微滤和超滤膜的分离原理

A. 请比较说明微滤，超滤，纳滤和反渗透等四种常用膜分离技术的异同点

微滤microfiltration以压力为驱动力，分离0.1-1微米的微粒的过程，简称为MF
超滤ultrafiltration以压力差为动力，膜孔径约0.001-0.2微米的物理筛分过程，简称为UF
1，微滤和超滤同属于微孔膜范畴，微孔过滤是一种物理筛分过程，其功能在于截留分子量为几百至几百万的物质，包括大分子有机物，微生物等，而不是以脱盐为目的。
2，微孔膜的孔径为一个范围值：微滤在0.1-1微米，超滤为0.001-0.2微米
3，在学术领域，微滤膜的过滤精度一般用孔径表示，而超滤的过滤精度一般用切割分子量来表示
4，微滤和超滤的过程均以压力为驱动力，用于溶液体系中的物质分离。
5，膜的材料分为有机高分子和无机高分子材料。
纳滤：nanofiltration以压力为驱动力，用于脱除二价及二价以上的多价离子和分子量200以上有机物的膜分离过程，简称为NF
1， 纳滤技术是继反渗透后出现的一种新的分离技术，其分离机理基本和反渗透一致。
2， 纳滤理论精度为0.001-0.005微米，略大于反渗透，因此所需工作压力低于反渗透，早期被称为“松散反渗透”
3， 纳滤的作用在于去除二价及二价以上离子和分子量200以上的物质，对一价离子的去除率较低，其综合脱盐率低于反渗透
反渗透reverse
osmosis在膜的进水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在表面的过程，简称RO
1，反渗透的概念始于渗透现象，当把只允许水透过的高分子半透膜作为介质，两侧分别是盐水和纯水时，由于纯水测水的浓度高于盐水测的浓度，纯水将向盐水侧扩散透过，这种浓度差异导致的迁移过程，就是渗透，他是自然界中在生物体内存在的一个普遍现象。
2，反渗透是一种由人类创造力产生的非自然现象或一种水溶液分离技术，其原理是通过施加机械外压，克服浓度差导致的逆向迁移的过程。
3， 反渗透仅适用于液相体系(水溶液体系)中溶质和溶剂的分离，在净水器中运用较多。
4， 反渗透现象必须在外界压力作用下发生，且压力必须高于水溶液的渗透压。

