工业应用中反渗透膜的种类及选择依据

　　1反渗透膜的选择依据

　　(1)耐热性:因为没反应或者化学药剂清洁膜系统，操作温度都在45℃以上，所以要求膜具有一定的耐热性。

　　(2)耐压性:物质通过膜的速率和操作压力成正比，所以选用耐压性较大膜的好。

　　(3)透过速率:是决定生产效率的主要因素，随着分离时问的增加，膜的透过流速会逐渐减少。

　　(4)区分能力:选择适当区分数值膜，以便使绝大多数需透过物流出，同时有效阻绝所需续成分如蛋白质等。

　　(5)膜的寿命:膜的更换是主要成本，所以膜寿命是评价系统可行性的因素。

　　(6)操作时膜没有渗出成分。

　　(7)耐微生物侵袭性能好。

　　(8)耐溶剂性能好。

　　2反渗透膜在食品工业中的应用

　　反渗透技术在食品工业主要应用于乳品加工、酒类生产、果汁加工、酶制剂生产等。它具有以下优点。

　　(1)在常温下，营养成分损失极少，特别适合于热敏性物质如果汁，酶等的分离、分级、浓缩与富集。

　　(2)在密闭系统中进行，被分离食品无色素分解和褐变反应。

　　(3)不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。

　　(4)选择性好，可在分了级内进行物质分离，具有普通滤材无法取代的卓越性能。

　　(5)适应性强，使用范围广，可用于分离、浓缩、纯化、澄清等工艺。

　　(6)处理规模可大可小，可以连续也可以问歇进行，膜组件可单独使用也可联合使用，工艺简单，操作简便，易于实现白动化操作。

　　2.1在乳品工业中的应用

　　反渗透方法在乳品加工中的应用，主要是牛奶的浓缩和乳清蛋白的回收，这种应用已很普遍，并开发了微孔陶瓷膜与巴斯灭菌相结合的技术。使屋型奶的保质期从2周延长至1个月。

　　2.1.1牛奶浓缩

　　传统的奶粉制造工艺是先将牛奶加热以除去大部分水分，直到所需要的浓度后再进行喷雾干燥。引入膜分离技术后，改用超滤法除去牛奶中70%-80%的水，再用蒸发法浓缩到喷雾所需的浓度，最后进行喷雾干燥。相比之下，后一种工艺更省力。

　　2.1.2乳清蛋白的回收

　　原料乳分离出干酪蛋白后，剩余的干酪乳清约含有固形物7%、蛋白质0.7 %、乳糖5%及少量灰分、乳酸等。将干酪乳清用加热法浓缩、干燥，可得到乳清蛋白，这种乳清蛋白由于含有大量的乳糖而影响了其在食品工业中的应用。采用超滤和反渗透技术，可在浓缩乳清蛋白的同时，从膜的透过液中回收乳糖和灰分等(见图1)，这就提高了乳清蛋白的质量，并获得了另一种乳制品—乳糖，而乳糖在医药工业、酸乳和婴儿食品中用途很广。

　　2.2在酒类生产中的应用

　　2.2.1啤酒酿造

　　反渗透法生产低度啤酒。首先将啤酒经反渗透浓缩，由于膜对酒精的截留能力差，一定量的透过液一起被分离出来，然后用不含酒精的溶液(如无菌水)稀释浓缩液，这样就降低了啤酒的酒精度。

　　2.2.2控制酒的甜度

　　为了提高葡萄酒的甜度，日本酿酒业已应用反渗透膜设备生产葡萄酒，用于分离溶液中的水，使酒浓缩而达到所需的甜度，生产出优质天然葡萄酒。其优点是:不需加热，因而不会产生煮熟味，不发生色素分解和褐色现象;不经过蒸发过程，不损失营养成分，可保持良好的酒质和香气;耗能低。

　　2.3在果汁加工中的应用

　　反渗透技术在果汁加工中的应用主要用于浓缩，澄清和除菌。技术上的难点主要是果汁的渗透压高和膜容易被污染。20世纪80年代以来，通过十儿年的研究与开发，目前膜分离用于果汁加工已趋于成熟并实现了工业化。

　　2.3.1在果汁浓缩中的应用

　　2.3.1.1苹果汁

　　用一般的醋酸纤维膜反渗透技术浓缩苹果汁，可以得到高质量、25 Brix的浓缩苹果汁。Vc,氨基酸及香气成分的损失比真空蒸馏浓缩要少得多。若用高脱盐率和低脱盐率两种复合膜卷式反渗透组件，采用多级浓缩工艺流程，则可获得40-45Brix的高浓度苹果汁。

