微濾和超濾膜的分離原理

A. 請比較說明微濾，超濾，納濾和反滲透等四種常用膜分離技術的異同點

微濾microfiltration以壓力為驅動力，分離0.1-1微米的微粒的過程，簡稱為MF
超濾ultrafiltration以壓力差為動力，膜孔徑約0.001-0.2微米的物理篩分過程，簡稱為UF
1，微濾和超濾同屬於微孔膜范疇，微孔過濾是一種物理篩分過程，其功能在於截留分子量為幾百至幾百萬的物質，包括大分子有機物，微生物等，而不是以脫鹽為目的。
2，微孔膜的孔徑為一個范圍值：微濾在0.1-1微米，超濾為0.001-0.2微米
3，在學術領域，微濾膜的過濾精度一般用孔徑表示，而超濾的過濾精度一般用切割分子量來表示
4，微濾和超濾的過程均以壓力為驅動力，用於溶液體系中的物質分離。
5，膜的材料分為有機高分子和無機高分子材料。
納濾：nanofiltration以壓力為驅動力，用於脫除二價及二價以上的多價離子和分子量200以上有機物的膜分離過程，簡稱為NF
1， 納濾技術是繼反滲透後出現的一種新的分離技術，其分離機理基本和反滲透一致。
2， 納濾理論精度為0.001-0.005微米，略大於反滲透，因此所需工作壓力低於反滲透，早期被稱為「鬆散反滲透」
3， 納濾的作用在於去除二價及二價以上離子和分子量200以上的物質，對一價離子的去除率較低，其綜合脫鹽率低於反滲透
反滲透reverse
osmosis在膜的進水一側施加比溶液滲透壓高的外界壓力，只允許溶液中水和某些組分選擇性透過，其他物質不能透過而被截留在表面的過程，簡稱RO
1，反滲透的概念始於滲透現象，當把只允許水透過的高分子半透膜作為介質，兩側分別是鹽水和純水時，由於純水測水的濃度高於鹽水測的濃度，純水將向鹽水側擴散透過，這種濃度差異導致的遷移過程，就是滲透，他是自然界中在生物體內存在的一個普遍現象。
2，反滲透是一種由人類創造力產生的非自然現象或一種水溶液分離技術，其原理是通過施加機械外壓，克服濃度差導致的逆向遷移的過程。
3， 反滲透僅適用於液相體系(水溶液體系)中溶質和溶劑的分離，在凈水器中運用較多。
4， 反滲透現象必須在外界壓力作用下發生，且壓力必須高於水溶液的滲透壓。

