膜分離技術(shù)新進(jìn)展及在水處理中的應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
膜技術(shù)是20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離技術(shù)，它是利用特殊制造的具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動下對混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種分離方法。它已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到當(dāng)前的大多數(shù)工業(yè)中，而且被認(rèn)為將在21世紀(jì)的工業(yè)技術(shù)改造中起戰(zhàn)略作用，是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。膜分離技術(shù)在環(huán)境保護(hù)的水處理中有著廣泛的應(yīng)用。
1 膜分離技術(shù)
1.1 膜分離的工作原理
膜可以是固相、液相或氣相，膜的結(jié)構(gòu)可是均質(zhì)或非均質(zhì)的，膜可以是中性的或帶電的，但必須具有選擇性通過物質(zhì)的特性。它的工作原理為：一是根據(jù)混合物物質(zhì)的質(zhì)量、體積、大小和幾何形態(tài)的不同，用過篩的方法將其分離；二是根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì)分離開物質(zhì)，物質(zhì)通過分離膜的速度（溶解速度）取決于進(jìn)入膜內(nèi)的速度和進(jìn)入膜的表面擴(kuò)散到膜的另一表面的速度（擴(kuò)散速度），而溶解速度完全取決于被分離物與膜材料之間化學(xué)性質(zhì)的差異，擴(kuò)散速度除化學(xué)性質(zhì)外還與物質(zhì)的分子量有關(guān)，速度愈大，透過膜所需的時間愈短，混合物中各組分透過膜的速度相差愈大，則分離效率愈高。分為反滲透（Reverse-osmosis，RO）、超濾（Ultra-filtration，UF）、微濾（Micro-filtration，MF）、納濾（NF）、電滲析（Electro-dialysis，ED）和膜接觸器（MC）。
1.2 膜分離技術(shù)的特點
與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離具有以下特點：第一，膜分離通常是一個高效的分離過程，可以做到將相對分子量為幾千甚至幾百的物質(zhì)進(jìn)行分離。第二，膜分離過程耗能低，大多數(shù)膜分離過程都不發(fā)生“相”的變化。第三，多數(shù)膜分離過程的工溫度在室溫附近，特別適于對熱過敏物質(zhì)的處理。第四，膜分離設(shè)備本身沒有運動部件，很少需要維護(hù)，可靠度很高。第五，膜分離由于分離效率高，通常設(shè)備的體積比較小，占地較少。正因如此，膜技術(shù)的應(yīng)用更受青睞。
1.3 膜的分類
（1）按膜結(jié)構(gòu)分類：膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)決定了分離機(jī)理，也決定了其應(yīng)用，可分為固膜和液膜，固膜又分為對稱膜（柱狀孔膜、多孔膜、均質(zhì)膜）和不對稱膜（多孔膜、具有皮層的多孔膜、復(fù)合膜）；液膜又分為存在于固體多孔支撐層中的液膜和以乳液形式存在的液膜。
（2）按化學(xué)組成分類：不同的膜材料具有不同的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能和親和性能。目前已有數(shù)十種材料用于制備分離膜。
