分子水平的膜过滤

膜过滤技术是通过压力驱动，利用膜的选择性分离性能对流体组分进行分离、纯化、浓缩等。

一种流体由许多包含了不同分子或颗粒尺寸的成分所组成。通过应用不同孔径的膜，可以精确地将您希望从流体中浓缩或移除的组分分离开来。

膜过滤是一种利用半透膜将一种液体分成二股流体的简单的工艺技术。

在压力驱动下促使小于膜孔径的组分通过膜，作为“透过液”。留下的组分则为“截留液”。大量流体平行流过膜表面，同时冲刷膜表面，防止了过滤过程中膜的堵塞，称之为“错流过滤”。

卷式膜元件结构

根据膜孔径的不同，膜过滤技术分为反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）和微滤（MF）。

四个主要的膜过滤工艺技术原理

　
反渗透（RO）

反渗透（RO）是一种高压驱动的膜过滤工艺, 是属于具有最致密和最小孔径的膜类型。严格来说，反渗透不是孔径筛分工艺，它是基于离子扩散原理去影响分离的。原则上，只有水能够透过反渗透膜。

原则上，反渗透工艺可以和蒸发相提并论，因为两者都可以去除水分。但是，反渗透是利用压力从产品中去除水分，蒸发器是用热力去除水分，因此对产品会产生热力影响（主要是蛋白质）。而且，反渗透设备的投资和运行成本两方面均大大低于蒸发器。

反渗透最常见的应用是海水淡化和纯水的制备，该生产工艺中纯水从含盐流体中分离出来，类似于蒸发工艺，不过其具有更好的经济效益。

反渗透也被大量应用于产品浓缩、水回收、废水的减排和其它工业应用。其目的是保留组分或获得纯净的透过液（典型为水）。

纳滤（NF）

纳滤（NF）是一种中高压力驱动的膜过滤工艺。纳滤是介于超滤（UF）和反渗透（RO）之间的特有的过滤工艺，能够实现从含复杂成分的流体中将矿物质和盐等低分子量的物质进行精确的分离。

通常，纳滤把去除一价离子（如钠、钾、氯），截留二价、多价离子和较高分子量的组分作为目标。因此，许多纳滤的应用为物料的脱盐和浓度。

典型应用包括乳品和食品的脱盐浓缩，水解蛋白的回收利用，糖的浓缩及水溶性染料和色素的脱盐提纯。

纳滤也可应用于废弃的CIP清洗液或酸碱液（如NaOH和HNO3）的回收，其透过液为纯净的酸或碱液。

　
超滤（UF）

超滤（UF）是一种中等压力驱动的膜过滤工艺。相对于反渗透和纳滤膜，超滤膜明显是一种更大孔径的膜。通常采用截留分子量（MWCO）进行定义和表征。超滤是一种选择性膜分离步骤，用于对如乳蛋白、植物蛋白、糖类、胶体及酶制剂等中高分子量的组分进行浓缩、分离、提纯。

常见的应用领域是蛋白浓缩、明胶脱盐和浓缩、果汁的澄清、电镀液的浓缩回收和药物的分离。

微滤（MF）

微滤是一种低压驱动的膜过滤工艺。微滤膜是四种膜技术中孔径最大的一种膜。微滤用于从溶解固体中分离大分子量的悬浮或胶状化合物。

微滤最通常是应用于发酵液的澄清和需要将巨大分子量的物质从其它大分子量物质、蛋白或细胞碎片中分离出来的物料纯化。葡萄糖和果汁的澄清也很好的使用了微滤技术。微滤在葡萄酒、牛奶生产、啤酒生产和CIP清洗液的回收中也有很大的市场。