文档介绍：五、膜分离技术离技术
膜分离的基本原理是,膜作为一种有选择性的障碍物,允许某些组分通过,面不许其他组分通过,因此将料液分成两部分:透过液和保留液。
膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变,无二次污染。可分批操作,也可连续操作,易于自动化和扩大生产规模,分离效率较高。膜分离的缺点是膜易污染,使膜的性能降低。合成材料制成的膜在耐热、耐化学腐蚀等方面尚需改进,膜分离技术需要与其他分离技术结合起来使用。
(一)膜分离材料及装置
膜的定义:存在一种流体相(气体或液体),有一薄层凝聚相物质把流体相分隔开来成为两部分,这一薄层物质称为膜。。膜可以是完全可透的,也可以是半透性的;有的膜是独立存在于流体间的,也有的膜是附着于支撑物或载体上的微孔隙中。膜还必须具有高度的渗透选择性。
按照膜的孔径大小,可将膜分为:微滤膜()超滤膜();反渗透膜()纳米膜(平均直径2nm)。
按照膜的结构分为对称性膜、不对称膜和复合膜。
在生物制药工业中,对膜材料的特别要求是:耐温性能要好,需要蒸汽灭菌的,要求使用温度在120℃以上;耐酸碱处理。要有较好的生物相容性,即要求膜对蛋白质和酶等生物大分子不产生变性,无抗原性按照膜的材料可分为合成聚合物膜、无机材料膜和不锈钢膜。如微滤膜材料有醋酸纤维酯和***纤维酯、再生纤维素和聚四***乙烯等。
膜过滤操作
有两种流动模式:Dead—end。d now和切向流(Tangential flow)或错流。对于前者,流体的流向与过滤器的介质平面是垂直的,而对于后者,则是平行的,对于无菌过滤,需要使用前者,但如果是分离细胞等固形物或超滤浓缩操作,则处理量会受到限制。因为不能通过过滤介质的固形物会滞留于介质上,逐渐形成紧密的堆积层,使过滤速度下降。
为了保持一定的过滤速度而提高操作压力,反而会使堆积层更加紧密,造成难以过滤。而对于错流过滤,由于悬浮液物流的方向与过滤的流动方向相垂直,即使有因形颗粒沉降或积聚在过滤介质表面,在悬浮液物流的冲力带动下,这些颗粒也会随之而流动带走,从而在过滤介质上不会形
成堆积层,过滤速度和过滤量可以大大增加。
微滤器、超滤器和反渗透器的主要类型有平板式、管式、中空纤维式和螺旋卷绕式4种。工业用的超滤膜是以膜组件(Membrane modular)形式提供的。各设备的特点见表7—5
在单级分批式操作中,料液在泵作用下通过过滤膜组件,保留液返回到进料罐,如此循环。透过液则排出,这样,保留液中大分子组分将浓缩。当达到预定浓度时,就可停止操作。见图7—3。在单级连续操作模式中,料液不循环。浓缩液和透过液都排出系统。