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文献综述
1.膜分离技术
膜分离技术是一项高新技术，虽然二百多年以前人们便已发现膜分离现象，但直到20世纪60年代开始，由于美国埃克森公司第一张工业用膜的诞生，膜技术才进入快速发展时期。膜技术的发展虽然不长，但因为膜技术独具优越性，目前在工业中已得到广泛的应用，例如在环保、水处理、化工、冶金、能源、医药、食品、仿生等领域。膜分离技术是指借助于外界能量或化学位差的推动，通过特定膜的渗透作用，实现对两组分或多组分混合的液体或气体进行分离、分级、提纯以及浓缩富集的技术。膜分离技术具有过程简单、无二次污染、分离系数大、无相变、高效、节能等优点，操作无需特许条件，可在常温下进行，也可直接放大。对于性质相似组分的分离，该技术具有独特优势，而且可以与常规分离方法联合应用。世界上许多国家都把它作为国家的重点发展项目。欧、美、日等发达国家目前在该技术上已处于领先地位;我国从六五到973计划也一直将其列为重点支持项目，国发展改革委员会颁布了组织实施膜技术及其应用产业化专项公告[1]。
中国的膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的,数十年来,取得了长足的进步。目前中国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术,从材料的应用到产品的开发等方面。经过20年的努力,中国在膜分离技术的研究开发方面已涌现出一批具有实用价值,接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲,中国的膜分离技术和世界先进水平相比还有不小的差距,还有待于进一步研究开发[2]。
２.膜材料的分类
随着科学技术的发展，膜的种类得到发展，按材料性质，可以分为高分子膜、金属膜、无机膜。根据结构可分为均质膜、非对称膜、复合膜、离子交换膜、荷电膜、液膜。按成膜方法不同，分为三类，微孔膜(即核孔膜)、控制拉伸膜和海绵状结构膜[1]。
但是，高分子膜在使用过程中暴露出很多缺点和不足，具体表现在一下几个方面：1）高分子膜对物料的适应性较差；2）高分子膜在使用时的膜污染问题尤为突出；3）长期在压力下工作会导致膜材料的致密化和蠕变现象，造成膜的截留精度降低和组件尺寸改变的物理性劣化，导致膜材料永久性损伤；4）高分子膜在使用过程中，物料中的微生物会引起膜材料的降解，这种生物劣化不可恢复；5)高分子膜对储存条件也有严格的要求；6）高分子膜的强度低，寿命短。鉴于高分子膜的这些缺点，无机膜就应运而生[3]。
无机膜是以无机材料制备而成的膜。按无机膜构成的材质分主要包括金属和陶瓷两大材料领域，一般是以陶瓷或金属为支撑体、同种或不同种陶瓷为膜层材料制备而成的，具有非对称结构的复合膜。通常将以陶瓷为支撑体的无机膜称为陶瓷膜，而将以金属为支撑体的无机膜称为金属膜[4]，金属膜包括Ni、Ti、Ag以及不锈钢膜等。
陶瓷膜在材料强度和耐腐蚀方面表现出显著的优势，但其存在脆性，使用中容易损坏，且不易加工。
多孔金属膜的生产源于粉末冶金技术。多孔金属膜具有三大优点:一是其机械强度高,可在较高的压力下使用,而不会造成膜组件和膜材料的变形和损坏,因而可减少膜组件的更换。这样在膜分离中可用提高膜压差的方式来提高渗透速率。二是具有良好的热传导性能。由于金属膜的材料是导热性能好的金属或合金,金属膜表现出良好的热导性能,在高温(相对有机膜而言)应用领域中散热性能好,减小了膜组件的热应力,从而可有效地提高膜组件的使用寿命。三是多孔金属膜的密封性能良好。膜分离是在一定压力下进行的,所需的膜组件要密封性能好,金属膜材料是焊接性能好的金属或合金,具有良好的密封性能。在过滤过程中,金属膜对污物的吸附量大、支撑性好、过滤面积大、使用温度范围宽、容易清洗(可进行化学、机械或加热清洗和反冲洗)、寿命长,具有很的应用价值[5]。
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