1-膜分离科技进展-高院士.ppt

1 前言 膜对于每一个人都是不陌生的，它广泛地存在于自然界，与生命起源和生命活动紧密相关，在许多自然现象中发挥重大作用，在现代化的经济发展和人民日常生活中也扮演重要角色。但是，人们对膜的认识和开发仅有二百多年的历史，而膜科学和技术的飞跃发展是半个世纪的事，现在仍以极高的速度向前发展，倍受科技界和工业界的重视。 近50年来，微滤、渗析、电渗析、反渗透、人工肾、超滤、液膜、气体分离膜、纳滤、控制释放、渗透汽化、无机膜、膜接触、亲和膜、手性膜和膜反应等过程相继发展起来。在能源、电子、石化、医疗、医药卫生、重工、轻工、食品、饮料等行业以及人民日常生活和环保等领域均获得广泛的应用，产生了显著的经济和社会效益。33万吨／天的反渗透海水淡化大型工厂，每天万吨计的众多发电厂的膜法补给水系统，用膜近万平方米的大型超滤退浆废水处理厂，每小时数万标方的合成氨弛放气H2回收装置，年产4万5千立方米无水乙醇的渗透汽化厂，每年拯救近百万人生命的人工肾设施……这些可作为膜技术应用的代表说明其规模、水平和独特而重要的作用。 图1-1 历史上膜的一些主要发展 图1-2 膜发展状况、发展速度和销售额示意图 较成熟的膜分离过程 Microfiltration （微滤） Ultrafiltration （超滤） Nanofiltration （纳滤） Reverse Osmosis （反渗透） Dialysis （渗析） Gas Separation （气体分离） Pervaporation （渗透汽化） Electrodialysis （电渗析） Membrane Electrolyses （膜电解） 发展中的膜分离技术 Membrane （Bio）Reactor （膜(生物)反应器） Bipolar Membrane (双极膜） Vapor permeation （蒸汽渗透） Membrane Distillation （膜蒸馏） Catalytic Membrane （催化膜） Controlled Release （控制释放） Facilitated Transport （促进传递） Affinity Membrane （亲和膜） Membrane-based Absorption （膜基吸收） Membrane-based Extraction （膜基萃取） Supported Liquid Membrane （液膜） 表5-2 膜的性能及测定法* 双极膜是在直流电场下，可将水分解为H+和OH－，可从盐制备相应的酸碱，特别是有机酸、碱的制备，环保中废酸、废碱和废盐的处理也是其重要应用方面。 Table 8-1 DYF988膜运行记录 能源、水资源、环境保护和传统产业改造等急需膜技术，膜技术的发展不仅带动材料、化工、自动化等的进步，而且该技术的延伸在电子、电力、生物工程、医药（疗）、化工和环保等领域也发挥了重大作用，此技术作为循环经济和提升传统产业的主要手段，在清洁生产、改造传统产业、节能减排、环境保护、提高人民生活水平等方面发挥的作用会越来越显著。 与国外先进水平比，还有一定差距，在国家“十二五”规划指引下，在基金、973、863、专项、支撑计划和地方的资助下，全国膜界（产、学、研等）团结一致，按指定的目标和任务，努力奋斗，勇于创新，为我国膜科技的快速发展和有竞争力的膜产业的建立，再铸辉煌。(迎接ICOM-2014)。 结语 重视基础理论、科技创新和学科交叉 科技创新 的巨大作用 基础理论 的重要指导 渗透和渗透压、扩散、渗析、 离子交换现象、Donnan理论 成膜机理和分离和传递机理（深、细） 膜--不对称膜，界面聚合复合膜，材料 涂层复合膜（气体），离子交换膜， 无机膜、杂化膜、智能膜、仿生膜….. 膜过程—RO、NF、UF、MF、ED，GS、PV、MR、MBR、MC、控制释放、促进传递、膜能转换……集成过程 膜污染、衰减 装备的创新 过程、工艺 和工程 的创新 中空纤维膜组件，卷式膜组件, 膜和组件制造设备，应用中的各种新设备（如能量回收装置）…… 多样性、复杂性、艰巨性、创造性….. 实现我国膜领域跨越式发展是国家的重大需求 碳纳米管----水，气…通道 沸石----水，气…通道 水通道蛋白 离子通道蛋白 图8.4 反渗透纳滤 纳米管和蛋白的通道 纳滤膜应用 有机物的分离 无机盐/有机物的分离 无机盐/水的分离 纳滤膜—分子级精密分离、苛刻环境用膜…… 纳滤 两性离子耐污染纳滤膜 Elimelech (2007), Yale U. Expected NH4 in product:1 ppm while usually 0.2 ppm Fig.8-5 Seawater Brine NH4H