膜析法是利用某種特殊的半透膜對溶液中的某種溶質或者溶劑（水）進行選擇性分離、濃縮或提純的技術方法。半透膜是指在溶液中一種或幾種成分不能透過，而其他成分能透過的膜。在膜析法中，溶質透過膜的過程稱為滲析，溶劑透過膜的過程稱為滲透。
基本介紹
- 中文名：膜析法
- 外文名：Membrane separation method
- 套用學科：環境工程
- 適用領域範圍：環境生態
- 方法：電滲析法、反滲透法和超濾法等
- 材料：半透膜
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簡介
膜析法是利用天然或人工合成膜以外界能量或化學位差作推動力對水溶液中某些物質進行分離、分級、提純和富集的方法的統稱。目前有電滲析法、反滲透法和超濾法等。
膜析法方法分類
電滲析法
（1）基本原理
電滲析是在直流電場的作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性（即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），而使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。
電滲析器由置於正、負電極之間的一系列陰、陽膜隔開的小水室組成，在電場作用下，陰、陽離子要發生定向遷移。陽離子在向陰極移動的過程中可透過陽膜進入相鄰的水室，或是被陰膜截留在原來的水室；陰離子在向陽極移動的過程中可透過陰膜進入相鄰的水室，或是被陽膜截留在原來的水室。離子減少的水室稱為淡水室，其出水為淡水；相反，離子增多的水室稱為濃水室，其出水為濃水。需要注意的是，每個水室內離子的正負電荷是平衡的。
對於給水處理，我們需要的是淡水，濃水則排走；對於工業廢水處理，濃水可回收有用物質，淡水可無害化排放，也可重複利用。
（2）設備
電滲析器由壓板、電極托板、電極、極框、陽膜、陰膜、隔板甲、隔板乙等部件組成，這些部件按照一定的順序組裝並壓緊即組成電滲析器。
用於隔開陰陽膜的隔板是水流通道，可分為回流式和無回流式兩種。隔板上有配水孔、布水槽、流水道以及攪動水流用的隔網；電極材料應具有導電性好、耐腐蝕、強度大、質輕、價廉等特點。常用的電極材料有鉛板或石墨，還可用鈦塗釕、鈦鍍鉑和鉭鍍鉑等。極框用於防止膜貼到電極上，以保證極室水流暢通。電極托板用來承托電極並連線進、出水管。
反滲透法
（1）原理
反滲透法是一種藉助壓力促使水分子反向滲透，以濃縮溶液或廢水的方法。如果將純水和鹽水用半透膜隔開，此半透膜只有水分子能夠透過而其他溶質不能透過，則水分子將透過半透膜進入溶液（鹽水），溶液逐漸從濃變稀，液面則不斷上升，直到某一定值為止。這個現象叫滲透，高出於水面的水柱高度（決定於鹽水的濃度）是由於溶液的滲透壓所致。如果我們向溶液的一側施加壓力，並且超過它的滲透壓，則溶液中的水就會透過半透膜，流向純水一側，而溶質被截留在溶液一側，這就是反滲透。
由此可見，實現反滲透必須具備兩個條件：一是必須具有高選擇性和高透水性的半透膜；二是操作壓力必須高於溶液的滲透壓。
（2）反滲透裝置
工業上套用的反滲透裝置有平板式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種。根據膜材料化學組成的不同，反滲透膜可分為纖維素酯類膜和非纖維素酯類膜兩大類。
超濾法
（1）基本原理
超濾是對料液施加一定壓力後，高分子物質（分子量>500）、膠體、蛋白質等被半透膜所截留，而溶劑和低分子物質（分子量<500）則透過膜。超濾分離機理主要包括膜表面孔徑篩分機理、膜孔堵塞的阻滯面機理和膜面及膜孔對粒子的一次吸附機理。
超濾過程中，由於高分子的低擴散性和水的高滲透性，被截留的溶質組分會在膜表面上積聚，使膜上的溶質濃度高於溶液主體的濃度，這種現象稱為濃差極化。濃差極化是一種可逆過程，可以通過降低超濾膜兩側的壓力差，或是通過提高超濾料液湍流速度以降低膜表面的溶質濃度等方法，減輕濃差極化現象，使膜的透水通量得到較好的恢復，緩和其對超濾過程的負面影響。
（2）超濾膜及超濾裝置
我國主要商品化的超濾膜有二醋酸纖維素、聚碸、聚碸醯胺和聚丙烯腈。國外已經商品化的超濾膜品種還有聚氯乙烯、聚醯胺及聚丙烯膜等，超濾裝置和反滲透裝置一樣，主要有平板式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種。
