1.1 膜的定義
膜是壹種分子分離過濾介質，當溶液或混合氣體與膜接觸時，在壓力作用下，或在電場作用下，或在溫差作用下，壹些物質可以透過膜，而另壹些物質則被選擇性地截留，從而使溶液中的不同組分，或混合氣體中的不同組分被分離，這種分離就是分子級分離。這種分離屬於分子級分離。
1.2膜的類型
分離膜包括：反滲透膜（0. 0001 ~ 0. 005μm）、納濾膜（0. 001 ~ 0. 005μm）、超濾膜（0. 0.001 ~ 0. 1μm）、微濾膜（0. 1 ~ 1μm）、電滲析膜、滲透氣化膜、液體膜、氣體分離膜、電極膜。它們對應不同的分離機制、不同的設備，具有不同的用途。膜本身可以由聚合物、無機材料或液體制成，其結構可以是均質或非均質、多孔或無孔、固態或液態、帶電或中性。膜的厚度可以薄至 100 微米，也可以厚至幾毫米。不同的膜具有不同的微觀結構和功能，需要采用不同的方法制備。膜制備方法壹直是膜領域的核心研究課題，也是各公司嚴格保密的核心技術。
1.3膜分離技術的定義
將上述膜制成適合工業使用的構型，並將驅動設備（壓力泵、或電場、或加熱器、或真空泵）、閥門、儀器儀表和管道連接成壹個裝置。在特定的工藝條件下操作，它們可用於分離水溶液或氣體混合物。通過膜的成分稱為滲透流。這種分離技術稱為膜分離技術。
2 膜技術的應用領域
2.1 供水
2.1.1 優質飲用水供應
隨著水體汙染和人們生活水平的提高，人們越來越希望得到優質的飲用水供應。采用活性炭吸附過濾與超濾相結合的方法制備優質飲用水，設備投資小，制水成本低，是制備優質飲用水性價比較高的方法，具有廣闊的市場前景。
2.1.2 工業供水
自來水和地下水水質不能滿足許多化工、電子和紡織行業的要求，需要凈化後才能使用，超濾膜技術是凈化工業用水的重要技術之壹。
2.1.3制藥用水
制藥註射用水采用多級蒸餾制備，工藝繁瑣，能耗高，質量往往得不到保證。用超濾膜技術除註射用水熱源和終端水熱源外，取得了很好的效果。
2.2工藝水處理（分離、濃縮、分級和凈化）
在各種工業生產過程中，往往有對某種水溶液進行分離、濃縮、分級和凈化的需要。傳統使用的方法有沈澱、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、萃取和結晶等過程。這些方法表現出工藝流程長、能耗大、物料損耗大、設備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點，以超濾膜技術替代某些傳統工藝可獲得顯著的經濟效益。
2.2.1膜技術在醫藥工業中的應用
膜技術廣泛應用於生物制劑和醫藥生產中的分離、濃縮和純化。如血液制劑的分離、抗菌劑和幹擾素的純化、蛋白質的分類和純化、中草藥制劑的滅菌和澄清等。發酵是生物制藥的主流技術，從發酵液中提取藥物，傳統工藝是溶劑萃取或加熱濃縮，反復使用有機溶劑和酸堿溶液，消耗高，工藝流程長，廢水處理任務重。特別是許多藥物對熱敏感，使傳統工藝的實用性受到較大限制。國際上先進的制藥生產線，大量采用膜分離技術代替傳統的分離、濃縮和純化工藝。如抗生素的膜設備濃縮純化、中藥湯劑和中藥註射液的澄清等。
2.2.2膜技術在食品工業領域的應用
利用超濾膜技術將發酵液中的產品與菌種分離，再用其他方法進行精制處理。其優點是：提高了生產效率和產品質量；簡化了工藝流程；菌體蛋白不含添加雜質，利用價值高，實現了資源的綜合利用。醬油、食醋澄清、果汁澄清濃縮、乳品生產、制糖業等都采用了膜技術。
2.2.3膜技術在多種工業生產中的應用
凡是涉及分子級濃縮分離的過程，都有應用膜技術的機會。汽車電泳漆的在線凈化采用超濾膜去除雜質，持續保證油漆質量；燃料行業暢遊超濾膜技術分離濃縮中間體。
2.3在環保和水資源方面的應用
膜技術在廢水處理、汙染防治和水資源綜合利用方面得到廣泛應用。在許多情況下，它不僅能處理廢水，還能回收有用物質和能源。
2.3.1各類含油廢水、廢油處理
①采油回註水處理：膜法可以去除水中乳化溶解的油，改善回註水水質。
②含油廢水的處理：許多工業生產和交通運輸業都會產生大量含油廢水，膜過濾技術是最有效的達標排放方法。
③廢潤滑油的提純：常規技術加上膜分離，可以得到非常純凈的潤滑油，適用於汽車等廢機油的處理。
④機床切削油凈化回收：膜法可去除廢切削油中的細菌和雜質，處理後可重復使用。