　　2.3.1.3山检加工

　　我国已研究成功用反渗透和超滤技术对山检进行加工的工艺流程，该工艺能从鲜果中获得鲜果质量3%的果胶干粉和占鲜果质量约40%的20 Brix山检浓缩汁。与传统的先醇沉淀脱水、后真空干燥的果胶生产工艺和传统的蒸发浓缩果汁工艺相比，不仅生产成本降低，而且产品的产量和质量都有提高。

　　2.3.2果蔬加工废液处理

　　果蔬加工废水中含有大量有回收价值的物质，如淀粉、果胶、蛋白质等。可用反渗透法对其进行处理，回收其有价值的产品，另外，处理后的水可循环使用以补偿工厂的环保支出，具有良好的经济效益。

　　例如对于果蔬清洗液、脱皮液、预煮液等废液中含有糖、淀粉、果胶质及风味物质的回收已受到广泛的重视，尤其是对含糖量高的果蔬喷淋洗液的回收尤为重要;马铃薯加工废水是果胶淀粉的良好来源。

　　2.3.3果蔬加工中芳香物质的提取

　　对于高粘度果蔬汁，也可采用反渗透法回收芳香成分。R.. J. braddock等和L , kane分别对柑桔汁和柠檬汁芳香成分的反渗透浓缩进行了研究，结果表明，采用单级反渗透装置可将柑桔的芳香成分浓缩到31%，而柠檬汁的芳香成分可被浓缩到23.14%。采用多级反渗透装置更能提高浓缩度。

　　2.4绿茶浓缩

　　绿茶汁在生产过程中易氧化褐变，温度高易使茶汁产生熟汤味，故在工艺中对绿茶汁进行制冷，冷却到15-18℃以达到护色、保质、延缓氧化褐变的目的。采用以下流程可得到较好效果。

　　绿茶叶——浸提——过滤——制冷——超过滤——反渗透膜浓缩——绿茶浓缩汁——速溶茶粉

　　2.5饮料用水的处理

　　反渗透可用于饮料用水的软化，能实现95％-99％的脱盐率，可满足不同要求的软化水。水的利用率为75％85％,高于电渗析。反渗透操作简单，能耗低，可运行1-2月进行设备清洗，投资虽然比电渗析高，但生产成本与电渗析相约。由于反渗透是分了级分离，它可以除去一些无极性的有机物及细菌，因此，再用反渗透软化水的同时也完成了水的除菌和净化。

　　2.6纯净水的处理

　　近两年来国内的纯净水(包括蒸馏水)发展很快，除标明的蒸馏水是用蒸馏法生产之外，儿乎所有的纯净水都是用膜法来进行生产的。

　　众所周知，离了交换、电渗析只能脱除一些极性物质，对一些有机物，尤其是一些小分了有机物是很难去除的，蒸馏法也难以去除一些低沸点或挥发性有机物，而反渗透却能有效地去除这些物质，因此，反渗透在净化水处理中所占的地位将日益重要。

　　2.7在食品工业中的其它应用

　　反渗透技术还可用于食品工业中其它方面如:制糖工业中可用反渗透进行糖液的浓缩;用反渗透技术浓缩低分了量低浓度的寡肤水溶液等。

　　3反渗透膜的清洗

　　初步处理的给水中可能存在的悬浮物质或难溶物质易对反渗膜造成污染，常见有碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或无机物沉淀物等四。常用的清洗方法有机械清洗、化学清洗、组合清洗。在选择清洗剂配方时应注意:不论采用何种配方，配方中所用的药剂必须与所用的RO膜兼容;配方中所用的药剂与污物反应，不能产生二次污染;配方中所用的药剂应对人与环境无害。

　　4展望

　　反渗透技术近四十年的吃速发展是膜科学技术的重大进步之一，在带动超滤和纳滤技术发展的同时，反渗透已成为海水淡化、苦咸水淡化、纯水和超纯水制备的最经济的手段。鉴于反渗透膜科学与技术的最近发展，在不久的将来，该领域中可望有如下的发展:

　　(1)开发能除去小的氯化有机分了的聚合物膜;

　　(2)开发能分离烃混合物的无机反渗透膜;

　　(3)以动力膜为基础，开发无机与有机混合材料膜;

　　(4)采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中液体的结构;

　　(5)以控制聚合物球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的膜孔尺寸;

　　(6)聚合物球粒的概念也能被用于复合膜的设计;

　　(7)在膜孔尺寸和聚合物一溶液相互作用的基础上，能发展更为精确的传递理论;

　　(8)由控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用，能开发将混合溶质分级的膜;

　　(9)膜污染能被膜的设计及膜组件的设计所控制;

　　(10)反渗透和其他分离过程的混合分离系统能日益增长的渗入到化学工业和有关工业;

　　(11)许多化学的和生物的合成中，能把化学和生物反应与膜分离相结合。