（3）按幾何形態(tài)分類：在使用過程中，膜都制成一定形式的組件作為膜分離裝置的分離單元，工業(yè)上常用的膜組件形式有板框式、圓管式、螺旋卷式和中空纖維式。后三種皆為管狀膜，它們的差別主要是直徑不同：直徑大于10mm的為管式膜，直徑在0.5～10mm之間的是毛細(xì)管式膜，直徑小于0.5mm的為中空纖維膜。管狀膜直徑越小，則單位體積里的膜面積越大。
（4）按分離機(jī)理分離：大致可分為多孔膜、無孔膜和載體膜。
2 膜分離技術(shù)進(jìn)展
2.1 電滲析
電滲析（ED）是以直流電為推動力，利用陰陽離子交換膜對水溶液中陰陽離子的選擇透過性，使一個水體中的離子通過膜遷移到另一水體中的物質(zhì)分離過程。1952年，美國Lonics公司，根據(jù)電滲析原理，研制成功世界上第一臺電滲析器，用于苦咸水淡化制取生活飲用水。70年代頻策倒極電滲析技術(shù)開發(fā)成功，使電滲析裝置運行更加方便，工作應(yīng)用更加穩(wěn)定。日本50年代末開發(fā)這一技術(shù)，60年代用于海水濃縮制鹽和工業(yè)制濃鹽水。我國1958年開始研究開發(fā)電滲析技術(shù)，1965年我國第一臺電滲析裝置試用于成昆鐵路建設(shè)，1967年完成了異相離子交換膜的工業(yè)化生產(chǎn)。三十年來，已在海水、苦咸水淡化制取生活飲用水和工業(yè)用純水、超純水制造，發(fā)揮了顯著的效果。其應(yīng)用面遍布全國各地的各行各業(yè)，其應(yīng)用面之廣和膜產(chǎn)盆大均居世界同行前列。
2.2 反滲透
反滲透（RO）是以壓力為推動力，利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性，從某一含有無機(jī)物、有機(jī)物和微生物的水體中，提取純水的物質(zhì)分離過程。1960年Loeb等人，根據(jù)上述原理制備了世界上第一張高脫鹽率、高通量的不對稱膜醋酸纖維素反滲透膜。70年代初美國杜邦公司開發(fā)成功了芳族聚酷胺中空纖維反滲透膜；80年代初聚酷胺復(fù)合膜及卷式元件研究成功，80年代末，高脫鹽率復(fù)合膜及卷式元件投產(chǎn)；90年代中，超低壓商脫鹽度聚酷胺復(fù)合膜及元件投放市場。我國反滲透膜技術(shù)的研究開發(fā)，始于年1965，“全國海水淡化會戰(zhàn)”為不對稱反滲透膜的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)，1982年我國第一個卷式膜元件研究成功，1983年中空纖維組件研制成功年大型引卷式組件研制成功；1985年大型中空纖維組件研制成功。這些組件成功地應(yīng)用于商壓鍋爐補給水，無菌無熱源水和食用純凈水的制造。與國外相比，我國反滲透工藝和工程技術(shù)已接近國外先進(jìn)水平，但膜和組器技術(shù)同國際同類產(chǎn)品仍有較大的差別，復(fù)合膜雖已完成中試放大，但離工業(yè)生產(chǎn)仍有較大距離。
2.3 超濾
超濾（UF）以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進(jìn)行分離的物理篩分過程。1965年，首先由美國亞米康公司開發(fā)成功中空纖維式超濾器，并投放市場。超濾應(yīng)用范圍很廣，除在水處理工程中，用于除菌、除熱源、膠體和大分子有機(jī)物等外，還可以用于許多特殊溶液的分離、精制，如血液凈化、蛋白質(zhì)精制、大分子有機(jī)物與鹽的分離和脫水等。我國超濾技術(shù)的開發(fā)始于70年代初，最初開發(fā)的CA管式膜組件首先用于電泳漆行業(yè)中然后應(yīng)用于酶制劑的濃縮，80年代初，聚砜中空纖維超誰組件研究成功，90年代初聚丙烯中空纖維組件研制成功。目前在水處理行業(yè)中，聚礬和聚丙烯中空纖維式組件應(yīng)用較多。與國際產(chǎn)品相比，國產(chǎn)超濾膜組件品種單一，通過和截留率綜合性能較低，抑制了超濾技術(shù)在水處理以外領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)展步伐。
