膜分離技術有哪些優點及不足

膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。

膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。

微濾（MF）又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。

對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通常孔徑范圍在0.1～1微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離。可作為一般料液的澄清、保安過濾、空氣除菌。

超濾（UF）

是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05um至1nm之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術，超濾過程通常可以理解成與膜孔徑大小相關的篩分過程。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。

對于超濾而言，膜的截留特性是以對標準有機物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對大分子有機物（如蛋白質、細菌）、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。

納濾（NF）

是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術， 其截留分子量在80～1000的范圍內，孔徑為幾納米，因此稱納濾。基于納濾分離技術的優越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。

對于納濾而言，膜的截留特性是以對標準NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現脫鹽與濃縮的同時進行。

反滲透（RO）

是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質或小分子物質的選擇透過性，以膜兩側靜壓為推動力，而實現的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術的一個重要組成部分，因具有產水水質高、運行成本低、無污染、操作方便運行可靠等諸多優點 ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節能、最簡便的技術.已廣泛應用于醫藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業。反滲透技術已成為現代工業中首選的水處理技術。

反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發熱物質，也即能截留所有的離子，在生產純凈水、軟化水、無離子水、產品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經應用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。

膜分離技術的優點歸納有以下幾點：

（1）在常溫下進行

有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質，如抗生素等醫藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮

（2）無相態變化

保持原有的風味，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8

（3）無化學變化

典型的物理分離過程，不用化學試劑和添加劑，產品不受污染

（4）選擇性好

可在分子級內進行物質分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能

（5）適應性強

處理規模可大可小，可以連續也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化

（6）能耗低

只需電能驅動，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8

缺點：

所有的技術都不是萬能的，并不是任何場合都適合采用膜技術，也不是采用單一膜技術就能解決所有問題，比如膜技術雖然濃縮成本低，但不能將產品濃縮成干物質；再比如膜技術雖然具有選擇過濾性，但是同分異構體就無法實現分離。因此在設計生產工藝的過程中，需要結合實際情況，結合傳統工藝，在適當的地方才是適當的技術，才能使生產工藝最順暢。最終的目的是工藝流程通暢、能耗最低、人工最省，占地最少，經濟最優。