图3-1 超滤装置工作原理图
超滤技术具备膜分离技术的大多数优点，不发生相变，常温下进行，是热敏物质很好的分离方法；另外也无需加热，耗能小，装置简单，操作方便。可是，它也具备膜分离技术的一个显著缺陷，膜污染问题。超滤过程依赖于膜表面孔，因此膜表面孔的化学性质对其影响相当大，如果表面孔遭到堵塞，那么整个装置也无法工作了，那么膜的耗损量就相当大了。因此目前也在开发一些寿命长，廉价的超滤膜，以使这项技术能更广泛地应用。超滤技术主要用于分离蛋白质、病毒、凝胶等大分子有机物。 3.1.2超滤技术的操作参数
超滤效果的优良与否，我们通常用膜通量、超滤通量以及转移率等来进行衡量，而它们受PH、操作压差、循环流速、温度、反冲以及稀释方式等操作参数的影响，接下来我们将详细分别阐述这些因素对超滤效果的影响。
3.1.2.1PH对超滤通量的影响[12]
王文在超滤技术在GABA发酵液分离纯化过程中的应用实验中，进行了探索，GABA是一种中性的氨基酸，发酵后的PH呈酸性，在固定其他操作因素的情况下，改变PH，发现超滤通量的变化情况（见图3-2）：
图3-2 PH对超滤通量的影响
由此可知维持原PH对超滤效果最好，是酸性物质就在酸性环境下进行，是碱性物质就在碱性环境下进行。
3.1.2.2操作压差对超滤通量的影响
压差是分离的关键因素，也是最重要的操作参数，如图3-3所示，为压差与膜通量的关系，从图中可以看到在0.15MPa之前，膜通量随压差的增加而增加，几乎呈现线性关系，此时超滤属于压差控制区；而在0.15MPa之后，膜通量几乎不随压差变化而变化，此时超滤属于传质控制区，在传质控制区，应注意压差不宜过大，以免会造成膜堵塞。
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图3-3操作压差对超滤通量的影响
3.1.2.3循环流速对超滤膜通量的影响
当超滤处于传质控制区时，提高循环流速可以减小浓差极化的阻力，从而增加超滤的通量，如图3-4所示.
图3-4循环流速对超滤膜通量的影响
图中不难发现流速达到一定量后，就不在发生变化，因此为了节约能源，我们通常将流速设定在0.4-0.5m/s左右。
3.1.2.4 操作温度对超滤通量的影响
有研究者指出，超滤膜通量随温度的增加而增加，经过相关文献的查阅，大多数文献遵循这个说法，也给出了图示和实验证据，如图3-5，不难发现温度与通量存在非常明显的线性关系；但是有学者认为这与所用膜材料所能承受的温度有关，只要能承受都尽量升温，促使通量增大。
图3-5 操作温度对超滤通量的影响
3.1.2.5其他因素对超滤膜通量的影响
除了PH，操作压差，循环流速，操作温度对超滤通量的影响外，反冲和稀释过滤的方式也可以影响膜通量，但反冲的影响略有争议，但根据多数的说法，可以看定在传质控制区它对超滤是有利的；而稀释过滤方式的不同对于某些发酵液的分离是非常有效的。 3.1.3超滤技术的应用
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随着超滤技术的不断改进，人们意识到这种低耗能的分离方法可以运用到食品、医药、化工等行业；中药行业率先使用了这种技术来进行提纯药效成分或是浓缩，研究表明，超滤对某些中药物质（如苦玄参苷IA、黄芩苷、黄柏）的提取的转移率都在80%以上，其中黄芩苷达到了90%以上[11]。另外超滤技术也应用在了发酵液的分离、化工工业包括尿素的合成以及氨分离的改造[13]、治理废水等。所以说超滤这项在膜分离中相当常见的技术应用于每一个地方。 3.2纳滤（Nanofiltration,简称NF） 3.2.1纳滤技术的工作原理及其特点
纳滤（NF）是20世纪70年代后期开发的一种新型的分离技术，比起超滤而言，纳滤不单是利用操作压差得以分离，还有利用纳滤膜的孔结构和表面特征，纳滤膜的表面通常带负电荷，因此对不同的离子存在不同的道南效应，特别是对一、二价离子具有不同的选择性，也就是说纳滤会受到电势梯度的影响，可以想见纳滤的性能与荷电状态有着密切联系，而这种纳滤特有的膜材料目前没有完善的理论指导，开发都依赖于经验发现，因此这也是我们目前膜材料开发研究的热点[14]。
纳滤也是以压力为推动力的膜分离技术，它的压强主要为1.0-2.0MPa，它拥有纳米级别的微孔结构，主要用于分离相对分子质量较小的物质；另外，由于对不同离子的道南效应，它对无机电解质具有一定的截留率。
纳滤的过程主要分为三种形式，分别为渗透背压式、增压泵式和循环式，如图3-6
图3-6 纳滤操作模式
3.2.2纳滤技术的分离规律[14]
纳滤的分离特性评判主要包括两个方面，一个是表观截留率(Robv％)，；另一个是膜通量Jv(L.m-2．h-1)[15].
