微滤系统的发展历史
发展历史
微滤系统的研究是从19世纪初开始的，它是膜分离技术中最早产业化的一种，以天然或人工合成的聚合物制成的微孔过滤膜最早出现于19世纪中叶，这是微滤系统的雏形。在1846年微滤随着硝酸纤维素的发现而发展起来。Fick在1855年用硝酸纤维素制成了微滤膜，而Bechhold在20世纪初期就开始系统地对影响膜特性的变量进行分类，并可以制备具有不同渗透系数的系列微滤膜,尝试应用到微滤系统。
微滤系统的发展已经经历了几个世纪，20世纪初德国的科学家对微滤过滤技术开始了系统的研究。1906年Bechhold发表了第一篇系统研究微孔材料性质的报告，提出了通过改变聚合物浓度来改变材料孔径的方法。1925年，在德国哥丁根成立了世界上第一个膜过滤公司(Sartorius)，专门生产和经销微孔滤膜。1918年，Zsigmondy和Bachmann利用前人的研究成果，开发了制备硝酸纤维和醋酸纤维膜的生产技术。1927年，德国的Sartorius-Werke股份有限公司对Zsigmondy的工艺技术进行了改进，并开始小规模地商品化生产膜过滤器。当时，这些膜被用于从液体中脱出颗粒、微生物和病毒，并进行了有关扩散、蛋白分级等研究。在第二次大战期间，德国人开始用孔径约0.5微米的微孔滤膜检测城市给水系统中的大肠杆菌。汉堡大学卫生学研究所的GertrundMuller博士及其合作者开发了一种膜过滤技术，并利用这种膜进行细菌学分析，发现在12-24h内微生物能够生长成可见的菌落。1950年，Goetz成功开发了具有高渗透率和更均匀孔结构的膜，1954年美国Millipore公司已能生产从低于0.1微米到10微米的八种不同孔径的膜。到1957年，当时美国公共卫生部和美国水厂协会正式接受了用膜过滤回收肠形细菌的方法。直到1963年，微滤膜大多数采用硝基纤维素或混合纤维素脂材料。由于新的应用领域的不断出现，对膜耐化学性和热稳定性的要求越来越迫切，这就促进了对其他材料微滤膜及其制造方法的研究。
商品化微滤系统的发展在第二次世界大战之前十分缓慢，战后，美、英等国深入开展了微滤膜技术的研究，并于1947年起各自相继成立了滤膜的工业生产和研究机构。20世纪70年代前后是微孔系统飞跃发展时期，美、英、法、德等国和日本都有自己牌号的微孔滤膜，并纷纷在国际市场上竞争，其中影响最大的是美国Millipore公司，其次是德国Sartorius公司，他们的机构分布于世界各地，从事微滤系统的生产、科研和销售工作。
我国微孔系统的研制和生产起步较晚，20世纪五六十年代，我国一些科研部门开始对微孔滤膜进行了小规模的试制和应用，但基本上没有形成工业规模的生产能力。20世纪70年代前期，核工业第八研究所、北京化工学校、四机部第十研究院、上海医药工业研究院等单位根据制药工业和医疗卫生工作的需要开始了对微孔滤膜的开发和研制工作。到20世纪70年代末形成了单品种小批量的生产能力，以供制药工业过滤等方面使用。20世纪80年代初，国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，针对海洋环境检测和海洋地质地貌调查的特殊要求，研制出含痕量金属元素、孔径均匀的分析用微孔滤膜，从此我国在环境水样调查监测和海洋地貌调查等方面有了自己生产的滤膜，并且达到替代进口同类膜的水平。2000年以来上海多元过滤技术有限公司在微滤产品的研究开发、产业化制造方面取得了长足的进步，形成了微孔膜制备的配方四平衡原理和成膜三关联模型的理论体系，构筑了以气相成膜、烧结成膜等工艺为主的膜生产体系和以折叠式、管式为主的膜元件生产体系。所制造的产品大量替代进口，有力推动了我国微滤膜产品技术的进步。迄今为止，国内已有了系列化的商品微孔滤膜，其中生产最多的品种是混合纤维素滤膜，耐溶剂、耐温和耐酸碱的滤膜已被研制或先后投产的有聚碸酰胺(PSA)微孔滤膜、聚酰胺(N6)微孔滤膜、聚碳酸酯(PC)核孔微孔滤膜、镍(Ni)质微孔滤膜、不锈钢(SS)微孔滤膜、陶瓷微孔滤膜及其他材质的微孔滤膜。微滤器元件形成有板式、折叠式、管式、毛细管式、多通道管式等，品种基本已满足了国内各方面的需要。与国外相比，我国的微滤系统相关材料，无论是在品种方面还是在 应用方面，都还存在一定的差距，有待进一步的提高和创新。[3]
近年来，新微滤膜和制备方法不断出现，传统的如相转换制备方法，在被如热致相转化(TIPS)、热分解、刻蚀、拉伸等方法充实。另外，陶瓷膜、玻璃膜、碳膜及烧结金属膜等无机微滤膜已成为新的研究和发展方向。与此同时，近十几年中，一些研究人员，发现了采用复合颗粒，通过特定工艺设计，同样可以部分实现微滤膜的过滤效果，并且无需更换内填材料。随着这种颗粒式微滤技术的成熟发展，陶瓷活性颗粒和纳米复合微粒等新材料的出现，微滤系统不再仅仅局限于地浊度水的处理，以高浊度水为代表的难处理水，微滤技术也正深入探索中。[4]
微滤系统应用展望：当处理小批量、高价值的产品时，可充分发挥其潜力。除制造无菌水及超纯水外，最大发展方向是处理自来水及城市污水。此外，食品、饮料(酒)、医疗及生化工程等将是微滤系统应用的发展方向。
