膜分離是20世紀60年代迅速發(fā)展起的一門分離技術(shù)，膜分離主要包括分離、濃縮、純化和精制等功能且操作簡單、易于操作，因些目前膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于供水、制藥、食品、環(huán)保、廢品回收、水的淡化等工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

膜分離技術(shù)是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜等。

1、什么是微濾、超濾、納濾?

微濾是一種精密過濾技術(shù)，利用孔徑為0.1～1.5μm的濾膜對水進行過濾，英文是Micro-porous Filration，簡稱MF。微濾是一種低壓膜濾，進水壓力一般小于0.2MPa，過濾精度介于常規(guī)過濾和超濾之間，可分離水中直徑為0.03～15μm的組分，能去除水中的顆粒物、濁度、細菌、病毒、藻類等。

超濾是以壓力為推動力，利用孔徑為0.01-0.1μm的濾膜對水進行過濾的方法，英文是Ultra-Filtration，簡稱UF。操作壓力在0.5MPa以下，過濾精度介于納濾和超濾之間，可分離水中直徑為0.005～10μm、分子量大于500的大分子化合物和膠體，能有效去除水中的懸浮物、膠體、細菌、病毒和部分有機物。

納濾英文是Nanometer-Filtration，簡稱NF，其過濾精度介于反滲透和超濾之間，早期又稱松散反滲透(Loose RO)，操作壓力為3MPa以下。納濾膜早期又稱軟化膜，對鈣、鎂離子具有很高的去除率，能有效去除水中分子量在200以上、分子大小約1nm的可溶性組分。

2、什么是膜通量?什么是膜分離法的回收率?

膜通量又稱膜的透水量，指在正常工作條件下，通過單位膜面積的產(chǎn)水量，單位是m3/( m2˙h)或m3/(m2.d)。膜分離法的回收率是供水通過膜分離后的轉(zhuǎn)化率，即透過水量占供水量的百分率。膜通量及回收率與膜的厚度、孔隙度等物理特性有關(guān)，還與膜的工作環(huán)境如水溫、膜兩側(cè)的壓力差(或電位差)、原水的濃度等有關(guān)。選定某一種膜后，膜的物理特性不變時，膜通量和回收率只與膜的工作環(huán)境有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，提高水溫和加大壓力差可以提高膜通量和回收率，而進水濃度的升高會使膜通量和回收率下降。隨著使用時間的延長，膜的孔隙就會逐浙被雜物堵塞，在同樣壓力及同樣水質(zhì)條件下的膜通量和回收率就會下降。此時需要對膜進行清洗，以恢復(fù)其原有的膜通量值和回收率，如果即使經(jīng)過清洗，膜通量和回收率仍舊和理想值存在較大差距，就必須更換膜件了。

3、過濾膜的清洗方法有哪些

膜分離裝置在運行過程中，較常見而且較為嚴重的問題是由于膜被污染或堵塞而使得透水量下降的問題，因此膜的清洗及其清洗工藝是膜分離法的重要環(huán)節(jié)，清洗對延長膜的使用壽命和恢復(fù)膜的水通量等分離性能有直接關(guān)系，當膜的透過水量或出水水質(zhì)明顯下降或膜裝置進出口壓力差超過0.05MPa時，必須對膜段進行清洗。

膜的清洗方法主要有物理法和化學法兩大類。具體操作中應(yīng)當根據(jù)組件的構(gòu)型、膜材質(zhì)、污染物的類型及污染的程度選清洗方法。

物理清洗法是利用機械力量剝離膜表面的污染物，在清洗過程中不會發(fā)生任何化學反應(yīng)。具體方法主要有水力沖洗、氣水混合沖洗、逆流清洗、熱水沖洗等。水力清洗是利用膜濃縮水側(cè)減壓后形成的高流速膜表而上積存的松軟雜質(zhì)。氣水混合清洗是在膜濃縮水側(cè)同時通人壓縮空氣和水流，借助于氣、水與膜面發(fā)生的剪切作用而將膜表面雜質(zhì)清洗下來。逆流清洗主要用于中空纖維膜的清洗，具體做法是將反向壓力施加于支撐層，引起膜透過液的反向流動，以松動和去除膜進料側(cè)表面的污染物。

化學清洗法是利用某種化學藥劑與膜面的有害雜質(zhì)產(chǎn)生化學反應(yīng)而達到清洗膜的目的。應(yīng)當根據(jù)不同的污染物采用不同的化學藥劑，化學藥劑的選擇必須考慮到兩點：一是清洗劑必須對污染物有很好的溶解和分解能力，二是清洗劑不能污染和損傷膜面。因此，要根據(jù)不同的污染物確定其清洗工藝，同時工作溫度及其膜對清洗劑本考慮膜所允許使用的pH值范圍、身的化學穩(wěn)定性。

4、清洗過濾膜的常用化學清洗法有哪些?

(1)酸洗法。酸洗法對去除鈣類沉積物、金屬氫氧化物及無機膠質(zhì)沉積物等無機雜質(zhì)效果較好。具體做法是利用酸液循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h，常用的酸有鹽酸、草酸、檸檬酸等，酸溶液的pH值根據(jù)膜材質(zhì)而定。比如清洗醋酸纖維素膜，酸液的pH值在3～4，而清洗其它膜時，酸液的pH值可以在1～2。

(2)堿洗法。堿洗法對去除油脂及其它有機雜質(zhì)效果較好、具體做法是利用堿液循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h，常用的堿有氫氧化鈉和氫氧化鉀，堿溶液的pH值也要根據(jù)膜材質(zhì)而定。比如清洗醋酸纖維素膜，堿液的pH值在8左右，而清洗其它耐腐蝕廖時，堿液的pH值可以在12左右。

(3)氧化法。氧化法對去除油脂及其它有機雜質(zhì)效果較好，而且可以同時起到殺滅細菌的作用，具體做法是利用氧化劑溶液循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h、常用的氧化劑是1%～2%的過氧化氫溶液或者500～1000mg/L的次氯酸鈉水溶液或二氧化氯溶液。

(4)洗滌劑法。洗滌劑法對去除油脂、蛋白質(zhì)、多糖及其它有機雜質(zhì)效果較好。具體做法是利用0.5%～1.5%的含蛋白酶或陰離子表面活性劑的洗滌劑循環(huán)清洗或浸泡0.5～1h。

膜分離技術(shù)應(yīng)用實例