第一章 膜法水处理技术简介

第一节 膜的定义

从1778年Nollet首次发表关于膜透析现象的文献至今，膜科学与技术已经历了250多年的发展。随着人们对膜现象、机理、过程认识的不断深入，形形色色的膜材料已经广泛应用在人类生产和生活中。根据膜具有的奇特分离性能，Maxwell曾将膜形容为“分类精灵”。现如今，人们正在充分开发和应用这个“精灵”在水处理中的“魔力”，以期得到我们需要的“水”。

膜分离（Membrane Separation）是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。许多膜过程是基于不同的分离原理或机理，分离的物质可以从颗粒到分子。尽管存在这样大的差异，所有膜过程都有一个共同点，即使用膜。膜是每一膜过程的核心部件，它可以看成是两相之间一个具有透过选择性的屏障，或看作两相之间的界面。膜分离过程如图1-1所示，相l为原料或上游侧，相2为渗透物或下游侧。原料混合物中某一组分可以比其他组分更快地通过膜而传递到下游侧，从而实现分离。分离的机理有许多种，将在以后讨论。

图1-1 被膜分开的两相系统示意图

膜分离所用的膜可以是固相、液相，也可以是气相，而大规模工业应用中多数为固体膜，本书中的内容主要以固体膜的分离过程展开。目前根据固态物质选择透过膜的分离能力可分为两类：借助外界能量，物质发生由低位到高位的流动；借助本身的化学位差，物质发生由高位到低位的流动。操作的推动力可以是膜两侧的压力差、浓度差、电位差、温度差等。依据推动力不同，膜分离又分为多种过程，表1-1列出了几种主要膜分离过程的基本特性，图1-2给出了各种膜过程的分离范围。

表1-1 膜分离过程

图1-2 膜分离过程的分离范围