B. 不同膜分離技術存在哪些不同的原理

在生物化工過程中常用的膜分離技術有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、液膜(LM)等。
微濾
微濾是以多孔細小的薄膜作為過濾的介質，以篩分原理為根據的薄膜過濾。在壓力作為推動力的作用下，溶劑、水、鹽類及大分子物質均能透過薄膜，而微細顆粒和超大分子等顆粒直徑大於膜孔徑的物質均被滯留下來，以達到分離的目的，進一步使溶液凈化。微濾是目前膜分離技術中應用最廣且經濟價值最大的技術，主要應用於生物化工中的制葯行業。
超濾
超濾是根據篩分原理，以一定的壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的操作。同微濾過程相比，超濾過程受膜表面孔的化學性質影響較大，在一定的壓力差下溶劑或小分子量的物質可以透過膜孔，而大分子物質及微細顆粒卻被截留，以達到分離目的。超濾膜通常為不對稱膜，膜孔徑的大小和膜表面的性質分別起著不同的截留作用。超濾主要應用於濃縮大分子溶液的凈化等.在生物化工過程中應用最廣。
反滲透
反滲透過程主要是根據溶液的溶解、擴散原理，以壓力差為推動力的膜分離過程。它與自然的滲透過程剛好相反。滲透和反滲透均是通過半透膜來完成的。在濃溶液一側，當施加壓力高於自然滲透壓力時，就會迫使溶液中溶劑反向透過膜層，流向稀溶液一側，從而達到分離提純的目的。反滲透過程主要應用於低分子量組分的濃縮，如氨基酸濃縮(甘氨酸HGB
3075—79)、乙醇濃縮(GB 679-65)等。其滲透壓的大小與膜的種類無關，而與溶液的性質有關。
納濾
納濾也是根據吸附、擴散原理，以壓力差為推動力的膜分離過程。它除了有本身的工作原理外，還具有反滲透和超濾的工作原理。納濾又可以稱為低壓反滲透，是一種新型的膜分離技術，這種膜過程，拓寬了液相膜分離的應用，分離性能介於超濾和反滲透之間，其截斷分子量約為200～2000。納米膜屬於復合膜，允許一些無機鹽和某些溶劑透過膜。納濾過程所需壓力比反滲透低得多，具有節約動力的優點。它能截斷易透過超濾膜的那部分溶質，同時又可能被反滲透膜所截斷的溶質透過，其特有功能是反滲透和超濾無法取代的。納濾膜具有良好的熱穩定性、pH
穩定性和對有機溶劑的穩定性，因此現已廣泛應用於各個工業領域，尤其是醫葯、生物化工行業的分離提純過程。納濾膜是現今最先進的膜分離技術。微濾、超濾、反滲透、納濾4種分離技術沒有太明顯的分界線，均是以壓力作為推動力，被截斷的溶質的直徑大小在某些范圍內相互重疊。
電滲析
電滲析是以電位差為推動力，在直流電作用下利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質從溶液中分離出來，從而實現溶液的淡化、精製或純化目的。
液膜
液膜是懸浮在液體中的一層乳液微粒，形成液相膜。依據溶解、擴散原理，通過這層液相膜可以將兩個組成不同而又互溶的溶液分開，並通過滲透的現象起到分離、提純的效果，它克服了固體膜存在的選擇性低和通量小的特點。液膜一般由溶劑、表面活性劑和添加劑構成。

C. 超濾和微濾的原理

超濾與微濾原理
超濾及微濾是依託於材料科學發展起來的先進的膜分離技術。版
超濾和權微濾均是利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質顆粒。在壓力驅動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質則不能透過纖維壁而被截留，從而達到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態變化，不產生二次污染。

超濾是利用超濾膜的微孔篩分機理，在壓力驅動下，將直徑為0.002-0.1μm之間的顆粒和雜質截留，去除膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物。應用於鍋爐給水處理、工業廢污水處理、飲用水的生產及高純水制備等。在給水處理中常作為反滲透、離子交換的預處理。
微濾也是利用微濾膜的篩分機理，在壓力驅動下，截留直徑在0.1～1μm之間的顆粒，如懸浮物、細菌、部分病毒及大尺寸膠體，多用於給水預處理系統。

D. 膜分離的基本原理是什麼

把膜當作過抄濾器來理解就襲行了。分離的結果，需要濾液的稱為過濾，需要過濾後的料液的稱為濃縮。根據料液的性質不同，以及一些物理特性和所需要的物料結果，膜可以有多種形式的結構。比如，平板膜、板框膜、卷式膜、陶瓷膜、中空纖維膜。
按照通過的孔徑的大小，可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、RO膜、離子交換膜、電極隔離膜等。

E. 微濾與超濾的共同點和不同點，及其優缺點

微濾、超濾的區別
從膜的分離范圍來看，微濾最適合液體介質的降濁、除菌處理，而超濾主要可用於對低分子溶解物與有機大分子的分離（通常是指分子量在500以上，106以下的大分子從溶液中分離）。對於反滲透水處理中的預處理來說是分離水中全部的有機物、微生物和膠體顆粒。

微濾和超濾的過濾過程通常是以直流過濾方式（包括表面過濾、深度過濾）和錯流過濾方式進行的。微濾膜和超濾膜的差異最明顯的是孔徑不同，微濾膜一般指孔徑在 0.02-0.1um，高度均勻，具有篩網特徵的多孔固體連續相，而超濾的孔徑似為0.002-0.2um，在進行分離時的壓力也分別為0.01- 0.3Mpa和0.2-1.0Mpa。

超濾膜透過物質主要是水、溶劑、離子和小分子。
被截留物質主要是蛋白質、各類□、細菌、病毒、乳膠、微粒子、過濾精度為10-4cm~10-7cm利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離，其分子切割量（CWCO）一般為6000~50萬，孔徑為100nm(納米)。

