化工、食品和医药等许多行业涉及到酸回收的过程。酸回收对资源利用，节能减排、环境保护等具有重要的意义。传统的酸处理技术主要包括中和、萃取和离子交换等方法。膜技术用于酸回收，具有高选择性、简化工艺和清洁生产等优势，成为研究的热点并具有广阔的应用前景。本文以酸回收过程为背景，研究以离子交换膜为基础的扩散渗析和双极膜电渗析技术的传质机理及回收工艺;针对乳酸清洁生产过程，开发超滤、纳滤和双极膜电渗析的集成膜法新工艺，并进行中试放大研究。主要研究进展如下:　　扩散渗析法回收酸的工艺研究。考察料液性质和操作条件对扩散渗析法回收性能的影响。结果表明:酸种类和酸浓度是影响扩散渗析过程中酸回收的重要因素，酸在扩散渗析器中的总传质系数（U)依次为:硝酸＞氢氟酸＞硫酸＞磷酸＞乳酸，且酸通量(JS）与对数平均浓度(△Cm)满足Fick定律推导式JS=U·△Cm。操作条件影响扩散渗析器的传质过程。流量比增大，酸的回收浓度减小，回收率增大;进料流量增大，酸的回收浓度和回收率都下降;温度升高，酸的传质系数增大，酸的回收浓度和回收率都增大。采用扩散渗析法处理不锈钢钝化液，当VR=VF=0.16 L·h-1时，总酸回收率大于85％，HNO3回收率约为90％，HF回收率为40％，Fe3+的截留率为96.5％，扩散渗析法回收无机酸具有较好的工业推广前景。　　离子交换膜回收酸的传质机理研究。考察不同酸在离子交换膜中的等温吸附过程，并通过扩散渗析的平衡演化来研究其传质过程。结果表明，离子交换膜对不同酸的静态吸附量符合Freundlich等温方程。对动态稳态演化过程可知，扩散渗析的传质过程可分为主体对流传递、膜表面吸附、膜中扩散和膜表面脱附4个步骤，且各个步骤相互影响和制约。以Fick扩散定律为基础建立了扩散渗析的传质阻力模型，通过分析可知动态渗析过程中传质阻力随着离子交换膜的吸附量增大而减小，不同酸在膜内稳态传质阻力依次为:H3PO4＞ H2SO4＞ HNO3。　　双极膜电渗析制备乳酸研究。研究了双极膜电渗析制备乳酸的电化学反应历程和酸生产动力学模型。结果表明，电渗析器酸室中的电流传导主要依靠Na+定向迁移和质子渗漏，质子渗漏量随着电流密度的增大而增大，并导致EDBM过程中水迁移量的增大和电流效率的下降。双极膜电渗析制备乳酸的过程中存在水从酸室到碱室的迁移现象，酸室和碱室的水迁移量和电流I、时间t满足关系式△V=k·I·t，酸室和碱室的水迁移系数k分别为-4.65×10-5和2.76×10-5 L·A-1·s-1。在分析其电化学反应历程的基础上，建立了电化学反应动力学模型，可以较好的预测不同原料浓度和电流密度条件下乳酸浓度随时间的变化，对EDBM过程制备有机酸具有一定的理论指导意义。　　小孔径陶瓷膜的表征及分离性能研究。采用不同分子量的葡聚糖溶液测定了小孔径陶瓷膜的截留分子量，以细孔模型为基础，结合Spiegler-Kedem方程，建立了陶瓷膜过滤通量与微结构参数的数学模型，表征结果表明，本实验采用的小孔径陶瓷膜的截留分子量为20 kDa，膜孔径约为7 nm。比较了孔径7nm和50nm陶瓷膜过滤酵母菌、牛血清蛋白(BSA)和聚乙二醇(PEG)的分离性能，结果表明孔径7nm的膜具有更好的截留效果，但渗透通量较小。优化了孔径7nm陶瓷膜过滤乳酸钠盐发酵体系的操作参数，可以通过增大跨膜压差、温度和错流速度来增加其过滤通量;对发酵液中菌体、蛋白和大分子残糖的截留率分别为99％、80％和30％，间歇洗滤过程可显著提高乳酸钠的回收率。　　膜法乳酸生产新工艺研究。研究了陶瓷超滤、纳滤和双极膜电渗析耦合的膜法乳酸生产新工艺，优化了各工段的操作参数。在小试实验中，陶瓷膜可以截留99.3％的菌体，孔径50nm陶瓷膜的过滤通量最大;纳滤过程可以有效的截留陶瓷膜渗透液中87.7％的钙离子、95.0％的镁离子和98.9％的蛋白;在400 A·m-2的电流密度下，两室型双极膜电渗析过程可以将95％的乳酸钠转化为乳酸和氢氧化钠。设计并建立了年产千吨级膜法乳酸中试示范装置，进行了试生产运行，产品部分指标优于传统钙盐工艺，具有技术和经济的可行性，有望实现工业化并推广到其它有机酸行业。