膜分離技術は、半透膜の選択透過性を利用して、混合物内のさまざまな成分を分離、精製、濃縮し、特定の物質を目的の分離を達成する高度で効率的な方法です。過去数十年にわたって、この技術は急速に発展し、水処理、食品加工、生物医学、化学生産の中核プロセスとなっています。また、現代の環境保護産業における省エネルギーや資源リサイクルを支えるキーテクノロジーとしても機能します。
I. 膜分離技術の定義と原理
「膜」とは、圧力差、濃度勾配、電場、温度差などの駆動力の影響下で、特定の物質を通過させ、他の物質を遮断する選択的透過性を備えた薄い材料層を指します。
膜分離の基本原理は、分子、イオン、粒子間のサイズ、溶解度、電荷、または極性の違いにあり、その結果、膜を通過する移動速度が異なり、それによって分離または濃縮が達成されます。{0}}
水処理の分野では、膜分離は主に物理濾過、浮遊物質、コロイド、有機汚染物質、イオン、微生物を効果的に除去します。化学試薬を導入せずに高効率の精製を実現し、高い選択性、低エネルギー消費、持続可能性などの優れた利点を提供します。-
膜分離の中核となるメカニズムは、選択透過性膜の-図 1 に示すように、特定の物質を通過させ、他の物質を拒否する能力。
II.膜分離技術の分類
膜分離技術は、膜の孔径と分離機構に応じて主に次の種類に分類できます。
1.精密濾過（MF）
孔径約 0.1 ～ 10 μm の MF 膜は、主に水から浮遊粒子、細菌、高分子有機物を除去します。一般的な材料には、ポリプロピレン (PP) やポリフッ化ビニリデン (PVDF) などがあります。 MF システムは高流束と低い動作圧力を特徴としており、飲料水の浄化や食品加工で広く使用されています。
2.限外濾過(UF)
孔径が約 0.01 ～ 0.1 μm の UF 膜は、ウイルス、コロイド、高分子有機化合物を保持できます。これらは一般に、バイオ医薬品、産業廃水処理、膜バイオリアクター (MBR) システムに適用されます。
3. ナノ濾過（NF）
孔径が 1 ～ 10 nm の範囲にある NF メンブレンの性能は、UF と RO の間にあります。二価イオンや小さな有機分子を効果的に除去するため、飲料水の軟化、産業廃水の再利用、RO システムの前処理として適しています。
4. 逆浸透（RO）
RO は細孔サイズが 1 nm 未満で、利用可能な膜分離技術の中で最も微細なものです。塩、重金属、小さな有機汚染物質など、水中のほぼすべての溶解物質を除去できます。
RO 膜（逆浸透膜）は、海水淡水化、高純水製造、純水システムの中核コンポーネントとして機能します。{0}
さらに、次のような特殊なフォーム電気透析 (ED), 透析（DS）, ガス分離（GS）、 そしてパーベーパレーション (PV)膜分離技術の範囲と応用可能性をさらに拡大しました。
