陶瓷膜技術在水處理中的應用前景
時間：2019.05.10
陶瓷膜分離技術受到世界各技術先進國家的高度重視，近30 年來，美國、加拿大、日本和歐洲技術先進國家，一直把膜技術定位為高新技術，投入大量資金和人力，促進膜技術迅速發展，使用范圍日益擴大。
膜分離技術的發展和應用為許多行業，如純水生產、海水淡化、苦咸水淡化，電子工業、制藥和生物工程、環境保護、食品、化工、紡織等工業，高質量地解決了分離、濃縮和純化的問題，為循環經濟、清潔生產提供依托技術。
陶瓷膜分離技術簡介
膜的定義
陶瓷膜是一種起分子級分離過濾作用的介質，當溶液或混和氣體與膜接觸時，在壓力或電場作用下，或溫差作用下，某些物質可以透過膜，而另些物質則被選擇性的攔截，從而使溶液中不同組分，或混和氣體的不同組分被分離，這種分離是分子級的分離。
膜的種類
分離膜包括：反滲透膜(0. 0001～0. 005μm) ，納濾膜(0. 001 ～ 0. 005μm) 超濾膜(0. 001 ～ 0. 1μm) 微濾膜(0. 1～1μm) 、電滲析膜、滲透氣化膜、液體膜、氣體分離膜、電極膜等。他們對應不同的分離機理，不同的設備有不同的應用對象。膜本身可以由聚合物，或無機材料，或液體制成，其結構可以是均質或非均質的，多孔或無孔的，固體的或液體的，荷電的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ，厚至幾毫米。不同的膜具有不同的微觀結構和功能，需要用不同的方法制備。制膜方法一直是膜領域的核心研究課題，也是各公司嚴格保密的核心技術。
陶瓷膜分離技術的定義
把上述的膜制成適合工業使用的構型，與驅動設備(壓力泵、或電場、或加熱器、或真空泵) 、閥門、儀表和管道聯成設備。在一定的工藝條件下操作，就可以來分離水溶液或混和氣體。透過膜的組分被稱為透過流分。這種分離技術被稱為膜分離技術。
陶瓷膜技術的應用領域
供水
高質量飲用水供給
隨著水體的污染和人民生活水平提高，人們越來越希望得到高質量的飲用水供給。采用活性炭吸附過濾和超濾結合制取高質量飲用水，設備投資少，制水成本低，是優質飲用水制備的經濟有效方法，具有廣闊的市場前景。
工業供水
自來水和地下水的水質不能滿足許多化學工業、電子工業和紡織工業的要求，需要經過凈化處理方可以使用，超濾膜技術是凈化工業用水的重要技術之一。
醫藥用水
醫藥針劑用水是采用多級蒸餾制備的，其工藝繁瑣、能耗高、而且質量常常得不到保證。用超濾膜技術除針劑熱源和終端水熱源,取得很好效果。
工藝水的處理(分離、濃縮、分級和純化)
在各工業生產過程中,往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結晶等過程。這些方法表現出流程長、耗能多、物料損失多、設備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點，以超濾膜技術取代某種傳統技術可以獲得顯著的經濟效益。
膜技術在制藥工業的應用
膜技術廣泛應用于生物制備和醫藥生產中的分離、濃縮和純化。如血液制備的分離、抗菌素和干擾素的純化、蛋白質的分級和純化、中草藥劑的除菌和澄清等。發酵是生物制藥的主流技術，從發酵液中提取藥物，傳統工藝是溶劑萃取或加熱濃縮，反復使用有機溶劑和酸堿溶液，耗量大，流程長，廢水處理任務重。特別是許多藥物熱敏性強，使傳統工藝的實用性多受限制。國際先進的制藥生產線，大量采用膜分離技術代替傳統的分離、濃縮和純化工藝。如以膜設備濃縮純化抗生素、中藥湯及中藥針劑澄清等。
