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依据衡量角度的差异，膜分离技术存在着不同的分类方式。
1、按提取物分类：膜分离过程将被分离物质分离成透过物与截留物，根据分离产物的不同，膜分离过程可划分为提纯、浓缩、分离及提取四类。水处理等以透过无为产物的膜分离过程称为提纯；以截留物位产物称为浓缩；将透过物与截留物均作为产物的称为分离；运用两个不同截留精度的膜分离组合过程，可以得到被分离物种两个截留精度之间的物质成分，以该物质为产物的分离过程可称为提取。
2、按膜材料分类：根据膜材料的区别，半透膜可分为有机膜与无机膜。有机膜材料主要有聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯等高分子材料；无机膜材料又分为金属、金属氧化物等金属类无机膜，以及陶瓷、玻璃等硅酸盐类无机膜。有机膜制备工艺简单、膜元件溶剂率高、价格低廉、工作压力低，但化学稳定性、耐温性差、机械强度差、耐清洗能力差。无机膜制备工艺复杂、膜元件容积率低、价格高昂、工作压力高，但化学稳定性好、耐温性好、机械强度高、耐清洗能力强。
有机膜与无机膜两大分支技术均在自身优势的基础之上，不断完善自身性能，向着对方的优势靠拢。但到目前为止，反渗透膜材料中仅有机的醋酸纤维素及聚酰胺达到了工业规模的制备水平。
3、按处理精度分类：水处理膜分离工艺，根据处理深度的不同可分为精滤、微滤、超滤、纳滤、电渗析、反渗透、树脂床电渗析（EDI）。其中的精滤、微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜过程均以膜两侧压力差为推动力，电渗析与树脂床电渗析等膜过程以电势差为推动力 。所谓精滤是采用熔喷工艺成型的聚丙烯滤膜，截留悬浮物粒径5~50μm，工作压力0.05~0.1MPa。熔喷聚丙烯无纺布一般不属于膜材料范畴。微滤膜的过滤精度为0.1~1.0μm ，工作压力0.05~0.1MPa。超滤膜的截留分子量为5000~200000Da，工作压力0.05~0.2MPa。纳滤膜的脱盐率为0~95%，工作压力0.3~0.6MPa 。反渗透膜的脱盐率为95.0%~99.9%，最低产水含盐量约为1*10-6，工作压力0.7~7.0MPa。电渗析产出的淡水不透过膜体，最低产水含盐量与反渗透接近，工作压力0.1~0.2MPa，脱盐率可根据流程长度在0~98%范围内调整。
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