膜分離是在20世紀初出現，20世紀60年代后迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，因此，目前已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。
特性
1、 高水通量和高脫鹽率；
2、 化學穩定性好; (pH2 - 12)；
3、 使用壽命長；
4、 抗生物污染；
5、 可使用壓力范圍廣泛(20 - 1000psi)；
6、 可使用溫度范圍廣泛(4℃ - 45℃)；
7、 經濟性好；
8、 廣泛用于電子、醫藥用純水、飲用蒸流水、太空水的生產，用于生物、醫學工程[1]。
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工藝優點
（1）在常溫下進行
有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質，如抗生素等醫藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮
（2）無相態變化
保持原有的風味，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8
（3）無化學變化
典型的物理分離過程，不用化學試劑和添加劑，產品不受污染
（4）選擇性好
可在分子級內進行物質分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能
（5）適應性強
處理規?？纱罂尚?，可以連續也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化
（6）能耗低
只需電能驅動，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8
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歷史現狀
發展簡史
膜在大自然中，特別是在生物體內是廣泛存在的，但我們人類對它的認識、利用、模擬直至現在人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的。
我國膜科學技術的發展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進入開創階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會戰，大大促進了我國膜科技的發展。70年代進入開發階段。這時期，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發出來，80年代跨入了推廣應用階段。
80年代又是氣體分離和其他新膜開發階段。
現狀
隨著我國膜科學技術的發展，相應的學術、技術團體也相繼成立。她們的成立為規范膜行業的標準、促進膜行業的發展起著舉足輕重的作用。半個世紀以來，膜分離完成了從實驗室到大規模工業應用的轉變，成為一項高效節能的新型分離技術。
1925年以來，差不多每十年就有一項新的膜過程在工業上得到應用。
由于膜分離技術本身具有的優越性能，故膜過程現在已經得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態環境惡化的今天，產業界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業技術改造中的一項極為重要的新技術。
曾有專家指出：誰掌握了膜技術誰就掌握了化學工業的明天。
80年代以來我國膜技術跨入應用階段，同時也是新膜過程的開發階段。在這一時期，膜技術在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫藥、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和應用。并且，在這一時期，國家重點科技攻關項目和自然科學基金中也都有了膜的課題。
目前，這一潛力巨大的新興行業正在以蓬勃的激情挑戰市場，為眾多的企業帶來了較為顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。
膜技術是膜分離技術[2]的簡稱，是仿生物學膜，通過人工材料（膜材料）實現不同介質分離的技術，分離的過程多由壓力、濃度差、電勢差等因素驅動。
按照分離精度的不同，壓力驅動膜又可以分為微濾（MF）膜、超濾（UF）膜、納濾（NF）膜和反滲透（RO）膜等等。
膜技術廣泛用于環境、能源、電子、醫藥等各個方面，近二十年來，由于膜技術可以去除常規處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領域的應用越發受到各國重視，不同種類的膜技術分別應用于不同的細分領域，主要下游包括市政污水處理及再生、自來水處理、工業水回用、海水淡化、家用凈水器等。
膜技術圖譜
自1970 年以來，反滲透（RO）膜技術已成功地用于微咸水和海水淡化。由此衍生而來的納濾（NF，又稱低壓反滲透）膜，也已廣泛用于處理高硬度，高色度，高有機物含量的進水。 RO 系統也可用于去除無機污染物，如放射性核元素，硝酸鹽，砷，和殺蟲劑之類的其它污染物。
在過去8-10 年間，為了滿足更嚴格的水質要求，去除水中的微生物和濁度，膜過濾技術逐漸在市政水處理領域興起，以微濾（MF）和超濾（UF）膜過濾技術為主，包括地表水、地下水的處理和再生水的回用。MF 膜的過濾精度約為0。1-0。2 微米，某些UF 膜的過濾精度可達到0。
005-0。01 微米，需要提供壓力或真空作為驅動力，大部分系統水回收率高達90- 98％。
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應用領域
微濾
鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。
具體涉及領域主要有：醫藥工業、食品工業（明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高純水、城市污水、工業廢水、飲用水、生物技術、生物發酵等。
超濾
早期的工業超濾應用于廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術的發展，如今超濾技術已經涉及食品加工、飲料工業、醫藥工業、生物制劑、中藥制劑、臨床醫學、印染廢水、食品工業廢水處理、資源回收、環境工程等眾多領域。
納濾
納濾的主要應用領域涉及：食品工業、植物深加工、飲料工業、農產品深加工、生物醫藥、生物發酵、精細化工、環保工業等。
反滲透
由于反滲透分離技術的先進、高效和節能的特點，在國民經濟各個部門都得到了廣泛的應用，主要應用于水處理和熱敏感性物質的濃縮，主要應用領域包括以下：食品工業、牛奶工業、飲料工業、植物（農產品）深加工、生物醫藥、生物發酵、制備飲用水、純水、超純水、海水、苦咸水淡化、電力、電子、半導體工業用水、醫藥行業工藝用水、制劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業、化工及其它工業的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水。
其他
除了以上四種常用的膜分離過程，另外還有滲析、控制釋放、膜傳感器、膜法氣體分離、液膜分離法等。
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技術特點
膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。
它與傳統過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。
有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。錯流膜工藝中各種膜的分離與截留性能以膜的孔徑和截留分子量來加以區別，下圖簡單示意了四種不同的膜分離過程：（箭頭反射表示該物質無法透過膜而被截留）：
微濾（MF）
又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。
微濾膜的材質分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。
對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?。
1～1微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。
超濾（UF）
是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0。05um至1nm之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關的篩分過程。
