有哪些有相变的膜分离技术？
特点
1，高水通量，高脱盐率；
2.良好的化学稳定性；(pH2-12)；
3、使用寿命长；
4.抗生物污染；
5.压力范围广(20-1000 psi)；);
6.温度范围宽(4℃-45℃)；
7.经济好；
8.广泛用于生产电子和医药用纯水，饮用蒸馏水和太空水，用于生物和医学工程[1]。
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技术优势
(1)在室温下。
有效成分损失少，特别适用于热敏性物质的分离浓缩，如抗生素等药物、果汁、酶、蛋白质等。
(2)无相变
保持原有风味，能耗极低，成本约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8。
(3)没有化学变化
在典型的物理分离过程中，不使用化学试剂和添加剂，产品不受污染。
(4)良好的选择性
它能在分子水平上分离物质，具有普通过滤材料无法替代的优异性能。
(5)适应性强
处理规模可大可小，可连续或间歇进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。
(6)低能耗
只需要电能驱动，能耗极低，其成本约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8。
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历史现状
发展简史
膜广泛存在于自然界，尤其是生物体内，但我们人类认识、利用、模拟和人工合成到现在的历史过程是漫长而曲折的。我国膜科学技术的发展始于1958年离子交换膜的研究。60年代进入开拓阶段。反渗透的探索始于1965，全国海水淡化战役始于1967，极大地推动了我国膜技术的发展。20世纪70年代进入发展阶段。在此期间，微滤、电渗析、反渗透、超滤等各种膜和组件相继开发，并于80年代进入推广应用阶段。20世纪80年代也是气体分离和其他新膜发展的阶段。
状态
随着我国膜科学技术的发展，成立了相应的学术和技术团体。它们的建立对规范标准和促进膜工业的发展起到了重要作用。在过去的半个世纪里，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转化，成为一种高效节能的新型分离技术。从1925开始，几乎每十年就有一种新的膜技术应用于工业。
由于膜分离技术的优异性能，膜过程越来越受到世界各国的重视。在能源短缺、资源短缺、生态环境恶化的今天，工业界和科学界都把膜技术视为21世纪工业技术改造中极其重要的新技术。有专家曾指出:谁掌握了膜技术，谁就掌握了化学工业的明天。
20世纪80年代以来，我国膜技术进入应用阶段，也是新型膜技术的发展阶段。在此期间，膜技术已经发展并大规模应用于食品加工、海水淡化、纯水和超纯水的制备、医药、生物、环保等领域。而且这期间国家重点科技项目和自然科学基金也有膜课题。
目前，这一潜力巨大的新兴产业正以蓬勃的激情挑战着市场，为众多企业带来了显著的经济、社会和环境效益。
膜技术是膜分离技术的简称[2]，是一种仿生膜。它是通过人工材料(膜材料)分离不同介质的技术，分离过程多由压力、浓度差、电位差等因素驱动。根据分离精度的不同，压力驱动膜可分为微滤(MF)膜、超滤(UF)膜、纳滤(NF)膜和反渗透(RO)膜。
膜技术广泛应用于环境、能源、电子、医药等方面。近二十年来，由于它能去除常规处理工艺难以去除的水污染物，其在水处理领域的应用越来越受到各国的重视。不同类型的膜技术应用于不同的子领域，包括城市污水处理和再生、自来水处理、工业用水回用、海水淡化、家用净水器等。
膜技术图谱
自从1970以来，反渗透(RO)膜技术已经成功地用于微咸水和海水的脱盐。由其衍生的纳滤膜也被广泛用于处理高硬度、高色度和高有机物含量的进水。RO系统也可用于去除无机污染物，如放射性核元素、硝酸盐、砷和其他污染物如杀虫剂。
在过去的8-10年间，为了满足更加严格的水质要求，去除水中的微生物和浊度，膜过滤技术逐渐出现在市政水处理领域，主要是微滤(MF)和超滤(UF)膜过滤技术，包括地表水和地下水的处理以及中水的回用。MF膜的过滤精度约为0.1-0.2微米，部分超滤膜的过滤精度可达0.005-0.01微米。需要压力或真空作为驱动力，大部分系统的水回收率高达90-98%。
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应用领域
微孔（微量）过滤…
鉴于微孔膜的分离特性，微孔膜的应用范围主要是从气相和液相中截留颗粒、细菌等污染物，以达到净化、分离和浓缩的目的。
涉及的具体领域主要有:医药行业、食品行业(明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等。)、高纯水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。
超滤
早期的工业超滤应用于废水和污水处理。30多年来，随着超滤技术的发展，超滤技术已涉及食品加工、饮料工业、制药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等多个领域。
纳滤
纳滤的主要应用领域涉及:食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医药、生物发酵、精细化工、环保工业等。
抗渗透
反渗透分离技术因其先进、高效、节能的特点，被广泛应用于国民经济的各个部门，主要用于水处理和热敏性物质的浓缩。主要应用领域有:食品工业、乳品工业、饮料工业、植物(农产品)深加工、生物医药、生物发酵、饮用水制备、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力用水、电子、半导体工业、制药工业工艺用水、制剂用水、注射用水、无热源无菌纯水、食品饮料工业、化工等行业工艺用水、锅炉用水。
