膜分离技术的发展简史及研究现状.doc

膜分离技术的发展简史及研究现状人类对于膜现象的研究源于1748年然而认识到膜的功能并用于为人类服务却经历了200多年的漫长过程。人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。1950年W.Juda试制出选择透过性能的离子交换膜奠定了电渗析的实用化基础。1960年Loeb和Souriringan首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜这在膜分离技术发展中是一个重要的突破使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。其发展的历史大致为：30年代微孔过滤40年代透析；50年代电渗析；60年代反渗透；70年代超滤和液膜；80年代气体分离；90年代渗透汽化。此外以膜为基础的其它新型分离过程以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(IntegratedMembraneProcess)也日益得到重视和发展。几种主要膜技术发展近况大致如下：微滤在30年代硝酸纤维素微滤膜商品化60年代主要开发新品种。近年来以四氟乙烯和聚偏氟乙烯制成的微滤膜已商品化具有耐高温、耐溶剂、化学稳定性好等优点使用温度在－100～260℃。目前销售量居第一位。超滤从70年代进入工业化应用后发展迅速已成为应用领域最广的技术。日本开发出孔径为5～50nm的陶瓷超滤膜截留分子量为2万并开发成功直径为1～2mm壁厚200～400的陶瓷中空纤维超滤膜特别适合于生物制品的分离提纯。离子交换膜和电渗析技术主要用于苦咸水脱盐近年市场容量也近饱和。80年代新型含氟离子膜在氯碱工业成功应用后引起氯碱工业的深刻变化。离子膜法比传统的隔膜法节约总能耗30％节约投资20％。90年世界上已有34个国家近140套离子膜电解装置投产到2019年全世界将1/3氯碱生产转向膜法。60年洛布(Loeb)与索里拉简(Sourirajan)发明了第一代高性能的非对称性醋酸纤维素膜把反渗透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。70年代开发成功高效芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜使RO膜性能进一步提高。90年代出现低压反渗透复合膜为第三代RO膜膜性能大幅度提高为RO技术发展开辟了广阔的前景。目前RO已在许多领域得到广泛应用例如超纯水制造、锅炉水软化食品、医药的浓缩城市污水处理化工废液中有用物质回收。1979年Monsanto公司用于H2/N2分离的Prism系统的建立将气体分离推向工业化应用。1985年Dow化学公司向市场提供以富N2为目的空气分离器“Generon”气体分离用于石油、化工、天然气生产等领域大大提高了过程的经济效益。80年代后期进入工业应用的膜分离技术是用渗透汽化进行醇类等恒沸物脱水由于该过程的能耗仅为恒沸精馏的1/3～1/2且不使用苯等挟带剂在取代恒沸精馏及其它脱水技术上具有很大的经济优势。德国GFT公司是率先开发成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等国出售了100多套生产装置其中最大的为年产4万吨无水乙醇的工业装置建于法国。除此之外用PV法进行水中少量有机物脱除及某些有机／有机混合物分离例如水中微量含氯有机物分离MTBE/甲醇分离近年也有中试规模的研报导。在我国膜技术的发展是从1958年离子交换膜研究开始的。65年开始对反渗透膜进行探索66年上海化工厂聚乙烯异相离子交换膜正式投产为电渗析工业应用奠定了基础。67年海水淡化会战对我国膜科学技术的进步起了积极的推动作用。70年代相继对电渗析、反渗透、超滤和微滤膜及组件进行研究开发80年代进入推广应用阶段。80年代中期我国气体分离膜的研究取得长足进步1985年中国科学院大连化物所首次研制成功中空纤维N2/H2分离器主要性能指标接近国外同类产品指标现已投入批量生产每套成本仅为进口装置的1/3。我国渗透汽化(PV)过程研究开始于1984年进入90年代以来复合膜的制备取得了较大进展1992年我系研制的改性PVA/PAN复合膜通过技术鉴定98年在燕化建立我国第一个千吨级苯脱水示范工程为我国PV技术的工业化应用奠定了基础。为了推动我国膜技术快速发展尽快缩短我国膜技术研究与国外先进水平的差距。国家科委把低压复合膜渗透汽化透水膜无机陶瓷膜及天然气脱湿膜等列入“九五”重点科技攻关计划分别由杭州水处理中心、清华大学化工系、南京化工大学及中科院大连化物所承担重点进行开发研究。同时国家计委投资于98年10月在大连开始兴建国家膜工程中心该中心依托在中国科学院大连化物所通过世行贷款、国家投资和融资的方式共筹资金1.07亿元人民币。