文 献 综 述

1. 膜材料及纳滤膜分离技术简介

能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，膜科学技术的发展逐步运用到我们的生产生活中，引起了很多学者的关注。对膜材料的定义，普遍是具有分离功能的薄膜材料。特点是在温和、低成本条件下实现物质分子水平的分离，是最理想的分离技术之一。膜从广义上可以定义为两相之间的一个不连续区间，这个区间的三维量度中的一度和其余两度相比较要小的多^[1]。膜分离技术是一种使用半透膜分离方法，其分离原理是依据物质分子尺度的大小，借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集，从而达到分离、提纯和浓缩的目的。根据膜孔径可将膜分离过程划分为微滤、超滤、纳滤及反渗透。膜分离技术优点表现为^[2]①高效：膜有选择性地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过；②节能：多数膜分离过程在常温下操作，被分离物质不发生相变，低能耗，低成本；③对环境友好；④过程简单，容易操作和控制。分离装备占化工与石油化工总投资的50%-90%、能耗占70%左右，同时分离效率低导致严重的环境污染。众所周知，传统的分离技术是以塔器为工程实现手段，以相平衡和传递为基础的，此法存在的主要问题是能耗高。而膜分离技术最大的特点就是高效节能。膜按照结构可以分为对称膜和非对称膜;按照材料来分可以分为有机膜和无机膜；按照膜孔径的大小划分为微滤(MF) 膜( 0～0.1 mm) 、超滤(UF)膜(10～100 nm)、纳滤(NF)膜、(1～10 nm)、反渗透(RO)膜(1nm)几类。

从18世纪以来人们对生物膜有了初步的认识，Nollet^[3]在1748年揭示了膜分离现象，水/酒精选择性透过生物膜，首次揭示了膜分离现象。但此后发展一直比较缓慢。其实膜在大自然中，特别是在生物体内是广泛存在的，但人类对它的认识、利用、模拟直至现在人工合成，其过程是漫长而曲折的。在近两百年的发展与认识中，对膜分离技术的基本理论有了广泛的认识。在20世纪60年代初Loeb和Sourirajan^[4]等在对反渗透的理论和应用的研究上取得了重大突破。自此，膜分离技术迅速崛起，发展日新月异。

由于膜分离技术能耗低，无污染等特点，与传统分离技术的高能耗，污染环境形成鲜明的对比 使得膜分离技术成为分离科学中重要的组成部分，广泛的应用于食品、化工、医药卫生、水处理、生物等领域。我国膜科学技术的发展是从 上世纪50年代研究离子交换膜开始的，60年代进入开创阶段。

纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为”低压反渗透”或”疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间，膜孔径约为1nm左右，适宜分离大小约为l nm的溶解组分，故称为”纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分于量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。

近年来，纳滤膜的研究与发展非常迅猛。从美国专利看：最早有关纳滤技术的专利出现于20世纪80年代末，到1990年，只有9项专利，而在以后的5年中（1991～1995），出现了69项专利，到目前为止，有关纳滤膜及其应用的专利已超过330项，其应用涉及石油化工、海洋化工、水处理、生物、生化、制药、制糖、食品、环保、冶金等众多领域。

我国从20世纪80年代后期就开始了纳滤膜的研制，在实验室中相继开发了CA-CTA纳滤膜，S-PES涂层纳滤膜和芳香聚酰胺复合纳滤膜，并对其性能的表征及污染机理等方面进行了试验研究，取得了一些初步的成果。但与国外相比，我国纳滤膜的研制技术和应用开发都还处于起步阶段。

2. 聚酰亚胺中空纤维纳滤膜背景及应用前景简介

2.1背景介绍