膜分离技术的发展
膜分离技术是利用膜对混合物各组分选择渗透性能的差异，来实现分离、提纯或浓缩的新型分离技术。组分通过膜的渗透能力取决发现了透析现象，人们才开始重视对膜的研究。半个世纪以来，膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的于分子本身的大小与形状，分子的物理、化学性质，分离膜的物理化学性质以及渗透组分与分离膜的相互作用关系。
1748年Abbe Nollet发现水能自发地渗透到装有酒精溶液的猪膀胱内的现象，成为人们开始认识和研究膜分离过程的标志。但是，直到19世纪中叶Graham转变，成为一项高效节能的新分离技术。1925年以来，差不多每十年就有一项新的膜过程在工业上得到应用：30年代的微孔过滤（MF）；40年代开发的渗析；50年代的电渗析（ED）；60年代的反渗透（RO）；70年代的超滤（UF）；80年代的气体分离（GS）；90年代的渗透汽化（PV）。膜过程迄今已得到世界各国的普遍重视，在能源紧张、资源短缺、生态环境恶化的今天，产业界和科技界把膜过程视为21世纪工业技术改造中的一项极为重要的高新技术。
微滤是利用微孔膜孔径的大小，以压差为推动力，将滤液中大于孔径的微粒、细菌等悬浮物质截留下来，达到去除滤液中微粒与溶液澄清的膜分离技术。通常，微孔膜孔径在0.05～10μm范围内，其操作压差约为0.01～0.2MPa。微滤技术的研究始于19世纪中叶，直到1907年，始由Bechhold发表了第一篇系统研究微滤膜性质的报告。1918年Zsigmondy等人提出了规模生产硝化纤维素微滤膜的方法，并于1921年获得ZL。由此拉开了微滤技术在工业上的应用的序幕。我国微孔膜的研制和生产较晚，直到70年代中前期才开始了这方面的开发和研制工作。通过国家“七五”和“八五”重大科技项目攻关后，微孔膜和膜过滤器的品种、性能等方面都跃上一个新的高度。与国外相比，我国相转化法MF膜的性能和国外同类产品性能基本相同。
超滤也是以压力差为推动力的膜过程，通过膜的筛分机理将溶液中的大分子溶质截留，实现大分子溶质与小分子溶剂分离。在超滤过程中，膜孔的大小和形状对分离起主要作用，膜的物化性质对分离性能影响不大。超滤膜大多用高分子聚合物材料经相转化法制得，也有用无机陶瓷材料制得。最早使用的超滤膜是1861年Sehmidt用牛心胞膜截留可溶性阿拉伯胶。1963年Michaels研制了不同孔径的不对称醋酸纤维素（CA）超滤膜。1965～1975年是超滤技术大发展阶段。我国的超滤技术从20世纪70年代中期起步，80年代是快速发展阶段，90年代获得广泛应用。
反渗透是藉助于半透膜对溶液中溶质的截留作用，在高于溶液渗透压的压差推动下，使溶剂渗透通过半透膜，达到溶液脱盐的目的。1953年，美国佛罗里达大学的Reid教授开始了对醋酸纤维素渗透性的研究，并提出反渗透的概念。当时是以海水和苦咸水的淡化为目标，并被美国列为国家研究计划。加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan经过反复的研究和试验，于1960年通过湿相转化法合成了第一张实用的不对称醋酸纤维反渗透膜。我国从1965年开始对反渗透技术的研究，并于80年代实现了初步的工业化。国家海洋局杭州水处理技术开发中心于1982年研制成功直径100mm的反渗透卷式膜组件，于1985年研制成功直径200mm的反渗透卷式膜组件并成功研制了工业化SPC－801型元件及大型反渗透膜组件SPC－8014，该组件长4.3米，内含直径200mm卷式反渗透组件4个，在3.0MPa下，以自来水为进水，初始产水量3t/h，脱盐率为93%。在某些反渗透工艺上，我国已经接近国际水平，但反渗透膜及组件的技术和性能与国外比仍有较大的差距。