膜技術在食品領域工業的應用
利用超濾膜技術把發酵液中產品和菌體分離，再采用其它方法精制流程。其優點是：生產效率和產品質量提高；簡化了工藝流程；菌體蛋白不含外加雜質，利用價值高，達到資源綜合利用。醬油、醋的澄清、果汁澄清和濃縮、乳制品生產、制糖工業都采用了膜技術。
膜技術在各種工業生產中的應用
凡是涉及分子級的濃縮和分離的過程，都有膜技術應用的機會。汽車電泳漆的在線純化采用超濾膜除去雜質，持續保證涂漆質量；燃料工業泳超濾膜技術分離和濃縮中間體。
在環境保護和水資源化的應用
膜技術在廢水處理、污染防治和水資源綜合利用方面得到廣泛應用。在許多情況下，不僅處理了廢水，還能回收有用物質和能量。
各種含油廢水及廢油的處理
①采油回注水的處理：膜法可以除去在水中的乳化溶解油，提高注入水的質量。
②含油廢水的處理：許多工業生產和運輸業都產生大量的含油廢水，膜濾技術是達標排放最有效的方法。
③廢潤滑油的純化：用常規技術加膜分離，可得到很純的潤滑油，適用于汽車等廢機油的處理。
④機床切削油的純化回收：膜法可除去廢切削油中的細菌和雜質，處理后回用。
⑤廢食用油的純化處理技術：食用油在連續高溫下產生致癌物質，用膜法可將這部分除去。
⑥食用菜籽油的純化：菜籽油中含有15 %～48 %高含炭量的芥子酸。用膜法可除去,達到標準(芥子酸<5 %) 。
廢水的處理及回用
①膜生物反應器處理生活污水回用中水，其占地面積小，設備投資低，處理水質好。
②印刷顯影廢水的處理及回用，采用膜技術處理可以達標排放，也可回收。
③電鍍廢水可采用膜技術處理，水回用，污染物回槽利用。
④印染廢水采用膜分離可除去有色染料，得到的水回用。牛仔布印染廢水可回收靛藍燃料。
⑤造紙廢水用膜可將廢水中的木質素、色素等分離出來，凈化水可排放或回用。
水的淡化技術
①海水淡化技術：應用最新的膜蒸餾技術，最適合和船用發動機熱交換器連用，利用廢熱生產淡水，適合于中、小型漁船遠航捕撈使用。
②咸水淡化技術：將天然咸水用膜淡化到應用水質標準。
氣體分離、濃縮技術及其應用
①氧化濃縮：可用膜裝置制成安全、簡便的醫療和理療設備，也可用于煉鋼吹氧或助燃等工業生產，富氧濃度35 %～80 %。
②氮氣濃縮：氮氣可用于食品保存、汽車存儲、飛機加油、防爆及化學工業,膜設備的氮可濃縮至90 %～98 %。
③二氧化碳、二氧化硫、氫氣的分離：當二氧化碳、二氧化硫、氫氣分別和其它氣體混和在一起時，可用膜將它們分離出來，滿足工業的需要。
④氫氣的分離和濃縮：在化工產品制造時，往往排出大量氫氣，可用膜法將氫氣分離出來。
其它
①膜法保鮮劑：在水果、蛋類外部侵涂一層膜可達保鮮目的。保鮮后，存放期長，外觀色澤好。
②制造維生素E 的膜法分離技術：用膜可以從黃豆油中提取VE 的混合物，其抽提劑可循環使用。
膜分離技術的國內發展動態
中國的膜技術從60 年代中期起步研究，長時間在實驗室內和中試規模徘徊。從“七五”計劃開始，國家科委把膜技術列為國家重大科研項目加以支持，膜技術取得較大進展，特別是改革開放的國策促進了廣泛的國際交流，膜技術在國民經濟發展中的重要性日益增大，國內膜工業產值也逐漸增加。
近10 年來，中國的膜技術的總體水平有了很大的進展，但與國際技術先進國家的差距仍然很大。問題主要表現在：生產現代化、產業化程度低，原料不規范，工藝參數未嚴格控制，產品質量不穩定；膜的品種少，應用范圍小。尤其應用的工藝設計、系統成套能力、膜組件水平、相關機電產品等方面，尚未達到國際先進水平，遠不能滿足國內市場需求，膜技術存在著很大的發展空間。