其他的
除了以上四种常用的膜分离工艺，还有透析、控释、膜传感器、膜气体分离、液膜分离等。
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技术特征
膜是一种具有选择性分离功能的材料。膜选择性分离将料液中不同组分分离、纯化和浓缩的过程称为膜分离。与传统过滤不同的是，膜可以在分子范围内分离，这个过程是物理过程，没有相变和添加剂。膜的孔径通常是微米级的。根据膜的孔径大小(或截留分子量)不同，膜可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。根据材料的不同，可以分为无机膜和有机膜。无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，过滤精度低，选择性小。有机膜由高分子材料制成，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、含氟聚合物等。在错流膜过程中，各种膜的分离和截留性能是通过膜的孔径和分子量来区分的。下图简要说明了四种不同的膜分离过程:(箭头反射表示物质无法透过膜而被截留):
微滤
又称微孔过滤，属于精密过滤，其基本原理是筛网分离过程。微滤膜的材料分为有机和无机两大类。有机聚合物包括醋酸纤维素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料包括陶瓷和金属。鉴于微孔膜的分离特性，微孔膜的应用范围主要是从气相和液相中截留颗粒、细菌等污染物，以达到净化、分离和浓缩的目的。
对于微滤来说，膜的截留特性是用膜的孔径来表征的，孔径通常在0.1 ~ 1微米之间，所以微滤膜可以分离大直径的细菌和悬浮固体。可用于一般料液的澄清、安全过滤和空气灭菌。
超滤
是介于微滤和纳滤之间的膜过程，膜的孔径在0.05um-1nm之间。超滤是一种膜分离技术，可以对溶液进行净化、分离和浓缩。超滤过程通常可以理解为与膜孔径相关的筛选过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定压力下，当水流过膜表面时，只允许水和小于膜孔径的小分子物质通过，从而达到净化、分离和浓缩溶液的目的。
对于超滤来说，膜的截留特性是用标准有机物的截留分子量来表征的，一般在1000 ~ 300000之间。因此，超滤膜可以分离大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮物等。广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化和除热。
纳滤
它是一种介于超滤和反渗透之间的膜分离技术。其截止分子量在80 ~ 1000范围内，孔径为几个纳米，故称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，它在制药、生化、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。
对于纳滤，膜的截留特性表现为对标准NaCl、MgSO4 _ 4、CaCl2 _ 2溶液的截留率，通常为60% ~ 90%，对应的截留分子量为100 ~ 1000。因此，纳滤膜可以将小分子有机物与水和无机盐分离，同时实现脱盐和浓缩。
反渗透
它是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择性透过性，以膜两侧的静压力为驱动力来分离液体混合物的膜过程。反渗透是膜分离技术的重要组成部分，具有水质高、运行成本低、无污染、操作方便、运行可靠等诸多优点，已成为海水和苦咸水淡化及纯水制备最节能、最简单的技术。目前已广泛应用于医药、电子、化工、食品、海水淡化等诸多行业。反渗透技术已成为现代工业水处理技术的首选。
反渗透的截留目标是所有离子，只允许水通过膜。NaCl截留率在98%以上，出水为去离子水。反渗透可以去除可溶性金属盐、有机物、细菌、胶粒和发热物质，即可以截留所有离子。反渗透膜已广泛应用于纯水、软化水、去离子水的生产、产品浓缩和废水处理，如垃圾渗滤液的处理。
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过程原理
膜分离的基本技术原理相对简单。过滤过程中，料液由泵加压，料液以一定的流速沿滤膜表面流动。分子量大于被膜截留分子量的物质分子不会通过膜回流到进料罐，分子量小于被膜截留分子量的物质或分子通过膜形成透析液。所以膜系统有两个出口，一个是回流(浓缩液)出口，一个是透析液出口。单位时间(Hr)和单位膜面积(m2)内流出的透析液的量(L)称为膜通量(LMH)，即过滤速度。影响膜通量的因素有:温度、压力、TDS、离子浓度、粘度等。
由于膜分离过程是纯物理过程，具有无相变、节能、体积小、可拆卸等特点，使得膜广泛应用于发酵、制药、植物提取、化工、水处理过程和环保行业。根据不同成分有机物的分子量，选择不同的膜和合适的膜技术，以达到最佳的膜通量和截留率，从而提高生产收率，降低投资规模和运行成本。
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系统应用
澄清和净化技术
-超滤/微滤膜系统
用于澄清、净化和分离的膜主要是超滤/微滤膜，由于截留物质分布范围广，广泛应用于固液分离、大小分子物质分离、色素去除、产品纯化、油水分离等工艺过程。
超滤/微滤膜分离可以替代自然沉降、板框过滤、真空转鼓分离、离心分离、溶剂萃取、树脂纯化、活性炭脱色等传统工艺。
可用于澄清净化技术的膜分离组件主要有陶瓷膜、平板膜、不锈钢膜、中空纤维膜、卷式膜和管式膜。