文 献 综 述

1.膜分离技术

当今社会，随着科学的迅猛发展，资源短缺、生态环境恶化等现象日益明显。膜分离技术,作为21世纪工业技术改造中的一项非常重要的高新技术,对生态的保护和环境的治理工作日益严峻。在水处理领域，膜分离的应用十分广泛，膜分离是借助膜的选择透过性作用，对混合物溶质和溶剂进行分离和分级，然后提纯和富集的方法，并且它要比传统的方法耗能低、过程简单、经济性好而且效率高。

膜分离技术是基于各种功能分离膜，用以实现介质分离以及纯化等的一项新兴科技，相比传统分离技术更加的节能、高效、环境友好，并且膜组件经过集成放大，很好地适应了现代工业的要求，目前已广泛应用于化工、石油、材料、食品、能源、环境、电子、医药、人体仿生等重要的工业和民用领域。膜分离技术正逐渐成为解决日益严重的能源环境问题，加快经济转型，改变人类生活的关键科学技术[1-3]。

发展膜技术产业的核心任务在于开发适应工业生产要求的新型膜分离材料[4] ，而膜材料的开发需要特别重视材料的应用领域和具体使用环境。譬如膜材料应用于化工分离这一单元操作时，需要重点关注其分离效率、机械强度、耐腐蚀性以及使用寿命等；而在食品行业的应用则更多地考虑材料的毒性、过滤精度、卫生型等。

2.不锈钢膜的表征技术

膜的表征技术是膜制备与应用的基础，主要包括结构和性能两方面表征。结构表征主要是孔径分析、如最大孔径、平均孔径、孔径分布等；性能表征可分为材料性质和分离性能表征。

2.1膜孔径分析方法

目前，孔径分析方法可分为直接法和间接法两类。直接法主要通过电子显微镜观察材料局部的真实孔径，如扫描电子显微镜法、透镜电子显微镜法、扫描隧道显微镜法、原子力显微镜法、环境扫描电子显微镜法等[5-7]。间接法是利用与孔径有关的物理现象，计算得到膜材料的等效孔径，如泡点法、压汞法、氮气吸附法、液-液置换法、气体渗透法、截留分子量法、悬浮液过滤法等[8-10]。

2.2膜材料性能表征方法

2.2.1化学稳定性

不锈钢膜的化学稳定性较好，能在较大的pH范围内使用。不锈钢膜的化学稳定性可通过材料内酸碱性能表示：在一定的条件下（如酸、碱、温度或时间）观察膜的损坏量。

2.2.2机械强度

不锈钢膜的机械强度很高，但至今没有一种标准的测试方法对不锈钢膜进行合理的表征，目前，主要是借鉴无机材料的机械强度测试方法，表示方式通常有抗压强度、抗弯轻度、挠曲强度以及爆破强度。

2.2.3膜分离性能表征方法

膜的分离特性主要包括分离效率、渗透通量和通量衰减系数三方面[11]。

分离效率根据分离过程与分离对象的差异，分离效率可用不同的方法表示，一般情况下，对于微粒、溶剂脱盐和高分子物质去除等可用脱除率或截留率R表示：

一般实际测试中，测定的溶质的表观分离率：

式中，Cb:被分离的主体溶液浓度，mg/l；

Cw:在高压侧膜与溶液的界面浓度，mg/l；

Cp:膜的透过浓度，mg/l。

渗透通量通常是指在单位时间内通过单位膜面积的透过液量，以物理量J表示：

式中，V:透过液的容积或重量，kg/l；

S:膜的有效面积，；

t:运转时间，h.

过滤过程中，由于膜孔堵塞、浓差极化、滤饼压密等影响，膜渗透通量会随过滤时间衰减，通量衰减系数可用m表示：

式中，Jt:膜运转t小时后的渗透通量，kg/h/

J1:膜运转1小时后的渗透通量，kg/h/

t:运转时间，h.

3.多孔不锈钢膜的应用现状

与传统的分离方法相比，膜分离技术的优点如下：1.高效率，只要选择的膜合适，高效的分离提纯物质很容易；2.低能耗，膜分离过程是一种无相变的分离过程，只需要提供分离过程所需的推动力。因此，这是一种低成本、低能耗的分离操作；3.易操作，膜分离集成度高，操作简易、可控。膜分离技术的这些独特优点得到了全世界范围的重视，其发展在几十年时间内有着翻天覆地的变化，目前在医药、食品、化工、能源、轻工、核工业等领域有着极其广泛的应用。

3.1 在医药行业的应用

多孔不锈钢膜因其良好的化学惰性与耐高温性能在医药生物领域中应用极为广泛。

戚振[12]等使用多孔不锈钢膜微滤膜过滤大观霉素发酵液时发现，多孔不锈钢膜微滤膜相比用于真空转股过滤机，过滤效率提高了9%，总收率提高了3%，多孔不锈钢膜有着非常大的应用前景。

3.2在水处理行业的应用

不锈钢膜因其优良的渗透性能及机械强度，已成为制造过滤器的理想材料，其原理是利用膜材料孔道对固体颗粒截留，实现过滤介质分离。不锈钢膜在水处理行业也被用在流体分布器中，因其耐酸碱，工程应用中常被制备成曝气管用在生化池中。

Anon[13]使用多孔不锈钢膜对来自加拿大造纸厂的废水进行了过滤研究，结果表明：使用多孔不锈钢膜过滤后，滤液的BOD值明显降低，且滤液可以重新用于造纸厂，多孔管不锈钢膜的可焊接性使得整个过滤过装置不再需要垫圈等密封装置，使得操作简单、安全可靠。

4.4在化工行业的应用

万义秀[14]等使用多孔金属膜对原料天然气进行了气固分离处理，结果表明：过滤0.1的固体微颗粒的效率高达98.7%，极大的降低了原料气的含固量，从而提高了生产效率。

谢圣利等[15]使用烧结不锈钢网过滤去除催化裂化油浆中的固体催化剂颗粒，结果表明：过滤系统操作简单、运行稳定，过滤后的油浆完全满足下一步反应使用，提高了经济效益。

参考文献：

1.肖淑先.膜分离技术［J］.中国海洋平台，1988,13（2）：34-39.

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10.Arkhangelsky E,Duek A,Gitis V.Maximal pore size in UF membranes［J］.Jounral of Membrane Science,2012,394:89-97.

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12.戚振，朱忠湖，王宏斌，等。不锈钢管式微滤膜技术在大观霉素过滤工艺中的应用[J].中国抗身素杂志，2003,28（5）:308-310.

13. Anon J. Seprotech membranes treat waste water［J］.Pap Ind,1998,15(5):46-49.

14. 万义秀，徐仕利，倪忠利，等。PALL过滤器在重庆天然气净化总厂的应用［J］.天然气与石油，2006,3:47-51

15.谢圣利,王剑.全自动 PALL 油浆过滤器的应用[J]. 炼油技术与工程, 2011, 41(5): 26-28.