微濾膜透過物質主要是水、溶液和溶解物。被截留物質主要是懸浮物、細菌類、微粒子。過濾精密有0.2cm、0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm、和10.0cm。其在過濾領域里的重要特點是：

1. 使所有比網孔大的粒子被全部攔截在膜的表面，克服了常規過濾的深層過濾介質過濾達不到「絕對值」的要求，而微孔過濾膜是趨於「絕對值」過濾器的首選材料。

2. 孔徑均勻，過濾精度高
微孔濾膜的孔徑十分均勻，故為均孔膜，其與反滲透及超濾有明顯的不同。其最大孔徑與平均孔徑的比值一般為3~4，孔徑分布基本呈正態分布，因而常被作為起 保證作用的手段，過濾精度高，分離效率高。孔隙率高，流速快。微孔膜的微孔數絢達每平方釐米107~1011個孔，孔隙率在60%~90%之間，由於孔隙 率高，其對液體的過濾速度在同等過濾精度下，比常規過濾介質快40倍。

3. 厚度薄，吸附量小微孔膜的厚度一般為90~220um，與一般深層過濾介質比，只有它們的1/10，因而過濾速度高，過濾時對被濾物質的液體的吸附量極小。

4. 無介質脫落，不產生二次污染。微孔膜是均勻，連續的整體結構，沒有一般的深層過濾介質可能產生濾材脫落的不足。

5. 顆粒容納量小，易賭塞。微孔膜阻留顆粒大多數只限於膜表面，因而易被材料中與膜孔徑大小相近的微粒或凝膠物質所堵塞。微濾和超濾在處理系統上視水質需要適當地採取預過濾。
http://www.waterinfor.com/index.php?option=com_k2&view=item&id=101:%E5%BE%AE%E6%BF%BEmf%E8%B6%85%E6%BF%BEuf%E6%A6%82%E8%BF%B0&Itemid=78&tmpl=component&print=1

F. 平板膜和微濾 超濾 納濾膜有什麼區別

平板膜是MBR膜的一種類型。

MBR是膜生物反應器的英文縮寫，M即指膜，MBR膜是指膜生物反應器中使用的膜，滿足膜生物反應器使用條件的膜產品都可以被稱為MBR膜，MBR膜種類很多，常見的有中空纖維膜、管式膜、平板膜、陶瓷膜，按安裝位置又可分為浸沒式和外置式兩種。

微濾：

微濾又稱微孔過濾，是以多孔膜（微孔濾膜）為過濾介質，在0.1~0.3MPa的壓力推動下，截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱抱子蟲、藻類和一些細菌等，而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質都能透過膜的分離過程。

特點

微濾能截留0.1～1微米之間的顆粒，微濾膜允許大分子有機物和無機鹽等通過，但能阻擋住懸浮物、細菌、部分病毒及大尺度的膠體的透過，微濾膜兩側的運行壓差（有效推動力）一般為0.7bar。

原理

微濾的過濾原理有三種:篩分、濾餅層過濾、深層過濾。一般認為微濾的分離機理為篩分機理，膜的物理結構起決定作用。此外，吸附和電性能等因素對截留率也有影響。其有效分離范圍為0.1-10μm的粒子，操作靜壓差為0.01-0.2MPa。

超濾(UF)

過濾精度在0.001-0.1微米，屬於二十一世紀高新技術之一。是一種利用壓差的膜法分離技術，可濾除水中的鐵銹、泥沙、懸浮物、膠體、細菌、大分子有機物等有害物質，並能保留對人體有益的一些礦物質元素。是礦泉水、山泉水生產工藝中的核心部件。超濾工藝中水的回收率高達95%以上，並且可方便的實現沖洗與反沖洗，不易堵塞，使用壽命相對較長。超濾不需要加電加壓，僅依靠自來水壓力就可進行過濾，流量大，使用成本低廉，較適合家庭飲用水的全面凈化。因此未來生活飲用水的凈化將以超濾技術為主，並結合其他的過濾材料，以達到較寬的處理范圍，更全面地消除水中的污染物質。

納濾(NF)