以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
對于超濾而言，膜的截留特性是以對標準有機物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對大分子有機物（如蛋白質、細菌）、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
納濾（NF）
是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術， 其截留分子量在80～1000的范圍內，孔徑為幾納米，因此稱納濾?；诩{濾分離技術的優越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。
對于納濾而言，膜的截留特性是以對標準NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現脫鹽與濃縮的同時進行。
反滲透（RO）
是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質或小分子物質的選擇透過性，以膜兩側靜壓為推動力，而實現的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術的一個重要組成部分，因具有產水水質高、運行成本低、無污染、操作方便運行可靠等諸多優點 ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節能、最簡便的技術。
目前已廣泛應用于醫藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業。反滲透技術已成為現代工業中首選的水處理技術。
反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發熱物質，也即能截留所有的離子，在生產純凈水、軟化水、無離子水、產品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經應用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。
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工藝原理
膜分離的基本工藝原理是較為簡單的。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質或分子透過膜，形成透析液。故膜系統都有兩個出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。
在單位時間（Hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。
由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節能、體積小、可拆分等特點，使膜廣泛應用在發酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環保行業中。
對不同組成的有機物，根據有機物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達到最好的膜通量和截留率，進而提高生產收率、減少投資規模和運行成本。
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系統應用
澄清純化技術
超/微濾膜系統
澄清純化分離所采用的膜主要是超/微濾膜，由于其所能截留的物質直徑大小分布范圍廣，被廣泛應用于固液分離、大小分子物質的分離、脫除色素、產品提純、油水分離等工藝過程中。
超/微濾膜分離可取代傳統工藝中的自然沉降、板框過濾、真空轉鼓、離心機分離、溶媒萃取、樹脂提純、活性炭脫色等工藝過程。
澄清純化技術可采用的膜分離組件主要有：陶瓷膜、平板膜、不銹鋼膜、中空纖維膜、卷式膜、管式膜。
膜分離技術是用半透膜作為選擇障礙層、在膜的兩側存在一定量的能量差作為動力，允許某些組分透過而保留混合物中其他組分，各組分透過膜的遷移率不同，從而達到分離目的的技術。
膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。
它與傳統過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。
有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。錯流膜工藝中各種膜的分離與截留性能以膜的孔徑和截留分子量來加以區別，下圖簡單示意了四種不同的膜分離過程：（箭頭反射表示該物質無法透過膜而被截留）：
微濾（MF） 又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。
微濾膜的材質分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。
對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?。
1～1微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。
超濾（UF） 是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0。05um至1000um分子量之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關的篩分過程。
以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
對于超濾而言，膜的截留特性是以對標準有機物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對大分子有機物（如蛋白質、細菌）、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
納濾（NF） 是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術， 其截留分子量在80～1000的范圍內，孔徑為幾納米，因此稱納濾?；诩{濾分離技術的優越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。
對于納濾而言，膜的截留特性是以對標準NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現脫鹽與濃縮的同時進行。
反滲透（RO） 是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質或小分子物質的選擇透過性，以膜兩側靜壓為推動力，而實現的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術的一個重要組成部分，因具有產水水質高、運行成本低、無污染、操作方便運行可靠等諸多優點 ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節能、最簡便的技術。
目前已廣泛應用于醫藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業。反滲透技術已成為現代工業中首選的水處理技術。
反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發熱物質，也即能截留所有的離子，在生產純凈水、軟化水、無離子水、產品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經應用廣泛。
膜分離的基本工藝原理是較為簡單的（參見下圖）。在過濾過程中料液通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質或分子透過膜，形成透析液。故膜系統都有兩個出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。
在單位時間（Hr）單位膜面積（m2）透析液流出的量（L）稱為膜通量（LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（TDS）、離子濃度、黏度等。
膜分離操作基本工藝流程：
由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節能、體積小、可拆分等特點，使膜廣泛應用在發酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環保行業中。
對不同組成的有機物，根據有機物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達到最好的膜通量和截留率，進而提高生產收率、減少投資規模和運行成本。