2.4 納濾
納濾（NF）介于反滲透和超濾之間，是近十年發(fā)展較快的一項膜技術(shù)，其推動力仍是水壓。納濾膜的開發(fā)始于70年代，最初開發(fā)的目的是用膜法代替常規(guī)的石灰法和離子交換法的軟化過程，所以納濾膜早期也被稱之軟化膜，目前國際上的納濾膜多半是聚酰胺復(fù)合膜，其切割分子量在百量級，對氯化鈉的脫除率為80%左右，而對硫酸鎂的脫鹽率高達(dá)98%，最大的優(yōu)點是操作壓力僅0.5Mpa，在水的軟化、低分子有機(jī)物的分級、除鹽等方面優(yōu)點獨特，應(yīng)用廣泛，值得注意的是，納濾在飲用水的深度處理方面，起了各國工程技術(shù)人員的極大興趣，他們試壓圖采用納濾膜技術(shù)除去飲用水中對人體危害極大的微低分子有機(jī)物和部分除去無機(jī)鹽。
2.5 微濾
微濾（MF），是一種精密過濾技術(shù)，它的孔徑范圍一般為0.1到75um，介于常規(guī)過程和超濾之間。1952年，德國Sartorius公司，首先生產(chǎn)經(jīng)營CN微孔濾膜，用于微生物污染檢側(cè)。二次大戰(zhàn)后，美國對MF技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，并于1954年成立了目前著名Millipore公司，隨后，英國、日本、蘇聯(lián)等國家都形成了自己微濾工業(yè)。從而使微濾技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，應(yīng)用范圍從實驗室的微生物檢側(cè)急劇發(fā)展到制藥、醫(yī)療、航空航天、生物工程、徽電子、環(huán)境檢側(cè)、飲料和飲用水深度處理等廣闊的領(lǐng)域，全世界MF膜的銷量，一直居于領(lǐng)先地位。
3 膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
自20世紀(jì)50年代膜分離技術(shù)進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用以后，每10年就有一種新的膜分離過程得到新應(yīng)用。微濾和電滲析50年代率先進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，60年代Lobe和Sourirajan用相轉(zhuǎn)化制得非對稱醋酸纖維素反滲透膜，70年代Cadotte等通過界面縮聚制得NS-100復(fù)合反滲透膜，兩年以后又研制出NS-200復(fù)合反滲透膜，80年代研制出FT-30復(fù)合反滲透膜，近年又衍生出了超低壓反滲透膜，在各種性能優(yōu)異的膜不斷被開發(fā)出來的同時，DuPont、Dow等公司又分別發(fā)明了卷式和中空纖維式膜組件，使膜分離技術(shù)的優(yōu)勢不斷強化，在飲用水、海水淡化、苦咸水脫鹽、廢水處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
3.1 反滲透膜的應(yīng)用現(xiàn)狀
在各種膜分離技術(shù)中，反滲透技術(shù)是近年來國內(nèi)應(yīng)用最成功、發(fā)展最快、普及最廣的一種。反滲透技術(shù)的應(yīng)用已帶動我國水處理行業(yè)全年10億人民幣以上的產(chǎn)值。國內(nèi)反滲透膜工業(yè)應(yīng)用的最大領(lǐng)域仍為大型鍋爐補給水，各種工業(yè)純水、飲用水的市場規(guī)模次之，電子、半導(dǎo)體、制藥、醫(yī)療、食品、飲料、酒類、化工、環(huán)保、冶金、紡織等行業(yè)的膜應(yīng)用也都形成了一定規(guī)模。今后有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域有發(fā)電廠冷卻循環(huán)水的排污水處理、大型海水淡化、苦咸水淡化、大型市政及工業(yè)廢水處理等。