⑤廢食用油凈化處理技術：食用油在持續高溫下會產生致癌物質，膜法可去除這部分物質。
⑥食用菜籽油提純：菜籽油中含有15%～48%的高含碳量芥酸。用膜法可除去，達到標準（芥酸 5%）。
2.3.2廢水處理及回用
①膜生物反應器處理生活廢水回用水，它占地面積小，設備投資低，處理水質好。
②印刷和顯影廢水的處理和回用，采用膜技術既可達標排放，也可循環利用。
③電鍍廢水可采用膜技術處理，中水回用，汙染物回槽利用。
④印染廢水采用膜分離可去除有色染料，中水回用。牛仔布印染廢水可回收靛藍燃料。
⑤造紙廢水采用膜分離可去除廢水中的木質素和顏料，凈化後的水可排放或回用。
2.3.3海水淡化技術
①海水淡化技術：應用最新的膜蒸餾技術，最適合與船用發動機的熱交換器連接，利用余熱生產淡水，適合中小型漁船遠洋捕撈使用。
②海水淡化技術：利用膜將天然鹹水淡化至適用水質標準。
2.4氣體分離、濃縮技術及其應用
①氧化濃縮：膜裝置可制成安全、簡便的醫療、理療設備，也可用於煉鋼吹氧或燃燒等工業生產，富氧濃度可達35%～80%。
②氮氣濃縮：氮氣可用於食品保鮮、汽車貯存、飛機加油、防爆和化工等行業，膜設備可將氮氣濃縮到90%～98%。
3、二氧化碳、二氧化硫、氫氣分離：當二氧化碳、二氧化硫、氫氣等氣體混合在壹起時，可以用膜將它們分離出來，滿足工業的需要。
4氫氣的分離和濃縮：在化工產品的制造過程中，經常會排出大量的氫氣，氫氣可以通過膜法進行分離。
2.5其他
①薄膜保鮮：在水果、蛋類的外部侵塗壹層薄膜，可起到保鮮作用。保鮮後，貯藏期長，外觀色澤好。
②制造維生素 E 膜分離技術：膜可從大豆油中提取混合 VE，提取劑可循環使用。
液膜分離技術是壹種新型高效分離技術，具有常溫操作、營養成分損失少、設備簡單、操作方便、無相變、不產生化學變化、選擇性強、分離效率高和節能等優點。根據膜孔徑的大小，膜分離技術又可細分為微濾、超濾、納濾、反滲透技術等。目前，膜技術在食品工業中的應用主要包括過濾、濃縮、殺菌以及分離和提取功能食品的功能成分。該技術在食品工業中已得到廣泛應用，現簡述如下：
果蔬汁的生產
在果蔬汁的生產中，采用 GE 微濾、GE 超濾技術進行澄清過濾；納濾、反滲透技術進行濃縮。用超濾技術澄清果汁時，細菌會與濾渣壹起被膜截留，無需加熱就能除去混入果汁中的細菌。利用反滲透技術濃縮果蔬汁，可以提高果汁成分的穩定性，減小體積以便運輸，並能去除不良物質，改善果蔬汁的風味。例如：果蔬汁中的芳香成分在蒸發濃縮過程中幾乎完全喪失，冷凍脫水法只能保留8%左右，而反滲透技術可保留30%至60%。
在乳品行業的應用
反滲透、超濾技術主要用於乳清蛋白的回收和牛奶的濃縮。目前，各國廣泛采用超濾技術作為回收乳清蛋白的標準技術。
與其他方法相比，利用膜分離技術加工乳制品可以降低能耗，提高產品質量。使用反滲透技術濃縮稀釋牛奶，可以生產出質量令人滿意的奶酪和甜酸奶。利用反滲透技術去除乳清中的微量青黴素，可大大延長乳制品的保質期。利用超濾技術濃縮乳清蛋白時，還能同時去除乳糖、灰分等。
生產酒精
采用超濾技術，可以除去酒和酒精飲料中殘留的酵母、雜菌和膠體物質等，可以提高酒的透明度，延長保存期，還能使原酒具有成熟的風味，縮短陳釀期。經過超濾處理後，酒的風味得到改善，變得清爽可口，而且醇香纏綿。目前，超濾法提煉葡萄酒和酒精飲料已在美國、意大利、日本等國家得到應用。這種方法既可以避免酒在加熱殺菌過程中容易析出渾濁成分，又可以簡化過濾設備。處理的酒類有葡萄酒、威士忌、燒酒、清酒、黃酒等。
生啤的口感優於熟啤，但不能長期保存，給運輸和銷售帶來壹定困難。采用超濾技術對啤酒進行精細過濾和無菌過濾，可以使生啤酒不經低溫加熱殺菌而長期保存。
在大豆工業中的應用
膜技術在大豆工業中的主要應用是分離和回收蛋白質。生產豆奶所產生的大豆乳清，通常的方法只能提取出 60% 的蛋白質，采用超濾法濃縮殘余蛋白質，可提高 20-30% 的豆腐產量。采用超濾法還可以在濃縮蛋白質的同時，去除大豆異味和影響豆漿穩定性的低分子物質，提高豆漿質量。
豆制品行業的乳清處理，對防止水汙染意義重大。大豆乳清中含有多種低分子蛋白質、多糖、多肽、低聚糖等物質，利用超濾可以從大豆乳清中回收濃縮大豆蛋白，滿足人類和畜牧業的需要。此外，還可獲得β-澱粉酶產品。
利用膜技術還可以獲得大豆異黃酮、大豆低聚糖、大豆分離蛋白、低聚肽、免疫球蛋白、竹葉黃酮等功能食品的功能成分。