膜分离技术的条件是具备选择透过性的膜，膜有气相膜、液相膜、固相膜和复合膜，工业上应用较多的为固相膜。膜分离具有高分离、低能耗、无相变、无二次污染、设备稳定、操作简单等特点，且逐渐代替了传统的分离技术。我国膜分离技术的研究开发时间较短，但因良好的分离性能以及较低的成本等特点，受到各企业以及 的采纳与重视，因此在工业领域中占有重要地位。

1 膜分离技术的原理

使用天然或人工合成的高分子膜，在外界推动力（压力差、电势差、浓度差、化学位差）的条件下，依靠膜的选择透过性的特点，小分子物质能够自由通过半透膜，对于大分子物质，选择性膜不对其有透过性而被截留下来，从而完成对多组分中的物质进行分离、提纯、浓缩的目的。

2 膜分离技术的分类及应用

根据传质驱动力的不同，将膜分离方式分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、透析和渗透，其中微滤、超滤、纳滤及反渗透的推动力为压力差，但压力差的大小不同，其中反渗透所需的压力差较大，其次为纳滤、超滤，所需压力差较小的为微滤；电渗析、透析和渗透的推动力依次为电位差、浓度差、化学位差。目前在工业领域中较为常用的膜分离技术为微滤、超滤、纳滤、反渗透及电渗析，因此本文主要介绍这五种膜分离技术。

2.1 微滤膜分离

利用孔径为0.1-10μm的对称微孔膜，在以压力差为传质驱动力的条件下，过滤含高分子量或细微粒子的溶液，达到与溶液分离的目的，压力差范围为50-100KPa，其传质分离机理为筛分截留效应，透过微滤膜的物质可以为溶液与气体，被截留的物质一般为微粒、大分子溶质及悬浮物质（如细菌）。基于微滤膜的特性，微滤膜分离技术主要用于从液相或者气相中截留细小粒子、菌体及其他悬浮性污染物，达到分离与净化的目的。目前，微滤膜分离技术应用于食品工业、生物工业和水处理领域，在乳清分离、果汁和白酒的澄清、处理含油废水等中产生了良好的经济与环境效益。

2.2 超滤膜分离

超滤膜分离与微滤膜分离的过程和原理类似，所不同的是工业领域中超滤膜分离采用10-1-10-3μm的非对称膜，压力差范围为100-1000KPa，其传质分离机理为筛分截留效应，透过超滤膜的为溶剂和小分子物质，被截留的为生物大分子物质（脂类、核酸等）及胶体物质。由于超滤膜所具有的特殊膜结构，使其在分离过程中不易引起膜孔及膜面的堵塞，减少了膜清洗产生的费用，提高了超滤膜的使用寿命。

在超滤膜使用过程中容易产生膜污染现象，不仅会增加生产成本，而且降低了膜的分离效率，超滤膜分离技术的推广与应用受到限制。目前解决超滤膜污染的方法主要是对超滤膜表面进行改性，采用在疏水性表面引入亲水性基团的方法，使膜表面同时具有亲水性与疏水性，可明显降低产生膜污染的几率。超滤膜分离技术主要应用于医药、食品、生物与水处理领域，可用于分离提纯医药制品与生物制品，还应用于纯水的制备，以及在处理纺织工业与造纸工业废水中有较好的前景。

2.3 纳滤膜分离

利用非对称膜或复合膜，在压力差范围为0.5-1MPa作为推动力的条件下，能够截留溶液中粒径为纳米级的颗粒物质的膜分离技术。其传质机理为溶解扩散与Donna效应，透过纳滤膜的为溶剂与低价小分子物质，可以截留粒径为小于1nm的溶质粒子，截留一价离子的能力较弱，而截留二价或更高价态离子的能力较强。

纳滤膜分离技术是在反渗透膜分离的基础上发展起来的，但其作用介于反渗透与超滤膜分离，同时还存在着溶解扩散效应，对有机废水中的小分子量物质有较好的去除效果，且不产生二次污染，能耗低，不影响分离物质的原有性质。基于上述优点，纳滤膜分离技术主要应用于食品工业、制药工业、石油化工及水处理领域，在酵母的生产、分离多肽与氨基酸、含无机盐与有机物的混合废水的处理与回收等方面有着显著的分离效果。

2.4 反渗透膜分离

反渗透膜分离作为基础进行研究与开发，发展出纳滤膜分离，但在某些方面不同于纳滤膜分离。反渗透膜分离以压力差范围为0.1-10MPa作为传质驱动力，当在溶液侧所施加外压大于渗透压时，溶剂分子会由纯溶剂侧向溶液侧变为由溶液侧向纯溶剂侧进行流动。透过反渗透膜的大多数为溶剂，截留物质一般为溶液或悬浮物质、无机离子、大分子溶质，理论上能够截留相对分子量大于18的分子。

在进行反渗透膜分离操作前，对原料液要进行预处理，一般采用微滤或者超滤的预处理方法去除原料液中的微小离子，以免对反渗透膜产生损害。目前反渗透膜分离主要应用于海水的脱盐淡化、废水处理和纯水的制备，以及食品工业中低分子溶液的浓缩和生物制剂的分离等。

2.5 电渗析膜分离

离子交换膜作为分离膜，在直流电场的作用下，电解质溶液中阴阳离子沿不同方向进行离子迁移，并选择性的通过离子交换膜，从而达到将溶液中的阴阳离子分离的目的。阴离子交换膜含有带正电荷的活性交换基团，多为季铵型离子形成的基团，阳离子交换膜含有带负电荷的活性交换基团，多为磺酸基形成的基团。其传质机理为离子迁移，所截留物质为非离子与大分子化合物等。

为提高工作效率，一台电渗析设备可由十几对或者上百对阴阳离子交换膜组成，且两种膜交替排列，浓缩室溶液因离子迁入使离子浓度升高形成浓缩液，淡化室溶液因离子迁出使离子浓度降低形成淡化液。电渗析能够使离子进行迁移从而达到去除的效果，因此主要应用于水的纯化、海水浓缩制盐、工业废水中重金属离子的回收，以及食品和制药工业中脱除离子，如牛乳脱盐制奶粉、果汁脱酸等。

3 展望

如今，膜分离技术因其低成本、低能耗、高效率、无污染、绿色环保的优越性能，逐渐缓解了人们由于资源紧张、环境污染所带来的困扰，因而受到 各国的青睐与注重。目前我国膜分离技术已经获得前所未有的进步，在工业应用中的设备与工艺流程也日趋完善，膜分离产品也日益增多，但由于开发起步晚，总体上处于上升发展阶段，还存在着不足之处，与其他 的 水平存在着较大差距，需要研究人员进一步的研究开发与完善，使膜分离技术不断发展与应用，促进我国经济的发展与环境的改善。