3.2　膜分离的分类

依据衡量方式的差异，膜分离技术存在着不同的分类方式。

（1）按提取物的分类

根据所需分离产物的不同，膜分离过程可划分为提纯、浓缩、分离及提取四类。水处理等以透过物为产物的膜分离过程称为提纯；以截留物为产物的称为浓缩；将透过物与截留物均作为产物的称为分离；运用两个不同截留精度的膜分离组合过程，可以得到被分离物中两个截留精度之间的物质成分的称为提取。

（2）按膜的材料分类

根据膜材料的区别，半透膜可以分为有机膜与无机膜。有机膜材料主要有聚砜、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醚砜、醋酸纤维素、磺化聚砜、芳香聚酰胺等多种高分子材料；无机膜材料又分为金属、金属氧化物等金属类无机膜，以及陶瓷、玻璃等硅酸盐类无机膜。有机膜制备工艺简单、膜元件容积率高、价格低廉、工作压力低，但化学稳定性差、耐温性差、机械强度差、耐清洗能力差；无机膜则相反。

有机与无机膜两大分支技术均在自身优势基础之上，不断完善自身性能，向着对方的优势靠拢。目前，反渗透膜材料中仅存芳香聚酰胺达到了工业生产规模，而超微滤膜材料具有相当多的品种。

（3）按分离精度分类

根据分离精度的不同，水处理膜分离工艺可分为精滤、微滤、超滤、纳滤、电渗析、反渗透、树脂床电渗析（也称EDI或电去离子）及膜蒸馏等。其中的微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜过程均以膜两侧压力差为推动力，电渗析与树脂床电渗析等膜过程以电势差为推动力。微滤膜的截留精度为0.1～1.0μm，工作压力0.1～0.2MPa；超滤膜的截留分子量为5000～200000Da，工作压力0.1～0.3MPa；纳滤膜的脱盐率为0～95％，工作压力0.3～0.6MPa；反渗透膜的脱盐率为95.0％～99.9％，最低产水含盐量约为1mg/L，工作压力0.7～7.0MPa。

电渗析产出的淡水不透过膜体，最低产水含盐量与反渗透接近，工作压力0.1～0.2MPa，脱盐率可根据流程长度及工作电流强度在0～98％范围内调整。在电渗析的淡水流道中填充阴阳离子交换树脂即形成树脂床电渗析。当进水含盐量为2～5mg/L范围内时，树脂床电渗析的产水电导可保持在10～15MΩ水平。表3.1示出了各种除盐膜分离工艺的特征及参数。

（4）按膜体结构划分

根据膜体有孔或无孔结构形式的区别，分离膜可以分为多孔膜与致密膜，多孔膜中有过膜的大量透孔，致密膜则不存在透孔。根据膜体结构均匀与否，多孔膜与致密膜各自又可再分为均质膜与非均质膜，均质膜的膜体结构在膜表面垂直方向上均匀一致，非均质膜的膜体结构在膜表面垂直方向上不均匀。

微滤膜为多孔的非均质膜，膜孔在透过膜体时的孔径无规律性变化，截留效率主要依靠平均孔径与孔隙率指标决定。超滤膜为多孔的非均质膜，膜体的给水侧具有一个致密层，致使给水侧孔径较小，净水侧孔径较大，以利透水。典型的致密均质膜是用于电渗析的离子交换膜，其透水率有限，而正离子或负离子的透过率极高。芳香聚酰胺反渗透复合膜是典型的非均质致密膜，该膜是在高透速率的较厚支撑多孔膜上复合一层高透速比的极薄复合层，以同时实现高透速率与高透速比。致密均质膜的结构在各方向上均匀一致并具有高透速比，但由于透速率过低一般不独立成膜，而多为复合膜的致密层。图3.2示出各类膜的示意结构。

（5）按元件结构分类

所谓膜元件是将片状或丝状膜体与相应的结构件相配合形成的膜工作单元。根据结构的区别，膜元件可划分为板式、折叠、管式、中空、卷式等不同结构形式。各类膜结构在容积面积、径流方式、压力支撑、清洗条件等方面各有优劣。表3.2示出各膜元件结构的性能比较。

精滤、微滤、超滤膜可以成板式结构，用于板框式过滤器。尽管板框过滤器容积面积小，需要频繁更换膜材料，仅可能以间歇方式运行，但膜片的支撑、导水等结构材料均非一次性使用，更换膜片时的材料费用最低。精滤、微滤膜也可以成折叠结构，形成折叠式过滤器，其依靠折叠结构增加容积面积，并用膜体自身形成膜的背压支撑与导水通道，但在更换折叠膜时增加了结构材料的费用。板式膜与折叠膜的共性是它们的全流运行方式，不能大规模连续生产及不可清洗是它们的共同缺陷，因设备简单、操作方便等优势，多用于小规模低污染的工艺终端水处理环境。

管式膜可以是微滤、超滤、纳滤甚至反渗透膜，成内压工作方式，膜内径10～15mm。管式膜无法反冲、容积面积小、设备成本高、设备效率低；但可进行彻底的正冲清洗，适合于高黏度、高浊度液体处理，是特殊料液浓缩及工业废液处理的良好膜结构形式。

中空膜可以是微滤、超滤、纳滤及反渗透，膜内径25～1200μm，膜外径50～2000μm。中空膜按压力方向可分为内压式与外压式，内压膜的容积面积较小、容污量小，便于水力冲洗，对进水水质要求高，可采用错流方式或全流方式运行。外压膜的容积面积较大、容污量大、不便于水力冲洗、对进水水质要求低，多采用全流方式运行，难于形成错流径流。中空膜可具有极高的容积面积，为其他膜结构所无法比拟，且具有良好的正反冲洗性能。广泛采用的多组件自动轮流清洗的连续微滤、连续超滤工艺，为中空膜用于恶劣水质条件及大型工业化连续生产环境奠定了基础。由于中空结构的膜丝机械强度有限，断丝现象成为中空结构的主要问题，特定运行期内的断丝率成为膜寿命的重要标志。

卷式膜结构主要用于纳滤与反渗透膜，近年来也有卷式超滤膜面世。该结构的容积面积适中，具有承受工作压力高、给水质要求低、容污量大、便于错流、可以进行正冲洗等优势。卷式膜给水流道横切面可视为一个等高的平直通道，该结构允许局部的污堵，具有较高的容污量；但不易形成每个局部的良好冲洗效果，易于形成局部污堵。此外，卷式复合膜不能进行反冲洗，清洗效果较差，因膜污染造成的性能衰减成为卷式结构的主要问题，特定运行期内的性能衰减程度成为膜寿命的重要标志。