3.1.1 超低壓膜
由于節(jié)省電能消耗和降低相關(guān)機(jī)械部件的壓力等級引起材料費下降等優(yōu)點，自1999年以來超低壓膜的應(yīng)用比重日益增大，這在以使用101.6mm膜為主的小型裝置中應(yīng)用最為突出。
3.1.2 低污染膜
膜污染是反滲透應(yīng)用中的最大危害，它不僅縮短膜使用壽命、增加運行費用，還直接影響膜系統(tǒng)的高效、連續(xù)運行。目前已有許多抗污染性強、使用壽命長、清洗頻度低且易清洗的低污染膜問世。
3.1.3 帶正電荷的反滲透膜
現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的低壓、超低壓復(fù)合膜的材質(zhì)均為芳香族聚酰胺，其膜表面均帶有負(fù)電荷，現(xiàn)已有膜廠家開發(fā)出表面帶正電荷的低壓復(fù)合膜，這種膜現(xiàn)主要應(yīng)用于制備高電阻率的高純水系統(tǒng)中。在國內(nèi)一些制藥廠的5-20t/h規(guī)模的兩級反滲透系統(tǒng)中實現(xiàn)了反滲透產(chǎn)水電阻率為1-4MΩ。
3.1.4 耐高溫、食品級、衛(wèi)生級反滲透膜
普通的水處理用反滲透膜的使用溫度均為0-45℃，但在需要耐90℃高溫殺菌的特殊場合，可使用耐高溫、耐化學(xué)藥品的反滲透膜。此外，各種有特殊膜元件結(jié)構(gòu)的食品級或衛(wèi)生級的反滲透膜也已經(jīng)在國內(nèi)得到應(yīng)用。美國海德能公司開發(fā)的衛(wèi)生級反滲透膜元件有兩個系列：50℃的標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生級反滲透膜SanRO系列，85℃的熱消毒型SanRO-HS系列。SanRO和SanRO-HS系列產(chǎn)品已通過了美國食品與藥品管理局（FDA）認(rèn)證，在醫(yī)藥純水及其他高純水系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。
3.2 海水淡化膜應(yīng)用現(xiàn)狀及最新進(jìn)展
國外已有多套日產(chǎn)水量為10萬t級以上的反滲透海水淡化裝置，目前正在運行的大型卷式膜海水淡化裝置的單機(jī)能力多為日產(chǎn)水量6000t。國內(nèi)目前建成的反滲透海水淡化裝置的規(guī)模為日產(chǎn)水量350-2500t。河北建設(shè)的日產(chǎn)水量18000t的亞海水"脫鹽裝置是國內(nèi)最大的使用海水淡化膜的反滲透裝置。今后國內(nèi)海水淡化膜的應(yīng)用會進(jìn)入一個新時期。日本的三家膜公司已開發(fā)出可耐9.0MPa以上壓力的海水淡化膜，使用此膜，日本的水處理工程公司已在西班牙建造了水回收率高達(dá)60%的兩段反滲透海水淡化裝置。目前在日本福岡，已開始建設(shè)日產(chǎn)58000t的高回收率反滲透海水淡化裝置。美國海德能公司已開始在大型飲用水項目上，提供對硼離子有高脫除率的海水淡化膜。
3.3 納濾膜及其應(yīng)用
納濾膜的研制與應(yīng)用較反滲透膜大約晚20年，但近年來納濾膜的研究與開發(fā)十分活躍。到目前為止，對納濾膜的機(jī)理、特征等的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不充分，學(xué)術(shù)界比較統(tǒng)一的解釋為：納濾膜介于反滲透和超濾膜之間，其膜表面分離皮層可能具有納米級微孔結(jié)構(gòu)。反滲透膜幾乎對所有溶質(zhì)都有很高的脫除率，而納濾膜只對特定的溶質(zhì)具有脫除率。在國外，納濾膜最大應(yīng)用市場的飲用水領(lǐng)域，主要用于脫除三鹵甲烷中間體（THM）、異味、色度、農(nóng)藥、合成洗滌劑、可溶有機(jī)物、Ca、Mg等硬度成分今后國內(nèi)在此領(lǐng)域會逐步有較大突破。目前在飲用水領(lǐng)域還主要使用與反滲透膜材質(zhì)相同的聚酰胺納濾膜。納濾膜另一個很有前途的應(yīng)用領(lǐng)域是環(huán)保和廢水處理；納濾膜應(yīng)用開發(fā)較為熱門的一個領(lǐng)域是各種醫(yī)藥、生化、食品、化工物料水溶液的分離、精制或濃縮過程。
