑戰市場,為眾多的企業帶來了較為顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。
發展趨勢
未來陶瓷膜領域的發展趨勢將集中在以下5個方面:
1、進一步提高陶瓷膜材料的分離精度及其分離穩定性,使其在液體分離領域實現納濾級別的連續{gx}運行,在氣體分離領域實現多組分氣體的{gx}分離;
2、研制具有大孔徑及高孔隙率的耐高溫陶瓷分離膜材料,使其在資源的{gx}利用及環境保護等領域實現高溫氣固分離過程的長期穩定運行;
3、實現陶瓷膜表面性質的調控,通過改變其表面親疏水性及荷電性、生物兼容性等以拓展陶瓷膜的應用領域;
4、實現陶瓷膜的低成本化生產,結合構建面向應用過程的膜材料設計與制備方法,解決陶瓷膜推廣應用的瓶頸問題;
5、研制耐強酸強堿等苛刻體系的膜材料,提高膜材料分離性能的穩定性,拓展其在過程工業的應用范圍
陶瓷膜分離工藝是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程:原料液在膜管內高速流動,在壓力驅動下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜,含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留,從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%~50%、孔徑50nm~15μm的陶瓷載體,采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對稱復合膜。用于分離的陶瓷膜的結構通常為三明治式的:支撐層(又稱載體層)、過渡層(又稱中間層)、膜層(又稱分離層)。其中支撐層的孔徑一般為1~20μm,孔隙率為30%~65%,其作用是增加膜的機械強度;中間層的孔徑比支撐層的孔徑小,其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透,厚度約為20~60μm,孔隙率為30%~40%;膜層具有分離功能,孔徑從0.8nm~1μm不等,厚度約為3~10μm,孔隙率為40%~55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小,形成不對稱的結構分布。
陶瓷膜根據孔徑可分為微濾(孔徑大于50nm)、超濾(孔徑2~50nm)、納濾(孔徑小于2nm)等種類。進行分離時,在外力的作用下,小分子物質透過膜,大分子物質被膜截留,從而達到分離、濃縮、純化、去雜、除1菌等目的