B. 不同膜分离技术存在哪些不同的原理

在生物化工过程中常用的膜分离技术有微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、液膜(LM)等。
微滤
微滤是以多孔细小的薄膜作为过滤的介质，以筛分原理为根据的薄膜过滤。在压力作为推动力的作用下，溶剂、水、盐类及大分子物质均能透过薄膜，而微细颗粒和超大分子等颗粒直径大于膜孔径的物质均被滞留下来，以达到分离的目的，进一步使溶液净化。微滤是目前膜分离技术中应用最广且经济价值最大的技术，主要应用于生物化工中的制药行业。
超滤
超滤是根据筛分原理，以一定的压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的操作。同微滤过程相比，超滤过程受膜表面孔的化学性质影响较大，在一定的压力差下溶剂或小分子量的物质可以透过膜孔，而大分子物质及微细颗粒却被截留，以达到分离目的。超滤膜通常为不对称膜，膜孔径的大小和膜表面的性质分别起着不同的截留作用。超滤主要应用于浓缩大分子溶液的净化等.在生物化工过程中应用最广。
反渗透
反渗透过程主要是根据溶液的溶解、扩散原理，以压力差为推动力的膜分离过程。它与自然的渗透过程刚好相反。渗透和反渗透均是通过半透膜来完成的。在浓溶液一侧，当施加压力高于自然渗透压力时，就会迫使溶液中溶剂反向透过膜层，流向稀溶液一侧，从而达到分离提纯的目的。反渗透过程主要应用于低分子量组分的浓缩，如氨基酸浓缩(甘氨酸HGB
3075—79)、乙醇浓缩(GB 679-65)等。其渗透压的大小与膜的种类无关，而与溶液的性质有关。
纳滤
纳滤也是根据吸附、扩散原理，以压力差为推动力的膜分离过程。它除了有本身的工作原理外，还具有反渗透和超滤的工作原理。纳滤又可以称为低压反渗透，是一种新型的膜分离技术，这种膜过程，拓宽了液相膜分离的应用，分离性能介于超滤和反渗透之间，其截断分子量约为200～2000。纳米膜属于复合膜，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜。纳滤过程所需压力比反渗透低得多，具有节约动力的优点。它能截断易透过超滤膜的那部分溶质，同时又可能被反渗透膜所截断的溶质透过，其特有功能是反渗透和超滤无法取代的。纳滤膜具有良好的热稳定性、pH
稳定性和对有机溶剂的稳定性，因此现已广泛应用于各个工业领域，尤其是医药、生物化工行业的分离提纯过程。纳滤膜是现今最先进的膜分离技术。微滤、超滤、反渗透、纳滤4种分离技术没有太明显的分界线，均是以压力作为推动力，被截断的溶质的直径大小在某些范围内相互重叠。
电渗析
电渗析是以电位差为推动力，在直流电作用下利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、精制或纯化目的。
液膜
液膜是悬浮在液体中的一层乳液微粒，形成液相膜。依据溶解、扩散原理，通过这层液相膜可以将两个组成不同而又互溶的溶液分开，并通过渗透的现象起到分离、提纯的效果，它克服了固体膜存在的选择性低和通量小的特点。液膜一般由溶剂、表面活性剂和添加剂构成。

C. 超滤和微滤的原理

超滤与微滤原理
超滤及微滤是依托于材料科学发展起来的先进的膜分离技术。版
超滤和权微滤均是利用多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同组分的目的。该过程为常温操作，无相态变化，不产生二次污染。

超滤是利用超滤膜的微孔筛分机理，在压力驱动下，将直径为0.002-0.1μm之间的颗粒和杂质截留，去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。应用于锅炉给水处理、工业废污水处理、饮用水的生产及高纯水制备等。在给水处理中常作为反渗透、离子交换的预处理。
微滤也是利用微滤膜的筛分机理，在压力驱动下，截留直径在0.1～1μm之间的颗粒，如悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体，多用于给水预处理系统。

D. 膜分离的基本原理是什么

把膜当作过抄滤器来理解就袭行了。分离的结果，需要滤液的称为过滤，需要过滤后的料液的称为浓缩。根据料液的性质不同，以及一些物理特性和所需要的物料结果，膜可以有多种形式的结构。比如，平板膜、板框膜、卷式膜、陶瓷膜、中空纤维膜。
按照通过的孔径的大小，可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、RO膜、离子交换膜、电极隔离膜等。

E. 微滤与超滤的共同点和不同点，及其优缺点

微滤、超滤的区别
从膜的分离范围来看，微滤最适合液体介质的降浊、除菌处理，而超滤主要可用於对低分子溶解物与有机大分子的分离（通常是指分子量在500以上，106以下的大分子从溶液中分离）。对於反渗透水处理中的预处理来说是分离水中全部的有机物、微生物和胶体颗粒。

微滤和超滤的过滤过程通常是以直流过滤方式（包括表面过滤、深度过滤）和错流过滤方式进行的。微滤膜和超滤膜的差异最明显的是孔径不同，微滤膜一般指孔径在 0.02-0.1um，高度均匀，具有筛网特征的多孔固体连续相，而超滤的孔径似为0.002-0.2um，在进行分离时的压力也分别为0.01- 0.3Mpa和0.2-1.0Mpa。

