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| 无机膜分离技术(Inorganic Membrane Technology)是20世纪开发成功的新兴高效、精密分离技术。它是材料科学与传质分离技术交叉结合，以分离效率高、设备简单、操作方便和节能等优点被各个领域广泛应用。工业用膜一般分为有机膜和无机膜，无机膜近几十年来迅速发展，成为能源、资源、环保、冶金、轻工、化工、石油化工、生物化工等工业过程技术进步的支撑技术。 无机膜的发展始于20世纪40年代，自80年代起采用陶瓷、金属、金属氧化物及玻璃等无机材料制成的无机膜，以其优异的化学稳定性、热稳定性及高机械强度等特点，逐步成为膜分离技术的主导技术。目前无机膜分离技术其工艺和设备已商品化，尤其是陶瓷膜，在苛刻条件下，对高温高压、腐蚀性体系，表现出有机膜所不具备的功能。 |
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| 膜分离技术、设备及膜分离工程 膜分离技术介绍： 膜分离是在20世纪初出现，膜分离是20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一5。 膜可以是固相、液相、甚至是气相的。用各种天然或人工材料制造出来的膜品种繁多，在物理、化学、生物性质上呈现出各种各样的特性。一直以来，膜的概念都没有明确的定义，从事不同领域研究的专家们对于膜的定义理解并不完全相同，不过表达的基本意思是一样的。1984年，Lakshminarayanaiah把膜广义地定义为“起栅栏作用，阻止块体移动而允许一个或几个物类有序通过的相”。膜从广义上可定义为两相之间的一个不连续区间。这个区间的三维量度中的一度和其余两度相比要小的多。 大多数人会认为，膜离我们的生活非常遥远。其实不然，膜分离技术非常贴近我们的日常生活。如水、果汁、牛奶、保健品、中药、茶食品、饮料、调味品等我们随时可能接触到的，都会用到膜分离技术。 随着国民经济的迅速发展，膜分离技术的应用领域不但会越来越广泛，而且其会被越来越多的人认识和接受。据初步统计，2001年全世界膜和膜组件的销售额已接近80亿美元，成套设备和膜工程的市场则已达到数百亿美 元，而且每年还在以10%~20%的幅度递增，显示出这一新兴产业的广阔前景。 无机膜介绍： 无机膜是相对有机膜而言的,以其材料为无机材料作为基础加工成膜而叫做无机膜。其发展时间比有机高聚物膜晚，但是后期发展非常迅猛，前景十分广阔。 无机膜的研究和应用始于19世纪40年代。在第二次世界大战期间，欧美等国家为了获得核裂变所需要的原料铀235，需要从天然铀矿中以UF6的形式提出。而天然铀元素由两种同位素铀238和铀235组成，前者占99.3％，是不可裂变的；后者可以裂变却不到0.7％，因为UF6是可以气化的，利用气体扩散分离技术，借助于孔径为6～40nm的无机膜，可以把铀矿中的铀235富集到近3％。于是，无机膜技术在19世纪40年代在军事领域秘密发展起来。这是历史上首次采用无机膜实现工业规模的气体混合物分级分离的实例。由于军事保密的需要，在40年代至50年代期间，有关无机膜的研究和生产，各个国家都是秘密进行的。这就是无机膜发展的第一个阶段。 20世纪70年代后，由于国际上出现两次能源危机，比利时、法国、意大利和西班牙等几个欧洲国家，共同决定在法国兴建用于发展核电站的气体扩散分离工厂，无机膜管受到新的重视。但是，各国很快就认识到，仅靠建立核动力装置发展无机膜管以及无机膜分离材料是难于持久的。不久就导致了无机膜仅仅依附于核能时代的终结。 无机膜研究应用的第二个阶段，始于工业无机膜超滤和微滤技术的创立和发展，是20世纪80年代至90年代。这个发展过程中，由于无机膜商品的大量问世及应用，已在水质处理、乳制品、饮料等工业中部分取代了有机高聚物膜。 20世纪80年代中期，无机膜的制备技术有了新的突破，当时Twente大学的Burggraf等人，采用溶胶-凝胶（Sol－Gel）技术研制出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜，孔直径可以达到3nm以下，这种膜已达到气体分离的等级，成为有机高聚物膜的有力竞争对手。溶胶-凝胶（Sol－Gel）技术的出现，将无机膜的研究，尤其是陶瓷膜的研制推向一个新的高潮。 20世纪90年代，无机膜的研究与应用进入第三个阶段，即以气体分离应用为主和陶瓷膜分离器—反应器组合构件的研究阶段。 与高聚物分离膜相比,无机膜有以下特点: 1、热稳定好,适用于高温、高压体系。试用温度一般都可以达到400摄氏度，有时可以高达800摄氏 度。 2、化学稳定性好，能耐酸和弱碱，pH值试用范围宽。 3、抗微生物能力强，与一般微生物不发生生化及化学反应。 4、无机膜组件机械强度大。无机膜一般都是以载体膜的形式应用，而载体都是经过高压和焙烧制成 的微孔陶瓷材料和多孔玻璃等，涂膜后再经过高温焙烧，使膜非常牢固，不易脱落和破裂。 5、清洁状态好。本身无毒，不会使被分离体系受到污染。容易再生和清洗。当膜污染被堵塞后、可 以进行反吹及冲洗，也可以在高温下进行化学清洗。 无机膜的孔分布窄，分离性能好。其缺点是：没有弹性，比较脆；不易加工；可用于制造无机膜的材料比较稀少；成本比较昂贵；强碱条件下容易受到污染和侵蚀。 工业化的无机陶瓷膜膜分离系 统一般包括膜组件、原料输送系统、压力流量测量控制系统等等。采用的主要是错流过滤方式，与终端过滤不同的是，错流过滤存在着渗透液和循环流体两股液体。 无机膜按其材质分主要有金属膜和陶瓷膜两大类；按膜结构分，主要可分为多孔膜、致密膜和分子筛膜；按膜分离机理又分为超滤膜，微滤膜等。 膜分离技术以其节能效果显著、操作维护简便、控制简易而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代真空过滤、板框压滤、离子交换多种传统的分离与过滤方法。 |
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