速率分离过程是在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下,有时在选择性透过膜的配合下,利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态,仅有组成上的差别。
膜分离技术原理是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。膜可以是固态或液态,所处理的流体可以是液体或气体,过程的推动力可以是压力差、浓度差或电位差。
微滤、超滤、反渗透、渗析和电渗析为较成熟的膜分离技术,已有大规模的工业应用和市场。其中,前四种的共同点是用来分离含溶解的溶质或悬浮料的液体,溶剂或小分子溶质透过膜,溶质或大分子溶质被膜截留,不同膜过程所截留溶质粒子的大小不同。电渗析则采用荷电膜,在电场力的推动下,从水溶液中脱出或富集电解质。
气体分离和渗透蒸发是两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些,工业规模的应用有空气中氧、氮的分离,从合成氨厂混合气中分离氢,以及天然气中二氧化碳与甲烷的分离等。渗透蒸发是有相变的膜分离过程,利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。由于它能用于脱除有机物中的微量水、水中的微量有机物,以及实现有机物之间的分离,应用前景广阔。
乳化液膜是液膜分离技术的一个分支,是以液膜为分离介质,以浓度差为推动力的膜分离操作。液膜分离涉及三相液体,含有被分离组分的原料相,接受被分离组分的产品相,处于上述两相之间的膜相。液膜分离主要应用于烃类分离、废水处理和金属离子的提取和回收等。
传质分离过程中的精馏、吸收、萃取等一些具有较长历史的单元操作已经应用很广,膜分离和场分离等新型分离技术在产品分离、节约能耗和环保等方面已显示出它们的优越性。