3.4 無機(jī)膜的應(yīng)用
3.4.1 無機(jī)膜概述
無機(jī)膜是由無機(jī)材料加工而成，是一種固態(tài)膜。其發(fā)展始于20世紀(jì)40年代。由于無機(jī)膜的優(yōu)異性能和無機(jī)材料科學(xué)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。將無機(jī)膜與催化反應(yīng)過程結(jié)合而構(gòu)成的膜催化反應(yīng)過程被認(rèn)為是催化學(xué)科的未來三大發(fā)展方向之一，因此無機(jī)膜的應(yīng)用成為當(dāng)前膜技術(shù)領(lǐng)域的一個研究開發(fā)熱點。
我國的無機(jī)膜研究始于20世紀(jì)80年代末，已能制備出無機(jī)微濾膜、超濾膜以及金屬鈀膜。
無機(jī)膜具有孔徑分布窄、分離效率高，過濾效果穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿、有機(jī)溶劑；耐高溫，可用蒸氣反沖再生和高溫消毒滅菌；抗微生物污染能力強，適宜在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用；機(jī)械強度大，可高壓反沖洗，再生能力強；無溶出物產(chǎn)生，不會產(chǎn)生二次污染，不會對分離物料產(chǎn)生負(fù)面影響；分離過程簡單，能耗低，操作運轉(zhuǎn)簡便；膜使用壽命長等優(yōu)點。
無機(jī)分離膜從表層結(jié)構(gòu)上，可以分為致密膜和多孔膜兩大類。應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的需要，目前，多孔陶瓷膜應(yīng)用較為成熟和廣泛；無機(jī)膜按照制膜材料，可以分為陶瓷膜、金屬膜、合金膜、高分子金屬絡(luò)和物膜、分子篩復(fù)合膜、沸石膜、玻璃膜等；無機(jī)膜按照結(jié)構(gòu)特點，可以分為非負(fù)載膜（主要在實驗室和科研工作中居多）和負(fù)載膜（主要應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)居多）。
工業(yè)上應(yīng)用推廣極為成功的無機(jī)多孔分離膜元件，主要由3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成：多孔載體、過渡層和活性分離層。
無機(jī)膜元件從微觀角度來看，有對稱和非對稱兩種結(jié)構(gòu)。由于非對稱膜元件具有處理效果穩(wěn)定、機(jī)械強度高、高滲透通量等優(yōu)勢，因而，是目前工業(yè)化應(yīng)用的主要形式。從幾何外形來看，商業(yè)無機(jī)膜有多種形式：多通道、管式、平板式、蜂窩體等。鑒于工業(yè)化生產(chǎn)需要較大的過濾面積，且多通道膜元件采用的是錯流過濾方式，不同于其他膜過濾形式，況且其具有安裝簡便、機(jī)械強度高、適合于工業(yè)化大生產(chǎn)應(yīng)用等優(yōu)點，因而多通道無機(jī)膜成為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的主要產(chǎn)品。
無機(jī)膜的具體應(yīng)用在是在分離和反應(yīng)過程中以膜組件形式出現(xiàn)。通常膜組件的形式按照裝填膜元件的支數(shù)命名，非常簡單明了。膜組件是由1、3、7、19、37根或者是更多根數(shù)的膜元件組成。一臺無機(jī)膜設(shè)備通常包括很多膜組件。
