文档介绍：膜分离技术
一. 前言
二. 几种膜分离过程的定义与分离原理
三. 浓差极化与膜污染
四. 膜分离技术应用中需注意的几个问题
五. 生物化工中膜分离技术的选择与应用
六. 超滤亲合纯化
七. 膜反应器
八. 电渗析与反渗透应用
前言 膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层,允许某些组份透过而保留混和物中其他组份,从而达到分离目的的技术总称。
压力
膜分离技术优点
★处理效率高,设备易于放大;
★可在室温或低温下操作,适宜于热敏感物质分离浓缩;
★化学与机械强度最小,减少失活;
★无相转变,省能;
★有相当好选择性,可在分离、浓缩的同时达到部分纯化目的;
★选择合适膜与操作参数,可得到较高回收率;
★系统可密闭循环,防止外来污染;
★不外加化学物,透过液(酸、碱或盐溶液)可循环使用,降低了成本,并减少对环境的污染。
膜分离技术的重要性评论
美国官方文件曾说"18世纪电器改变了整个工业进程,而20世纪膜技术将改变整个面貌”,又说“目前没有一种技术,能像膜技术这么广泛地被应用”。
国外有关专家夸大地把膜技术的发展称为“第三次工业革命”
日本则把膜技术作为21世纪的基盘技术进行研究和开发。
在1987年日本东京国际膜与膜过程会议上,明确指出“在21世纪多数工业中,膜过程扮演着战略的角色”。
世界著名的化工与膜专家,美国国家工程院院士,北美膜学会会长黎念之博士在 1994年应邀访问我国化工部及所属大学时说:“要想发展化工就必须发展膜技术”。
他也非常赞同国际上流行的说法“谁掌握了膜技术,谁就掌握了化工的未来”。
发酵液中可能存在的主要成分
组份分子量(D) 尺寸大小(nm)
酵母和真菌 103 ~104
细菌 300~104
胶体 100~103
病毒 30~300
蛋白质 104~106 2~10
多糖 104~106 2~10
酶 104~106 2~10
抗体 300~103 ~
单糖 200~400 ~
有机酸 100~500 ~
无机离子 10~100 ~
各种分离法及适用范围
各种膜分离技术分离范围
膜过程分离机理分离对象孔径(nm)
粒子过滤体积大小固体粒子>10000
微滤体积大小 ~10μm的固体粒子 50~10000
超滤体积大小 1000~1000000 道尔顿 2~50
的大分子,胶体
纳滤溶解扩散 离子、分子量<100的有机物<2
反渗透溶解扩散 离子、分子量<100的有机物<
渗透蒸发溶解扩散 离子、分子量<100的有机物<
微滤分离原理
利用筛分原理,分离、截留直径为 m 到 10 m 大小的粒子,即微滤膜的孔径为 m 到 10 m。采用压力为 ~ 。
超滤分离原理
超滤的分离原理也可基本理解为筛分原理,但在有些情况下受到粒子荷电性及其与荷电膜相互作用的影响。它可分离分子量从1000 到1000000 道尔顿的可溶性大分子物质,对应孔径为 20 ~500 埃(m 到 m)。~1MPa。
反渗透分离原理
在高于溶液渗透压的压力作用下,只有溶液中的水透过膜,而所有溶液中大分子、小分子有机物及无机盐全被截留住。理想的反渗透膜应被认为是无孔的,它分离的基本原理是溶解扩散(也有毛细孔流学说)。“膜孔径”为 1 到 10埃。采用压力为 1~10 MPa.