纳滤膜分离针对这两个特性，有以下的规律性：
(1)截留的分子相对分子质量为200-1000，适于分子大小为1nm的溶解组分的分离；
(2)对于多价阴离子具有高截留率，而对一、二价离子有良好的选择性；
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(3)对于阳离子，依H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+的顺序，截留率递增 (4)对于阴离子，依NO3-、Cl-、OH-、SO42-、CO32-的顺序，截留率递增，而膜的表面带有负电荷，所以多价的阴离子因受到排斥而无法进入膜中，当浓度高时，可以发生屏蔽；
(5)一般来说，浓度越高，膜的截留率越低，一是由于屏蔽作用；另一方面，破坏了平衡；
3.2.3纳滤技术的应用 1.在食品工业中的应用
在食品工业中，纳滤技术主要用于对原材料进行提纯、脱盐和浓缩等。 如对于干酪乳清的脱盐，孔凡丕等学者通过实验发现在特定要求下，通过纳滤，其乳清蛋白和乳糖基本完全截流[16]；另外生产酸奶的工艺原材料的浓缩也用的是纳滤技术，通过国内学者的实验，结果表明，在 65℃，1.6 MPa 的条件下进行浓缩时平均膜通量约为 7.5 L/(m 2 ·h)，浓缩时间约为 35 min，
此时，一价离子，钠、钾，氯的截留率分别是 40.8%，46.5%，及 17.8%；二价离子，钙、镁的截留率分别为 94.2%，95.7%；其他乳成分，乳糖、蛋白质的截留率分别是 92.4%和 94.8%[17]。可以用于实际酸奶的制作，有一定的参考价值。
2．在污水方面的应用
污水成分复杂，不容易处理，如若采用传统的化学淤浆法或是生化降解法，耗能大，流程复杂，容易造成二次污染；以处理低浓度全氟辛酸铵废水为例，王钦，南碎飞等学者采用芳香聚酰胺纳滤膜对处理含低浓度全氟辛酸铵废水进行了实验研究，并得到了良好的结果，当操作压力在0.5MPa下，PH控制在7以上，截留率可达到88.7%，这是非常可喜的结果[15]。
3．在石化工业中的应用
很多石化反应都需要催化剂的参与，而很多催化剂价格昂贵，工业通常采用纳滤的手段用纳滤膜将该类催化剂从有机溶剂中浓缩出来并加以循环利用，以降低成本。烯烃加氢酰化的复合催化剂的生产过程就有应用。
4．在其他方面的应用
纳滤分离技术还可以应用于生物化学，药物化学方面，用于抗生素的回收和纯化以及多肽的浓缩和纯化。 3.3 渗析（Dialysis,简称D） 3.3.1渗析的工作原理及其特点
渗析又称为渗透，是一种以浓度差为驱动力的膜分离过程，利用离子选择膜对溶质的选择透过性，实现不同性质的物质分离。操作时，利用半透膜能通过小
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