無機(jī)膜分離系統(tǒng)包括膜組件、原料輸送系統(tǒng)、壓力流量測量控制系統(tǒng)等等。采用的主要是錯流過濾方式，與終端過濾不同的是，錯流過濾存在著滲透液和循環(huán)流體兩股液體。
無機(jī)膜的應(yīng)用主要涉及液相分離與凈化，氣體分離與凈化和膜反應(yīng)器3個方面。無機(jī)膜的工業(yè)化應(yīng)用主要集中于液相分離領(lǐng)域，無機(jī)膜在液體分離方面的應(yīng)用主要是微濾和超濾，其中使用最多的是陶瓷膜，占據(jù)了80%的市場。
3.5 陶瓷超濾膜
3.5.1 概述
陶瓷膜分離技術(shù)是近幾年來國際上發(fā)展迅速的高科技之一，廣泛用在化工、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的液體中雜質(zhì)的分離過程，顯示其獨特的優(yōu)勢和廣闊的前景。陶瓷膜是以無機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對稱膜，呈管狀及多通道狀，管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體）被膜截留而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。
陶瓷超濾膜是以氧化鋁、氧化鈦等作為基本材料，以不同規(guī)格的陶瓷管為支撐體，經(jīng)表面涂膜、高溫?zé)贫?。由于其耐酸堿、耐高溫和在極端環(huán)境下的化學(xué)穩(wěn)定性，又由于陶瓷超濾膜的孔徑在0.2μm以下，可以成功地實現(xiàn)分子級過濾，因此它主要用于對液態(tài)、氣態(tài)混合物進(jìn)行過濾分離，可以取代傳統(tǒng)的離心、蒸發(fā)、精餾、過濾等分離技術(shù)，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。
3.5.2 主要應(yīng)用
化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域常涉及工藝原料液的凈化問題，其中少量固體雜質(zhì)必須最大限度地除去。由于化工行業(yè)自身的特性，原料液常涉及高溫、高壓或強腐蝕性，陶瓷膜是適宜的選擇。如堿廠料液過濾，聚氰胺工藝料液凈化，硅膠、貴金屬催化劑顆?；厥?/span>，分子篩、催化劑生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品回收等。
石油工業(yè)領(lǐng)域油田采出水是原油初加工過程的產(chǎn)物，我國每年大約有9億t的油田采出水需要處理，一般這些采出水經(jīng)過處理后絕大部分用于回注油層，這樣既解決了注水水源問題，又保護(hù)了環(huán)境。國內(nèi)有研究機(jī)構(gòu)與油田合作，采用陶瓷超濾膜處理的油田采出水，能夠達(dá)到SY/T5329-94低滲透油田水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且水質(zhì)穩(wěn)定，處理指標(biāo)均優(yōu)于目前國際上最先進(jìn)的陶瓷膜。
食品工業(yè)領(lǐng)域食品工業(yè)諸如礦泉水、調(diào)味品等各種飲料以及酒類、果汁等對過濾的衛(wèi)生要求很高，陶瓷超濾膜恰好具有這方面的優(yōu)勢。它抗污染能力強，可以高溫原位消毒，且使用壽命長，市場發(fā)展前景廣闊。
冶金工業(yè)領(lǐng)域冶金行業(yè)中的軋鋼乳化液處理是一個非常棘手的問題。冷軋乳化液成分復(fù)雜，處理溫度（＞80℃）較高，陶瓷超濾膜則具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。采用國產(chǎn)陶瓷超濾膜處理乳化液廢水，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯優(yōu)于進(jìn)口設(shè)備，推廣應(yīng)用前景十分廣闊。
