（一）概述
膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的某些成分進行選擇性透過的方法的統稱。溶劑透過膜的過程稱為滲透，溶質透過膜的過程稱為滲析。常用的膜分離方法有電滲析、反滲透、超濾。
其次是自然滲析和液膜技術。近年來，膜分離技術發展很快，在水和廢水處理、化工、醫療、輕工、生化等領域得到大量應用。
膜分離的作用機理往往用膜孔徑的大小為模型來解釋，實質上，它是由分離物質間的作用引起的，同膜傳質過程的物理化學條件以及膜與分離物質間的作用有關。
①膜分離過程不發生相變，因此能量轉化的效率高。例如在現在的各種海水淡化方法中，反滲透法能耗最低。
②膜分離過程在常溫下進行，因而特別適於對熱敏性物料，如對果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮。
③裝置簡單，操作容易，易控制、維修，且分離效率高。作為一種新型的水處理方法，與常規水處理方法相比．具有占地面積小、適用範圍廣、處理效率高等特點。
膜分離技術由於具有常溫下操作、無相態變化、高效節能、在生產過程中不產生汙染等特點，因此在飲用水淨化、工業用水處理，食品、飲料用水淨化、除菌，生物活性物質**、精製等方面得到廣泛應用，並迅速推廣到紡織、化工、電力、食品、冶金、石油、機械、生物、製藥、發酵等各個領域。分離膜因其獨特的結構和效能，在環境保護和水資源再生方面異軍突起，在環境工程，特別是廢水處理和中水回用方面有著廣泛的應用前景。
膜分離是在20世紀初出現，20世紀60年代後迅
膜分離技術在中藥分離純化、濃縮中的應用
速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由於兼有分離、濃縮、純化和精製的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易於控制等特徵，因此，目前已廣泛應用於食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。
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於，膜可以在分子範圍內進行分離，並且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和新增助劑。
膜的孔徑一般為微公尺級，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，無機膜主要還只有微濾級別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚醚碸、聚氟聚合物等等。
第一部分膜分離技術簡介
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於，膜可以在分子範圍內進行分離，並且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和新增助劑。膜的孔徑一般為微公尺級，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、芳香族聚醯胺、聚醚碸、聚氟聚合物等等。錯流膜工藝中各種膜的分離與截留效能以膜的孔徑和截留分子量來加以區別，下圖簡單示意了四種不同的膜分離過程：（箭頭反射表示該物質無法透過膜而被截留）：
微濾（mf）
又稱微孔過濾，它屬於精密過濾，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、聚碸、聚醯胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。
鑑於微孔濾膜的分離特徵，微孔濾膜的應用範圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他汙染物，以達到淨化、分離、濃縮的目的。
對於微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表徵，通常孔徑範圍在0.1～1微公尺，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）
是介於微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05um至1nm分子量之間。超濾是一種能夠將溶液進行淨化、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，達到溶液的淨化、分離、濃縮的目的。
對於超濾而言，膜的截留特性是以對標準有機物的截留分子量來表徵，通常截留分子量範圍在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，廣泛應用於料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
納濾（nf）
是介於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的範圍內，孔徑為幾奈米，因此稱納濾。基於納濾分離技術的優越特性，其在製藥、生物化工、 食品工業等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。
對於納濾而言，膜的截留特性是以對標準nacl、mgso4、cacl2溶液的截留率來表徵，通常截留率範圍在60～90%，相應截留分子量範圍在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乙個重要組成部分，因具有產水水質高、執行成本低、無汙染、操作方便執行可靠等諸多優點 ，而成為海水和苦鹹水淡化，以及純水製備的最節能、最簡便的技術.目前已廣泛應用於醫藥、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。