超滤膜透过物质主要是水、溶剂、离子和小分子。
被截留物质主要是蛋白质、各类□、细菌、病毒、乳胶、微粒子、过滤精度为10-4cm~10-7cm利用超滤膜不同孔径对液体进行分离，其分子切割量（CWCO）一般为6000~50万，孔径为100nm(纳米)。

微滤膜透过物质主要是水、溶液和溶解物。被截留物质主要是悬浮物、细菌类、微粒子。过滤精密有0.2cm、0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm、和10.0cm。其在过滤领域里的重要特点是：

1. 使所有比网孔大的粒子被全部拦截在膜的表面，克服了常规过滤的深层过滤介质过滤达不到“绝对值”的要求，而微孔过滤膜是趋于“绝对值”过滤器的首选材料。

2. 孔径均匀，过滤精度高
微孔滤膜的孔径十分均匀，故为均孔膜，其与反渗透及超滤有明显的不同。其最大孔径与平均孔径的比值一般为3~4，孔径分布基本呈正态分布，因而常被作为起 保证作用的手段，过滤精度高，分离效率高。孔隙率高，流速快。微孔膜的微孔数绚达每平方釐米107~1011个孔，孔隙率在60%~90%之间，由於孔隙 率高，其对液体的过滤速度在同等过滤精度下，比常规过滤介质快40倍。

3. 厚度薄，吸附量小微孔膜的厚度一般为90~220um，与一般深层过滤介质比，只有它们的1/10，因而过滤速度高，过滤时对被滤物质的液体的吸附量极小。

4. 无介质脱落，不产生二次污染。微孔膜是均匀，连续的整体结构，没有一般的深层过滤介质可能产生滤材脱落的不足。

5. 颗粒容纳量小，易赌塞。微孔膜阻留颗粒大多数只限于膜表面，因而易被材料中与膜孔径大小相近的微粒或凝胶物质所堵塞。微滤和超滤在处理系统上视水质需要适当地采取预过滤。
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. 平板膜和微滤 超滤 纳滤膜有什么区别

平板膜是MBR膜的一种类型。

MBR是膜生物反应器的英文缩写，M即指膜，MBR膜是指膜生物反应器中使用的膜，满足膜生物反应器使用条件的膜产品都可以被称为MBR膜，MBR膜种类很多，常见的有中空纤维膜、管式膜、平板膜、陶瓷膜，按安装位置又可分为浸没式和外置式两种。

微滤：

微滤又称微孔过滤，是以多孔膜（微孔滤膜）为过滤介质，在0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。

特点

微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。

原理

微滤的过滤原理有三种:筛分、滤饼层过滤、深层过滤。一般认为微滤的分离机理为筛分机理，膜的物理结构起决定作用。此外，吸附和电性能等因素对截留率也有影响。其有效分离范围为0.1-10μm的粒子，操作静压差为0.01-0.2MPa。

超滤(UF)

过滤精度在0.001-0.1微米，属于二十一世纪高新技术之一。是一种利用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质，并能保留对人体有益的一些矿物质元素。是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便的实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。超滤不需要加电加压，仅依靠自来水压力就可进行过滤，流量大，使用成本低廉，较适合家庭饮用水的全面净化。因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主，并结合其他的过滤材料，以达到较宽的处理范围，更全面地消除水中的污染物质。

纳滤(NF)

过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一种需要加电、加压的膜法分离技术，水的回收率较低。也就是说用纳滤膜制水的过程中，一定会浪费将近30%的自来水。这是一般家庭不能接受的。一般用于工业纯水制造。

G. 超滤膜的原理是什么孔径与分子量之间有关系吗

一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。采用超滤膜以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。超滤膜大多由醋酯纤维或与其性能类似的高分子材料制得。最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，也常用于其他分离技术难以完成的胶状悬浮液的分离，其应用领域在不断扩大。