環(huán)保產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域陶瓷超濾膜技術(shù)在高溫氣體除塵、電廠除塵、金屬表面清洗液的回收處理等領(lǐng)域內(nèi)有廣泛的用途，國外已經(jīng)十分普遍。如用陶瓷膜處理金屬表面清洗液，可使清洗液的使用周期從7天延至3個月以上，其環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益均十分顯著。生物化工、生物制藥等其他領(lǐng)域陶瓷超濾膜還可以用于發(fā)酵液的錯流過濾和生化產(chǎn)品的澄清過濾以及無菌氣體過濾等方面。在中成藥制備、新材料、微電子等領(lǐng)域，應(yīng)用推廣前景也十分廣泛。
3.6 膜在其他方面的應(yīng)用
3.6.1 飲用水
水的凈化與純化是從水中去除懸浮物、細(xì)菌、病毒、無機(jī)物、農(nóng)藥、有機(jī)物和溶解氣體等，在這方面，膜分離技術(shù)發(fā)揮了其獨特的作用。微濾可去除懸浮物和細(xì)菌，超濾可分離大分子和病毒，納濾可去除部分硬度、重金屬和農(nóng)藥等有毒化合物，反滲透幾乎可除去各種雜質(zhì)，電滲析可除氟，電化膜過程可對水消毒及產(chǎn)生酸性水和堿性水，膜接觸器可去除水中揮發(fā)性有害物質(zhì)，因此，歐、美、日等國家和地區(qū)將膜分離技術(shù)作為21世紀(jì)飲用水凈化的優(yōu)選技術(shù)?，F(xiàn)在反滲透已成為海水淡化制取飲用水最經(jīng)濟(jì)的手段，噸水耗電在5kW·h以下，最大的裝置處理能力達(dá)2.0×105m3/d，20世紀(jì)80年代以來反滲透呈迅速增長趨勢。同樣，反滲透也是苦咸水淡化最經(jīng)濟(jì)的方法，噸水電耗在0.5～3kW·h，最大的反滲透裝置處理能力達(dá)1.3×105m3/d。目前膜法日產(chǎn)約3×106m3海水淡化水和約6×106m3苦咸水淡化水，為廣大干旱地區(qū)提供飲用水和過程用水。
3.6.2 工業(yè)用水
反滲透水處理技術(shù)廣泛地用于電子、電力、醫(yī)藥、化工、飲料、冶金等領(lǐng)域，它是超純水和純水制備的優(yōu)選方法。除了反滲透膜的改進(jìn)外，反滲透/反滲透、反滲透/離子交換樹脂、反滲透/電滲析-離子交換樹脂耦合及紫外線（185nm）降解COD和真空脫氣等工藝的采用，都促進(jìn)了反滲透在這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。膜軟化是基于納濾膜對二價離子的高脫除性而開發(fā)的新膜分離過程，它可完全去除懸浮物和大部分有機(jī)物，且與傳統(tǒng)的石灰軟化法和離子交換樹脂相比，有不消耗大量石灰、鹽和堿等藥劑，無污泥，操作簡便，節(jié)省用地等優(yōu)點。膜軟化工藝在美國已普遍應(yīng)用，特別是新建的軟化廠多采用此新工藝。
2.6.3 廢水處理
工業(yè)廢水是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，面廣量大和危害深。如含油廢水、電鍍廢水、電泳漆廢水、纖維工業(yè)廢水、造紙工業(yè)廢水、食品加工廢水等，必須進(jìn)行處理，可回收有用資源，同時保護(hù)了環(huán)境。膜分離技術(shù)在此方面非常引人注目。早在20世紀(jì)70年代反滲透法使電鍍廢水得以循環(huán)再用，美國PPG公司公開用超濾處理陽極電涂電漆廢水技術(shù)，荷電型超濾膜使汽車等行業(yè)廣為采用的電泳漆工藝實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，用超濾和反滲透組合系統(tǒng)處理電泳漆廢水后，廢水中的樹脂涂料幾乎全部除去，總?cè)芙夤绦挝锏娜コ士蛇_(dá)97%～98%，水中總?cè)芙夤绦挝锏臐舛瓤梢越档?