与其他传统的分离方法相比，膜分离具有过程简单、经济性较好、往往没有相变、分离系数较大、节能、高效、无二次污染、可在常温下连续操作、可直接放大、可专一配膜等优点。另外膜过程特别适用于热敏性物质的处理，所以在食品加工、医药、生化技术等领域具有独特的适用性。膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术之一。

膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术，现在已被广泛应用于化工、环保、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药、生物技术、能源工程等。国外有关专家甚至把膜分离技术的发展称为“第三次工业革命”。

目前我国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术，从材料的应用到产品的开发等各方面。经过20年的努力我国在膜分离技术的研究开发方面已涌现出一批具有应用价值，接近或达到国际先进水平的成果。如空气中有机蒸气的膜法脱除与回收技术；无机膜反应分离技术；集成分离技术等。但从总体上讲，我国的膜分离技术和世界先进水平相比还有不小的差距，还有待于进一步研究开发。

膜分离的历史

人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。其发展的历史大致为：20世纪30年代微孔过滤；40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。此外，以膜为基础的其它新型分离过程，以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程也日益得到重视和发展。

我国的膜科学技术开始于1958年离子交换膜的研究，20世纪60年代研究反渗透膜，曾组织全国海水淡化会战，大大地促进了我国膜科学技术的发展；70年代就已开发出反渗透、超滤、微滤和电渗析等器件设备，随后投入工业应用；80年代继续发展液体分离之外，气体膜分离和渗透汽化等也进入开发和研究阶段，有的已工业应用或建成中试装置，其他新技术也在不断研究开发之中。

一、膜分离的现状

半个世纪以来，膜分离从实验室到大规模工业应用的转变以来，每10年就有一种新型的膜技术得到工业应用。

1、微滤技术

微滤是所有膜过程中应用最普遍，总销售额最大的一项技术，主要用于制药行业的过滤除菌；高纯水的制备是目前微滤技术应用的第二大市场。近年来在食品工业的许多领域已实现工业化，可用于明胶和葡萄糖的澄清；替代传统的硅藻土过滤果汁，效果与超滤相同；微滤在饮用水生产和城市污水处理等方面具有潜在的市场。此外，随着生物技术工业的发展，用来浓缩和分离发酵液中的生物产品，微滤在这一领域的市场也将越来越大。

2、超滤技术

电子工业集成电路生产和医药工业用水过程已广泛应用超滤技术，其主要采用中空纤维组件，膜渗透梳率大，能耗低。超滤还应用在食品和医药工业，乳清超滤回收其中的蛋白质，是乳品工业中应用最大的一个领域，牛奶经超滤可增加奶酪得率，该工艺正逐步取代传统工艺，将有很大经济效益。国外广泛采用超滤技术澄清果汁，我国尚未普及。超滤具有能保持其生物活性及回收率高的优点，在这一领域的应用将随基因工程技术产业的增长而增长。

3、反渗透技术

反渗透技术已成为海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备及物料预浓缩的最经济手段，而且随着性能优良的反渗透膜及膜组件的工业化，反渗透技术的应用范围从最初的脱盐放大到电子、化工、医药、食品、饮料、冶金和环保等领域。随着该项技术的全面推广，反渗透技术将成为21世纪解决缺水地区饮用水的主要手段。

现正在开发反渗透技术在化工和石油化工工艺用水的生产和再利用，废液处理，水、有机液体的分离，电镀漂洗水再利用和金属回收。食品工业正用反渗透技术开发奶品加工、糖液浓缩、果汁和乳品加工、废水处理、生产低度酒和啤酒。

4、纳滤技术

纳滤是在反渗透基础上发展起来的新型分离技术，虽然市场开拓的历史仅有10 多年，但它在水软化，抗生素、多糖、染料等的纯化分离和浓缩领域得到了较好的应用，可替代或部分替代沉淀、蒸发和pH调节等工艺，成为生物制药和精细化工的重要高效节能单元操作。纳滤还可用于食品脱色、氨某酸分离、多肽的纯化及浓缩。

5、渗析和电渗析技术

渗析也称透析，是最早被发现和研究的膜现象。渗析技术主要用于脱除溶液中的低分子组分，如从血清蛋白和疫苗中脱除盐和其他小分子溶质。虽然渗析技术一度由于超滤技术的发展而被取代，但近年来随着人工肾的开发而得到广泛的重用，成为医疗的重要手段之一，用于从肾衰竭或尿毒症患者血液中脱除代谢产物，每年拯救近百万人的生命。

6、气体膜分离技术

气体膜分离技术可广泛用于膜法提氢，膜法富氧、富氮，工业气体脱湿，天然气脱湿，提氦以及脱除有机蒸气、二氧化碳和硫化氢等。已成功和正在开发的工业应用领域有：

（1）合成氨弛放气中H2的回收此技术现已成功，但应预先脱除可冷凝气体H2O和NH3；

（2）O2/N2富集工业中可富集95％N2。高选择性膜将改善膜法在空气富氮领域中的地位；

（3）酸性气体/碳氢化合物 已成功从生物气中回收CO2，但可冷凝的有机物应预先除去，需合适的分离系数以保证产率。从酸性气体中脱H2S没有现成的装置，但目前正在开发的膜可以应用。

7、无机膜

无机膜主要包括陶瓷膜、金属氧化物膜（如Υ-Al2O3、ZnO、TiO2）和金属膜等，它适合在高压、高温、高粘度，高固体含量、高氯化物含量和苛刻pH条件下使用。因此，它在石油化工、食品、冶金、环境工程、生物工程等领域应用前景广阔。

我国的无机膜经过5年的努力，陶瓷微滤膜和超滤膜从无到有，初步实现了工业化生产，膜材料的技术指标和膜装置的规模与自控水平均达到国际先进技术水平。今后我国的无机膜将在气体分离与净化，以及通过无机膜与其他工艺结合，改造传统工艺等方面发挥重要的作用，逐渐形成以无机膜为核心的新集成应用技术。

结语

膜分离作为一种新型的分离单元操作过程，经过30年的发展，在技术进步、产品结构调整、节省能耗及污染治理方面日益显示出其强大的生命力和竞争能力，已具有较高的水平。当今，膜分离已发展成产业化的高效节能分离过程和先进的单元操作过程。

目前已经成熟和不断研发出来的微滤、超滤、反渗透、纳滤、渗析、电渗折、气体分离、渗透汽化、无机膜等技术正在广泛用于石油、化工、坏保、能源、电子等行业中，并产生了明显的经济和社会效益，但目前，膜技术的发展受到了几个方面的制约：一是膜产品的价格；二是膜污染；再有就是膜分离性能的提高。如果在这几方面的问题能更好的解决的话，膜分离技术将会在国民经济中发挥更为重要的作用，特别是它将对21世纪的工业技术改造，起着重要的战略作用,它将在人类社会的发展史上起到不可替代的重要作用。