以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜过滤、微孔膜过滤和逆渗透膜过滤三类。它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时，则微孔膜(MF)的额定孔径范围为0.02～10μm；超滤膜(UF)为0.001～0.02μm；逆渗透膜(RO)为0.0001～0.001μm。由此可知，超滤膜最适于处理溶液中溶质的分离和增浓，或采用其他分离技术所难以完成的胶状悬浮液的分离。超滤膜的制膜技术，即获得预期尺寸和窄分布微孔的技术是极其重要的。孔的控制因素较多，如根据制膜时溶液的种类和浓度、蒸发及凝聚条件等不同可得到不同孔径及孔径分布的超滤膜。超滤膜一般为高分子分离膜，用作超滤膜的高分子材料主要有纤维素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式，广泛用于如医药工业、食品工业、环境工程等。

我们都知道筛子是用来筛东西的，它能将细小物体放行，而将个头较大的截留下来。可是，您听说过能筛分子的筛子吗？超膜 －－这种超级筛子能将尺寸不等的分子筛分开来！那么，到底什么是超滤膜呢？

超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米，也就是说只有一根头发丝的1‰！在膜的一侧施以适当压力，就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤；后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

H. 超滤膜的原理是什么孔径与分子量之间有关系吗

超滤膜原理

超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在内一定的压力下，当容原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。

超滤膜孔径与分子量之间的关系

超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米，也就是说只有一根头发丝的1‰!在膜的一侧施以适当压力，就能筛出大于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2～20纳米的颗粒。超滤膜的结构有对称和非对称之分。前者是各向同性的，没有皮层，所有方向上的孔隙都是一样的，属于深层过滤;后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表层厚度为0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔，底层厚度为200～250微米，属于表层过滤。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。

I. 透析，微滤，超滤，纳滤，反渗透，电渗析，渗透气化等膜分离技术各自的特点

1.透析（dialysis）是通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理；
2.微滤适用于细胞、细菌和微粒子的分离，在生物分离中，广泛用于菌体的分离和浓缩，目标物质的大小范围为0.01-10 μm，一般用于预处理；
3.超滤技术的优点是没有相的转变，无需添加任何强烈的化学物质，可以在低温下操作，过滤速度较快，便于无菌处理等，一般用于预处理；
4.纳滤 特点是能截留小分子的有机物并可同时透析出盐，集浓缩与透析于一体；
操作压力低，因为无机盐能通过纳米滤膜而透析，使得纳米过滤的渗透压远比反渗透为低，所以纳米过滤所需的外加压力比反渗透低得多；
5.反渗透法具有设备构型紧凑，占地面积小、单位体积产水量及能量消耗少等优点；
6.电渗析的特点时可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧化还原效率高；
7.渗透气化对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。

J. 简述气体膜分离的分离原理和气体膜分离的应用有哪些

膜分离技术主要有透析、微滤、超滤、反渗透等。透析是利用亲水膜以浓度差为推动力，使高分子溶液中的小分子溶质（如无机盐）透过膜向水渗透的过程。主要应用在脱盐、去除变性剂、还原剂之类的小分子杂质；置换样品缓冲液等，临床上常用语肾衰竭患者的血液透析。微滤是以多孔薄膜为过滤介质，压力差为推动力，利用筛分原理使不溶性粒子得以分离。操作压力0.05—0.5mpa。主要应用在除去水、溶液中的细菌和其他微粒，组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体以及饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质等。超滤是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体中的溶质进行分离的物理筛分过程。其中截断分子量一般为6000—500000，孔径为几十nm，操作压0.2—0.6mpa。主要应用于蛋白、酶、DNA的浓缩，脱盐、纯化，清洗细胞、纯化病毒，除病毒、热源。此外从江苏瑞普膜技术有限公司了解到，反渗透是利用反渗透膜的选择性，以膜两侧静压差为推动力，实现对液体混合物进行分离的过程。操作压差一般为1.5—10.5MPA，截留组分为小分子物质。主要应用在海水和苦咸水脱盐制饮用水，制备医药、化学工业中所需的超纯净水等方面。