/span>13～33mg/L，完全符合清潔水的水質(zhì)要求，無機(jī)膜和滲析結(jié)合是鈦白廢水回收再用的好途徑，電滲析-離子交換樹脂耦合的EDI技術(shù)可部分代替離子交換而無需酸、堿再生，雙極膜技術(shù)可實現(xiàn)各種廢酸、廢堿、廢鹽水的回收再用，超濾法使紡織上漿的聚乙烯醇廢液濃縮回用，膜法處理技術(shù)在印染工業(yè)上應(yīng)用也使印染廢水中的染料和水同時回用，反滲透法成功地將尼龍的單體己內(nèi)酰胺濃縮回收，超濾將成為每年數(shù)億噸含油廢水回注的關(guān)鍵技術(shù)，超濾可對洗毛廢水、脫脂液廢水、攝影廢水和放射性廢水等進(jìn)行處理，用超濾和反滲透處理水溶性切削油廢水完全能達(dá)到要求。種種眾多的應(yīng)用使膜技術(shù)在環(huán)保的廢水處理中發(fā)揮著重大的作用。
4 問題和展望
4.1 問題
（1）目前我國分離膜品種少、性能低、規(guī)格不全，一些高性能的分離膜還依靠進(jìn)口；膜分離技術(shù)應(yīng)用上的一些重要配套設(shè)備因國內(nèi)無高質(zhì)量產(chǎn)品，需進(jìn)口，如各種專業(yè)泵、計量器、自控裝置、能量回收透平等。
（2）在應(yīng)用領(lǐng)域上，深度和廣度還不夠，有些國外已廣泛應(yīng)用、技術(shù)上已比較成熟的領(lǐng)域，我國才剛起步。如用超濾技術(shù)處理聚乙烯醇廢水，國外在20世紀(jì)80年代初已開始用于生產(chǎn)，而我國至今還沒能較好地推廣；膜法處理電鍍廢水，我國雖起步較早，推廣應(yīng)用快，但在80年代后期以來，這方面有了不進(jìn)反退的現(xiàn)象，是今后加強環(huán)境保護(hù)的水處理中一個需重視的問題。
4.2 展望
（1）在水源開發(fā)方面，海水是地球上最大水源，膜法是凈化技術(shù)的前沿，成本又低，因此膜技術(shù)在淡水資源開發(fā)上有極其廣闊的市場需求背景。
（2）預(yù)計21世紀(jì)膜分離的應(yīng)用將持續(xù)增長，尤其是微/超濾、微濾/反滲透、微濾/超濾/反滲透或納濾結(jié)合的膜處理過程。增長的領(lǐng)域包括：飲用水處理、工業(yè)廢水的脫色、垃圾填埋場滲濾液的處理、膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用、水的回收與循環(huán)利用，這些膜分離技術(shù)的應(yīng)用將降低未來的環(huán)境污染，因而前景非常廣闊，應(yīng)作為首選重點。
（3）石油化工是膜技術(shù)在21世紀(jì)可以大顯身手的重要領(lǐng)域，從油田淡水供應(yīng)、污水處理，到生產(chǎn)、加工過程的反應(yīng)、分離、濃縮、純化等，都和膜技術(shù)息息相關(guān)，而膜技術(shù)在這方面的應(yīng)用目前還處在初始階段。由于石油化工在整個工業(yè)中的地位，所以，膜技術(shù)在此方面的應(yīng)用潛力非常巨大，前景誘人。
（4）用超濾技術(shù)處理電泳漆廢水，20世紀(jì)80年代已在我國汽車、電器等行業(yè)普遍使用，但我國荷電超濾膜開發(fā)還沒跟上，所以用性能優(yōu)良的國產(chǎn)荷電超濾膜裝置取代進(jìn)口裝置成為膜行業(yè)的一個新目標(biāo)。
（5）我國目前已具備生產(chǎn)處理廢水的超濾和反滲透膜組件的能力，應(yīng)組織攻關(guān)解決處理廢水用的設(shè)備，并迅速推廣應(yīng)用。
（6）膜生物反應(yīng)器已經(jīng)在抗生素生產(chǎn)和水處理中應(yīng)用，滲透氣化生產(chǎn)乙醇和膜催化反應(yīng)已進(jìn)入中試規(guī)模等，這些新的膜分離過程還有好多技術(shù)難題需解決，正處在研究和開發(fā)階段。
（7）生物膜反應(yīng)器和污泥脫水膜組件也是污水處理研究的新方向。
