无机膜与有机膜的一些性能比较

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1、无机膜与有机膜杨彬彬一、膜的发展史膜分离现象的揭示可以追溯到200多年以前。1748年阿培诺来发现动物膀胱里充满酒精，然后浸入水中，膀胱就逐渐胀大，甚至破裂。相反，膀胱中充满水，再把它浸入酒精中，则情况相反，膀胱中的水会向外渗透，膀胱收缩。还发现，凡是和膀胱同类性质的薄膜，都具有这种渗透功能。又经过100多年，于1886年范特荷甫从现象提高到理论，归纳了范特荷甫渗透定律（对稀溶液来说，渗透压与溶液的浓度和温度成正比，它的比例常数就是气体状态方程式中的常数R）。但膜分离技术在工业上获得重要应用并取得高速发展却是近四、五十年的事。膜分离的关键

2、是膜材料。根据成膜材料不同，膜技术可分为有机膜和无机膜两大类，其中，有机膜也称为高分子分离膜。国际上无机膜的研制起始于20世纪40年代，在上世纪上半叶，高分子膜和电渗析膜的研发应用占据很大比重，而无机膜主要用于早期核工业燃料铀的浓缩工艺。至上世纪80年代才由于其独特性能得以在更广泛的领域发展起来。经过50多年的发展，我国膜产业已经步入快速成长期。超滤、微滤、反渗透等膜技术在能源电力、有色冶金、海水淡化、给水处理、污水回用及医药食品等领域的工程应用规模迅速扩大，多个具有标志性意义的大型膜法给水工程、污水回用工程及海水淡化工程已经相继建成。我

3、国膜产业总产值已经从1994年2亿元上升到2011年近400亿元。解体前的苏联十分重视无机刚性膜的开发与研究，它有着广阔的开发前景。当时有学者预言，虽然它的制造成本要比目前常用的高分子膜贵2~4倍，但未来的无机膜将取代大部分有机高分子聚合膜。这是膜材料的发展趋势。也可以称无机膜为“未来膜”，这是因为无机膜具有有高分子膜无法比拟的优点。二、无机膜与有机膜的一些性能比较1、材质特点根据相似相容原理，一般的有机膜材料与大多数有机溶剂有机污染物等均具有非极性或弱极性特点，这就造成未经改性处理的有机膜易受到有机料液和化学试剂吸附侵蚀甚至溶解，影响到

4、膜抗污能力分离效果和适用范围，降低使用寿命。虽然随着有机膜制备技术的不断改进，多种工程高分子膜表现出非疏水性或亲水性，对反应体系污染程度和pH值等具有较宽的适应范围。但是，仍无法比拟无机膜。与有机膜相比，无机膜的材质特点及优良性能主要体现在：（1）优良的化学稳定性；（2）温度适用范围广；（3）耐污染能力强，由于无机材料具有较强极性，使油类蛋白等非极性污染物对膜表面与膜孔内部的粘附功较小；（4）机械强度高，更适用于高黏度高固含量含硬性颗粒的复杂流体物料的分离，对物料的预处理要求相对较低；（5）分离效率高，孔径分布窄和非对称膜结构可显著提高对

5、特征污染物或特定分子量范围溶质的去除率；（6）易于实现膜再生，无机膜元件使用寿命长达有机高分子膜的3~5倍以上。2、应用领域膜分离技术广泛应用于石油化工生物医药食品加工和环保工程等众多领域，但由于膜特性的区别，有机膜适用范围往往局限于浓度较低或微污染等相对简单的反应体系中当原料体系具有强酸强碱强腐蚀性高温及高浓度有机溶剂的污染特征时，有机膜易发生膜孔堵塞且难以恢复，与高腐蚀性物料通过化学反应会大幅度缩减使用寿命，溶于有机废液后还将引入二次污染问题。反观无机膜分离技术，无机膜系统具有较高的膜渗透通量及分离效率，在受到高浓度物料污染后可采用多

6、种化学清洗剂进行正向清洗和反向脉冲在线清洗，或进行高温消毒清除生物型污染物，同时具备回收酸碱高腐蚀性物料表面活性剂重金属离子以及热能的功能特点，可显著降低资源和能源消耗。3、过滤方式膜工艺过滤方式基本可分为死端过滤和错流过滤。由于错流过滤操作比膜过滤消耗更多的单位滤液能耗，较高的膜面流速会在一定程度上消减膜污染程度，且无机膜往往具备更高的过滤操作压力和反冲洗压力，所以无机膜过滤效果会好一点。4、经济成本从投资成本来看，相同处理规模的国产无机膜比国产有机膜造价偏高，但考虑到无机膜在苛刻处理条件下的广泛适用性及更长的使用寿命，故国产无机膜在投

7、资成本方面与国产有机膜相差不多。对于膜系统运行成本，由于错流过滤操作比死端过滤消耗更多的单位滤液能耗，较高的膜面流速会在一定程度上消减膜污染程度，且无机膜往往具备更高的过滤操作压力和反冲洗压力，因此，无机膜系统的单位处理成本一般不低于或略高于有机膜分离系统。5、膜的保存条件保存条件是影响膜元件使用寿命的重要因素之一，无机膜和有机膜在保养方法上存在较大差异。无机陶瓷膜管应进行干态保存，放置在阴凉干燥通风的环境中，在保存及运输过程中应防止碰撞有机膜可进行湿法保存和干法保存，主要目的是防止膜水解、微生物滋生及膜收缩变形等。相比较而言，无机膜保存

8、方式较为简便，不会受到膜体水解微生物侵蚀等危害，而有机膜对存储温度、相对湿度、pH值以及湿膜转为干法保存的处理方法均具有较严格的要求。6、膜污染控制方法比较（1）原料液预处理无机膜对原料液进行