過濾精度介於超濾和反滲透之間，脫鹽率比反滲透低，也是一種需要加電、加壓的膜法分離技術，水的回收率較低。也就是說用納濾膜制水的過程中，一定會浪費將近30%的自來水。這是一般家庭不能接受的。一般用於工業純水製造。

G. 超濾膜的原理是什麼孔徑與分子量之間有關系嗎

一種孔徑規格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應用領域在不斷擴大。

以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm；超濾膜(UF)為0.001～0.02μm；逆滲透膜(RO)為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃，或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術，即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多，如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。

我們都知道篩子是用來篩東西的，它能將細小物體放行，而將個頭較大的截留下來。可是，您聽說過能篩分子的篩子嗎？超膜 －－這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來！那麼，到底什麼是超濾膜呢？

超濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰！在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾；後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

H. 超濾膜的原理是什麼孔徑與分子量之間有關系嗎

超濾膜原理

超濾膜篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在內一定的壓力下，當容原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液，而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側，成為濃縮液，因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。

超濾膜孔徑與分子量之間的關系

超濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力，就能篩出大於孔徑的溶質分子，以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2～20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的，沒有皮層，所有方向上的孔隙都是一樣的，屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，並具有排列有序的微孔，底層厚度為200～250微米，屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

I. 透析，微濾，超濾，納濾，反滲透，電滲析，滲透氣化等膜分離技術各自的特點

1.透析（dialysis）是通過小分子經過半透膜擴散到水（或緩沖液）的原理；
2.微濾適用於細胞、細菌和微粒子的分離，在生物分離中，廣泛用於菌體的分離和濃縮，目標物質的大小范圍為0.01-10 μm，一般用於預處理；
3.超濾技術的優點是沒有相的轉變，無需添加任何強烈的化學物質，可以在低溫下操作，過濾速度較快，便於無菌處理等，一般用於預處理；
4.納濾 特點是能截留小分子的有機物並可同時透析出鹽，集濃縮與透析於一體；
操作壓力低，因為無機鹽能通過納米濾膜而透析，使得納米過濾的滲透壓遠比反滲透為低，所以納米過濾所需的外加壓力比反滲透低得多；
5.反滲透法具有設備構型緊湊，佔地面積小、單位體積產水量及能量消耗少等優點；
6.電滲析的特點時可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用、可以用於蔗糖等非電解質的提純，以除去其中的電解質、在原理上，電滲析器是一個帶有隔膜的電解池，可以利用電極上的氧化還原效率高；
7.滲透氣化對共沸物系和近沸物系等難分物系的分離, 顯示特有的優越性。

J. 簡述氣體膜分離的分離原理和氣體膜分離的應用有哪些

膜分離技術主要有透析、微濾、超濾、反滲透等。透析是利用親水膜以濃度差為推動力，使高分子溶液中的小分子溶質（如無機鹽）透過膜向水滲透的過程。主要應用在脫鹽、去除變性劑、還原劑之類的小分子雜質；置換樣品緩沖液等，臨床上常用語腎衰竭患者的血液透析。微濾是以多孔薄膜為過濾介質，壓力差為推動力，利用篩分原理使不溶性粒子得以分離。操作壓力0.05—0.5mpa。主要應用在除去水、溶液中的細菌和其他微粒，組織液、抗菌素、血清、血漿蛋白質等多種溶液中的菌體以及飲料、酒類、醬油、醋等食品中的懸濁物、微生物和異味雜質等。超濾是以壓力為推動力，利用超濾膜不同孔徑對液體中的溶質進行分離的物理篩分過程。其中截斷分子量一般為6000—500000，孔徑為幾十nm，操作壓0.2—0.6mpa。主要應用於蛋白、酶、DNA的濃縮，脫鹽、純化，清洗細胞、純化病毒，除病毒、熱源。此外從江蘇瑞普膜技術有限公司了解到，反滲透是利用反滲透膜的選擇性，以膜兩側靜壓差為推動力，實現對液體混合物進行分離的過程。操作壓差一般為1.5—10.5MPA，截留組分為小分子物質。主要應用在海水和苦鹹水脫鹽制飲用水，制備醫葯、化學工業中所需的超純凈水等方面。