纳滤（NF）是介于RO和UF之间的一种压力驱动型膜分离技术。它具有两个特性：(1) 对水中分子量为数百的有机小分子组分具有分离性能；（2）对于不同价态的阴离子存在Donnan效应。物料的荷电性、离子价数和浓度对膜的分离效应有很大影响。
纳滤膜的研究始于70年代中期，80年代中期商品化，主要是芳香族聚酰胺复合纳滤膜、醋酸纤维素不对称纳滤膜、聚哌嗪酰胺类复合纳滤膜和磺化聚醚砜类复合纳滤膜 。国内于20世纪80年代开始了复合纳滤膜的研究，并进行了NF工艺的开发，取得了一些较好的成果。
气体膜分离技术是以膜两侧的气体压差为推动力，利用不同气体在膜中渗透速率的差异，使不同气体在膜两侧富集实现分离的过程。它是本世纪开发的一类较为成熟的膜分离技术，由于它具有分离效率高、能耗低、设备简单、操作方便、占地面积小、不产生二次污染等特点，使得气体膜分离技术成为深冷分离、吸收和变压吸附等传统气体分离方法的强有力的竞争者。早在1831年Mitchell用膜进行氢气和二氧化碳混合气渗透实验，发现了不同种类气体分子透过膜的速率不同的现象，首先揭示了用膜实现气体分离的可能性。1866年，Graham研究橡胶膜对气体的渗透性能，用膜可以将空气中氧气由21%富集至41%，并提出了溶解－扩散机理，使人们对气体在膜中的渗透过程有了进一步的认识。
气体膜分离应用研究始于20世纪50年代初。60年代，Leob和Sourirajan研制出了第一张醋酸纤维素非对称膜，为制备高渗透通量分离膜奠定了基础。70年代，Henis在非对称膜基础上研发了阻力复合膜，将硅橡胶涂在非对称高分子基膜上，弥补了膜表面缺陷，得到了渗透通量和选择性都很好的气体分离膜，实现了气体膜分离的飞跃。1979年，美国Monsanto公司研制出“Prism”膜分离装置，成功应用在合成氨弛放气中回收氢气。这是气体膜分离技术发展过程中的一个重大的突破，标志着气体膜技术走向了工业应用阶段。自1980年以来，已有上百套装置在运行，用于合成氨驰放气中氢气的回收和石油炼厂气中氢气的回收。
除氢氮分离膜外，近年来富氧、富氮膜也在工业应用中取得了长足的进展。气体膜分离技术已在许多方面得到了广泛的应用。随着气体膜分离技术开发的不断深入，市场的不断扩大，气体膜分离技术也已从分离常量的永久性气体（如O2、N2和H2等）向分离含有微量组分和可凝性气体的过程发展。
渗透汽化是在液体混合物中组分的蒸气压差推动下，利用组分通过膜的溶解与扩散速率的差异来实现分离的过程，它是近三十年来研究开发出来的一个新型膜分离过程。早在1906年Kahlenberg报道了醇与烃的混合物通过橡胶膜的选择渗透作用。1917年，Kober发表的论文中介绍了蛋白质－甲苯溶液中的水分透过火棉胶的选择渗透作用，从而第一个提出渗透汽化(Pervaporation，简称PV)概念。1935年Farber采用渗透汽化法浓缩蛋白质溶液，使人们认识到渗透汽化在分离与浓缩方面的应用价值。在50年代以后，对渗透汽化的研究才较广泛展开。Binning等人认识到了该过程的潜在开发价值，对此作了较广泛、深入的研究，并试图开发到工业应用阶段，但未取得大的突破。此后，这个领域沉寂了十多年，随着新型高分子物质的合成和制膜技术的发展，再加上能源危机的冲击，渗透汽化在70年代中期再度被引起重视。直至1982年，德国GFT公司取得重要突破，率先推出商品化聚乙烯醇复合膜，在巴西建立第一座乙醇/水分离小型示范厂，其生产能力430kg/h，标志着渗透汽化开始进入工业化阶段。至今在世界上已经建立了100
多套PV 的工业装置，90％是GFT 公司提供的膜和技术，多数用于有机溶剂的脱水，其中24 套用于乙醇脱水，16
套用于异丙醇脱水，其余的用于进行酯类、醚类及其它有机溶剂脱水，装置的产量大多在1500 吨/年～10000 吨/年，也有几套年产4万吨的装置。