首先，我們要加強研發能力，推動膜技術產業的發展，依靠科技進步，提高產品質量，降低成本，增加品種，擴大應用面。
再者，通過招商引資，引進技術，消化吸收，提高膜技術應用的工藝設計、系統成套能力，膜制備和膜組件水平，膜品種及相關機電產品等方面達到國際先進水平。
膜分離技術的發展和應用為許多行業，如純水生產、海水淡化、苦咸水淡化，電子工業、制藥和生物工程、環境保護、食品、化工、紡織等工業，高質量地解決了分離、濃縮和純化的問題，為循環經濟、清潔生產提供依托技術。
陶瓷膜分離技術簡介
膜的定義
陶瓷膜是一種起分子級分離過濾作用的介質，當溶液或混和氣體與膜接觸時，在壓力或電場作用下，或溫差作用下，某些物質可以透過膜，而另些物質則被選擇性的攔截，從而使溶液中不同組分，或混和氣體的不同組分被分離，這種分離是分子級的分離。
分離膜包括：反滲透膜(0. 0001～0. 005μm) ，納濾膜(0. 001 ～ 0. 005μm) 超濾膜(0. 001 ～ 0. 1μm) 微濾膜(0. 1～1μm) 、電滲析膜、滲透氣化膜、液體膜、氣體分離膜、電極膜等。他們對應不同的分離機理，不同的設備有不同的應用對象。膜本身可以由聚合物，或無機材料，或液體制成，其結構可以是均質或非均質的，多孔或無孔的，固體的或液體的，荷電的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ，厚至幾毫米。不同的膜具有不同的微觀結構和功能，需要用不同的方法制備。制膜方法一直是膜領域的核心研究課題，也是各公司嚴格保密的核心技術。
陶瓷膜分離技術的定義
把上述的膜制成適合工業使用的構型，與驅動設備(壓力泵、或電場、或加熱器、或真空泵) 、閥門、儀表和管道聯成設備。在一定的工藝條件下操作，就可以來分離水溶液或混和氣體。透過膜的組分被稱為透過流分。這種分離技術被稱為膜分離技術。
陶瓷膜技術的應用領域
供水
高質量飲用水供給
隨著水體的污染和人民生活水平提高，人們越來越希望得到高質量的飲用水供給。采用活性炭吸附過濾和超濾結合制取高質量飲用水，設備投資少，制水成本低，是優質飲用水制備的經濟有效方法，具有廣闊的市場前景。
工業供水
自來水和地下水的水質不能滿足許多化學工業、電子工業和紡織工業的要求，需要經過凈化處理方可以使用，超濾膜技術是凈化工業用水的重要技術之一。
醫藥用水
醫藥針劑用水是采用多級蒸餾制備的，其工藝繁瑣、能耗高、而且質量常常得不到保證。用超濾膜技術除針劑熱源和終端水熱源,取得很好效果。
工藝水的處理(分離、濃縮、分級和純化)
在各工業生產過程中,往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結晶等過程。這些方法表現出流程長、耗能多、物料損失多、設備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點，以超濾膜技術取代某種傳統技術可以獲得顯著的經濟效益。
膜技術在制藥工業的應用
膜技術廣泛應用于生物制備和醫藥生產中的分離、濃縮和純化。如血液制備的分離、抗菌素和干擾素的純化、蛋白質的分級和純化、中草藥劑的除菌和澄清等。發酵是生物制藥的主流技術，從發酵液中提取藥物，傳統工藝是溶劑萃取或加熱濃縮，反復使用有機溶劑和酸堿溶液，耗量大，流程長，廢水處理任務重。特別是許多藥物熱敏性強，使傳統工藝的實用性多受限制。國際先進的制藥生產線，大量采用膜分離技術代替傳統的分離、濃縮和純化工藝。如以膜設備濃縮純化抗生素、中藥湯及中藥針劑澄清等。
