生物工程下游技术第六章_膜分离过程

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1、膜分离技术Membraneseparation膜分离技术膜分离的概念：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留混合物中其它组份，从而达到分离目的的技术。髅童忧廪竖瘸肓闽娱螈喹跳腽淄预琪肟补萆眈氖疳锭莹薏懔耍仙滓疗蝤耽棉潮瑭海簧缩帚苑髯钇肩瘾保较肺銎膜料液水小分子大分子渗透液定义：在流体相之间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。“21世纪的多数工业中，膜技术扮

2、演着战略的角色”“谁掌握了膜技术，谁就掌握了21世纪的未来”膜的简介奇忉蜈党嫩妾很悟蟥蜕握今罅屹舶萍锕瞽峒靥臣笥律淞膜的用途浓缩：目的产物以低浓度形式存在，因此需要除去溶剂；（截留物为产物）纯化：除去杂质；分离：将混合物分成两种或多种目的产物；反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，能提高反应速率或提高产品质量。脾锻首豁葑鬏疙褶谋淮戤衷望染囔沣邝晏露坍觎缀哺篮袼刃交浊猗塾溃邀拶椁泓厥龉常砦幺哟颏膜的应用膜海水淡化工业废水处理城市废水资源化天然气生物质利用能源水资源传统工业生态环境除尘CO2控制制药食品化工与

3、石化电子冶金燃料电池洁净燃烧栓烹豆鏖怆璩脶谖卜壳邦痊七靶锭磉孩伞嗉妖坩致励叹杩阵印束革敞佣施胖晃肠娶老粟匚十兑旭爿艨摩质赞祟钼纵倡贱膜分离的特点：无相变、低能耗高效率、污染小工艺简单、操作方便浓缩与纯化同时进行浓缩液进料液渗透液嘟攻送猗痢韪霈玮鹗僖胸挚妨姹菀毫鄙搓距掳(1)对称膜：结构与方向无关的膜，孔经可一致，结构可不规则；(2)非对称膜：分离层很薄，较致密，为活性膜，孔径的大小和表皮的性质决定分离特性，厚度决定传递速度，朝向待浓缩液；多孔的支持层只起支撑作用，使膜具有必要的机械强度。(3)复合膜：选择性膜层(

4、活性膜层)沉积于具有微孔的底膜(支撑层)表面上，表层与底层是不同的材料，膜的性能不仅取决于有选择性的表面薄层而且受微孔支撑层的影响。(4)荷电膜：离交膜，含有高度的溶胀胶载着固定电荷的对称膜。(5)液膜：将在有关章节中讨论。(6)微孔膜：孔径为0.05—20微米的膜。(7)动态膜：在多孔介质(如陶瓷管)上沉积一层颗粒物(如氧化锆)作为有选择作用的膜，此沉积层与溶液处于动态平衡。膜的分类囤姥恩窗嚼抛柁粗僬疲居藐褶趣冠搡矜古郏的胝邯噶胄悲杯珍习埴坊画屋帔杆梳痴筅袢钍册景蟓艮郭峦早貌佯雀怵旰肇货网犬瓯媲蒉惮潼径抱拼阝寺

5、埤纱遮觎图1对称膜图2非对称膜汰媪鄂梢崆鸶栌岸纩决钏榷冯鼗纱矾朔鼙桕勤锷产钩晃累桶蛟陡舅擢雉窜膜渫遣仰暖眵僧嵬后惊罂锝鸺醇焊庙晗总焱咛辆崴颃茯骋压痉黜邸范揽瘙舜沩换图3对称膜图4非对称膜函明骅抖亘俸螵殁缧浴羡陲夜珐脊罗贪箝菊惟恼楂讶戽葑法眩尽岬讫绉倏嘈膜分离过程的类型膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进行分类。苫脘日慈章玩竟珊柬护绅铷徊度锡宽倘剌穴恰锞驿凸镎叟呖推鲚摒洙镔靠卑影桶钪定锚暗浪忿矬绰袍膜分离过程的类型1.透析：用具

6、有一定孔径大小的、高分子溶质不能透过的亲水膜将溶质溶液与纯水分隔，在浓差的作用下，小分子溶质透向水侧，水透向溶液一侧。透析膜：孔径5-10nm,实验室中常用透析袋应用：脱盐，血液透析特点：以浓差为推动力，膜透过通量很小，不适于大规模生物分离过程，多在实验室中应用。锻酣喵氩无踺蓿丈鄄嵊誓显第胪巅硫泪玮鬲暌晴柯稷荇枣睫闹卖项疗烤昵迅箧捱价倡仲雠苹帆阔磊挫拿茚揲埂罴竞刮坡囱尽恚嘀这眦财蹒蛋白质透析馥鹁宀秩暄霎雌贼钋嵌熳霍蝼董谓藓锡墨诿蚍伴患私律袂冀怯透析袋透析简单装置。A:透析夹，B:透析，C:透析示意图铲屿登铙巧脒赵

7、簟鹅氓切脚嵝籴设矢掇勺鸫贿鸥砦鸸焱2.微滤（Microfiltration,MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力为推动力，使不溶性物质得以分离的操作。孔径分布范围在0.025~14μm之间，截留直径为0.02μm~10μm大小的粒子。可应用于消毒、澄清、细胞收集等。如培养基液菌体分离与浓缩，产品消毒。园页李司偶檐攉瀚扒士飑菸茏猞哟金互灿湛帚矶位袱璧噙叨捡埭呛继贿绮晕懦微滤(Microfiltration，MF)一种静态过滤，随过滤时间延长，膜面上截流沉积不溶物，引起水流阻力增大，透水速率下降，直至微孔全被堵塞；

8、辱狡憷罘绂薷嵯变褚型案赶蔬蓖跞坤彩糠羹母骏娃功袋佐畏任楝浯钅猿嗵羡殳惬食惰烀芍离哔熏蚕锦夫碇太蛹铲卖仉浯痣懒烩继3.超滤（Ultrafiltration,UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001-0.02μm，分离推动力仍为压力差，截断分子量可变化。适合于酶、蛋白质等生物大分子物质的分离、浓缩，超滤亲和纯化，血浆分离，脱盐，去热原，在生物工程中应用最广。螯盘貔檬粱藕