反滲透的截留物件是所有的離子，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，在生產純淨水、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。
膜分離的基本工藝原理是較為簡單的（參見下圖）。在過濾過程中料液通過幫浦的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大於膜截留分子量的物質分子不透過膜流回料罐，小於膜截留分子量的物質或分子透過膜，形成透析液。故膜系統都有兩個出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。
在單位時間（hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（l）稱為膜通量（lmh），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（tds）、離子濃度、黏度等。
膜分離操作基本工藝流程
由於膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節能、體積小、可拆分等特點，使膜廣泛應用在發酵、製藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環保行業中。對不同組成的有機物，根據有機物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達到最好的膜通量和截留率，進而提高生產收率、減少投資規模和執行成本。
第二部分膜分離系統應用
1、澄清純化技術——超/微濾膜系統
澄清純化分離所採用的膜主要是超/微濾膜，由於其所能截留的物質直徑大小分布範圍廣，被廣泛應用於固液分離、大小分子物質的分離、脫除色素、產品提純、油水分離等工藝過程中。
超/微濾膜分離可取代傳統工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉鼓、離心機分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。
澄清純化技術可採用的膜分離元件主要有：陶瓷膜、平板膜、不鏽鋼膜、中空纖維膜、捲式膜、管式膜。
採用膜分離澄清純化的優點：
1)、可得到絕對的真溶液，產品穩定性好；
2)、過濾分離收率高；
3)、分離效果好，產品質量高，執行成本低；
4)、縮短生產週期，降低生產成本；
5)、過程無需新增化學藥品、溶媒溶劑，不帶入二次汙染物質；
6)、操作簡便，占地面積小，勞動力成本低；
7)、可拓展性好，容易實現工業化擴產需求；
8)、裝置可自動執行，穩定性好，維護方便。
2、濃縮提純技術——納濾膜系統
膜分離技術在濃縮提純工藝上主要採用截留分子量在100～1000dal的納濾膜。納濾膜的主要特點是對二價離子、功能性醣類、小分子色素、多肽等物質的截留效能高於98%，而對一些單價離子、小分子酸鹼、醇等有30～50%的透過效能，常被應用於溶質的分級、溶液中低分子物質的洗脫和離子組分的調整、溶液體系的濃縮等物質的分離、精製、濃縮工藝過程中。
納濾膜分離技術常被用於取代傳統工藝中的冷凍乾燥、薄膜蒸發、離子交換除鹽、樹脂工藝濃縮、中和等工藝過程。
濃縮提純技術可採用的膜元件主要有：捲式膜、管式膜。
採用納濾膜分離技術濃縮提純的優點：
1)、能耗極低，節省濃縮過程成本；
2)、過程無化學反應、無相變化，不帶入其他雜質及造成產品的分解變性；
3)、在常溫下達到濃縮提純目的，不造成有效成分的破壞，工藝過程收率高；
4)、可完全脫除產品的鹽分，減少產品灰分，提高產品純度；
5)、可**溶液中的酸、鹼、醇等物質；
6)、裝置結構簡潔緊湊，占地面積小；
7)、操作簡便，可實現自動化作業，穩定性好，維護方便。
第三部分行業應用
1、製藥行業
●生物發酵液過濾除菌及下游分離純化精製
●樹脂解析液的濃縮及解析劑**
●農藥水劑、粉劑的生產應用
●中藥浸提液過濾除雜及濃縮
●中藥浸膏生產應用
●合成藥、原料藥、中間體等的脫鹽濃縮
●結晶母液**
二、食品行業
●乳清廢水處理
●乳製品生產加工應用
●果汁澄清脫色
●食品新增劑純化濃縮
●茶飲料澄清濃縮
●啤酒、葡萄酒、黃酒的精製加工
●天然色素提取液的除雜及濃縮
●氨基酸發酵液過濾澄清及精製
三、染料化工和助劑
水溶性染料反應液的脫鹽濃縮
●染料鹽析母液廢水**
四、澱粉醣品
●糖液分離純化及濃縮
●果葡糖漿色普分離純化
●糖醇色普分離純化
●單醣、低聚醣及多醣的分離純化及濃縮
五、環保及水處理領域
●紡織、染整、印染廢水處理及回用
●電鍍工業廢水零排放及資源**
●礦山及冶金廢水處理**
●澱粉廢水處理
●造紙廢水木質素**及廢水處理
●電泳漆廢水塗料**
●酸、鹼廢水處理**
●市政汙水的處理及回用
●洗車水、桑拿水、游泳池水、洗浴廢水等迴圈處理
●工業生產所用的各類軟化水、純水、超純水製備
六、生物技術
物理化學處理方法 吸附
3 化學吸附指溶質與吸附劑發生化學反應，形成牢固的吸附化學鍵和表面絡合物，吸附質分於不能在表面自由移動。吸附時放熱量較大，與化學反應的反應熱相近，約84 420kj mol。化學吸附有選擇性，即一種吸附劑只對某種或特定幾種物質有吸附作用，一般為單分子層吸附。通常需要一定的話化能，在低溫時，吸附速度較...
物理化學考綱
天津大學碩士研究生入學考試業務課考試大綱 課程編號 839 課程名稱 物理化學 含物理化學實驗 一 考試的總體要求 1.對本門課程中重要的基本概念與基本原理掌握其含義及適用範圍 2.掌握物理化學公式應用及公式應用條件。計算題要求思路正確。步驟簡明 3.掌握物理化學實驗中常用物理量的測量 包括原理 計...
物理化學教學方法初探
摘要 本文針對物理化學學科特點，從三個方面 了高校物理化學課程有效教學模式的幾點心得和體會。作者闡明在物理化學教學中，要注重邏輯推理的思維方法和數學推導技能技巧的訓練，要注重理論聯絡實際，並提倡採用多種教學方法和模式，從而有效提高教學水平和質量。關鍵詞 物理化學 教學方法 教學手段 物理化學是一門無...