膜技術在食品領域工業的應用
利用超濾膜技術把發酵液中產品和菌體分離，再采用其它方法精制流程。其優點是：生產效率和產品質量提高；簡化了工藝流程；菌體蛋白不含外加雜質，利用價值高，達到資源綜合利用。醬油、醋的澄清、果汁澄清和濃縮、乳制品生產、制糖工業都采用了膜技術。
膜技術在各種工業生產中的應用
凡是涉及分子級的濃縮和分離的過程，都有膜技術應用的機會。汽車電泳漆的在線純化采用超濾膜除去雜質，持續保證涂漆質量；燃料工業泳超濾膜技術分離和濃縮中間體。
在環境保護和水資源化的應用
膜技術在廢水處理、污染防治和水資源綜合利用方面得到廣泛應用。在許多情況下，不僅處理了廢水，還能回收有用物質和能量。
各種含油廢水及廢油的處理
①采油回注水的處理：膜法可以除去在水中的乳化溶解油，提高注入水的質量。
②含油廢水的處理：許多工業生產和運輸業都產生大量的含油廢水，膜濾技術是達標排放最有效的方法。
③廢潤滑油的純化：用常規技術加膜分離，可得到很純的潤滑油，適用于汽車等廢機油的處理。
④機床切削油的純化回收：膜法可除去廢切削油中的細菌和雜質，處理后回用。
⑤廢食用油的純化處理技術：食用油在連續高溫下產生致癌物質，用膜法可將這部分除去。
⑥食用菜籽油的純化：菜籽油中含有15 %～48 %高含炭量的芥子酸。用膜法可除去,達到標準(芥子酸<5 %) 。
廢水的處理及回用
①膜生物反應器處理生活污水回用中水，其占地面積小，設備投資低，處理水質好。
②印刷顯影廢水的處理及回用，采用膜技術處理可以達標排放，也可回收。
③電鍍廢水可采用膜技術處理，水回用，污染物回槽利用。
④印染廢水采用膜分離可除去有色染料，得到的水回用。牛仔布印染廢水可回收靛藍燃料。
⑤造紙廢水用膜可將廢水中的木質素、色素等分離出來，凈化水可排放或回用。
水的淡化技術
①海水淡化技術：應用最新的膜蒸餾技術，最適合和船用發動機熱交換器連用，利用廢熱生產淡水，適合于中、小型漁船遠航捕撈使用。
②咸水淡化技術：將天然咸水用膜淡化到應用水質標準。
氣體分離、濃縮技術及其應用
①氧化濃縮：可用膜裝置制成安全、簡便的醫療和理療設備，也可用于煉鋼吹氧或助燃等工業生產，富氧濃度35 %～80 %。
②氮氣濃縮：氮氣可用于食品保存、汽車存儲、飛機加油、防爆及化學工業,膜設備的氮可濃縮至90 %～98 %。
③二氧化碳、二氧化硫、氫氣的分離：當二氧化碳、二氧化硫、氫氣分別和其它氣體混和在一起時，可用膜將它們分離出來，滿足工業的需要。
④氫氣的分離和濃縮：在化工產品制造時，往往排出大量氫氣，可用膜法將氫氣分離出來。
其它
①膜法保鮮劑：在水果、蛋類外部侵涂一層膜可達保鮮目的。保鮮后，存放期長，外觀色澤好。
②制造維生素E 的膜法分離技術：用膜可以從黃豆油中提取VE 的混合物，其抽提劑可循環使用。
膜分離技術的國內發展動態
中國的膜技術從60 年代中期起步研究，長時間在實驗室內和中試規模徘徊。從“七五”計劃開始，國家科委把膜技術列為國家重大科研項目加以支持，膜技術取得較大進展，特別是改革開放的國策促進了廣泛的國際交流，膜技術在國民經濟發展中的重要性日益增大，國內膜工業產值也逐漸增加。
首先，我們要加強研發能力，推動膜技術產業的發展，依靠科技進步，提高產品質量，降低成本，增加品種，擴大應用面。
再者，通過招商引資，引進技術，消化吸收，提高膜技術應用的工藝設計、系統成套能力，膜制備和膜組件水平，膜品種及相關機電產品等方面達到國際先進水平。